Конструкция ротора: Трехфазный асинхронный двигатель

Узлы электродвигателя

Вал ротора имеет цилиндрическую форму и производится из стали. Металлические стержни, замыкающиеся с двух сторон, дают ему название – короткозамкнутый ротор.  Указанная конструкция обеспечивает высокую степень защиты, поскольку не возникает необходимость частого технического обслуживания устройства, нет нужды в замене подающих ток щеток и т.д.

Если присмотреться к фото ротора электродвигателя, то он напоминает клетку для белки, откуда и название «беличья клетка». Конструкция представляет собой собранные стальные листы небольшой толщины. В специальные пазы помещается обмотка, которая может быть нескольких типов.

Определяющее значение имеет ответ на вопрос о том, каков двигатель – фазного или короткозамкнутого типа. Большее распространение имеют последние конструкционные новинки. Стержни из меди, имеющие большую толщину, помещаются в пазы без дополнительной изоляции. Медные кольца позволяют соединить концы обмотки.

Бывают ситуации, когда «беличья клетка» получает альтернативу в виде литья. Таково в целом устройство ротора электродвигателя короткозамкнутого типа.

Однако существуют модели моторов переменного тока с роторами фазного типа. Их используют крайне редко, в основном, из-за предназначения для более мощных двигателей. Еще одна причина, по которой используют фазные модели – необходимость создания значительного усилия во время пуска.

К основным причинам поломки двигателя асинхронного типа относят износ подшипников, в которых осуществляется вращение вала. Центровка или балансировка ротора электродвигателя осуществляется за счет установленных в статоре крышек. Двигатели также имеют подшипники для облегчения вращательных движений.

Кроме того устройство подразумевает установку крыльчатки, обеспечивающей должное охлаждение двигателя. Статор имеет специальные ребра, улучшающие отдачу тепла от нагреваемого устройства. Именно так обеспечивается работа моторов переменного тока в нормальных тепловых условиях.

Полноценное проведение диагностического осмотра мотора

Для того, чтобы осмотреть статор и другие центральные элементы электродвигателя, используют специальные козлы, оснащенные двумя катками в верхней своей части. Последние упрощают вращение деталей.

Самостоятельный ремонт мотора следует начинать с тщательного изучения всей технической документации. Далее определяется степень износа подшипников, обнаруживаются и устраняются иные дефекты.

Проверить ротор двигателя необходимо на предмет состояния всех металлических элементов, крепления пластин к валу, качества замкнутой проводки и, наконец, должного функционирования вентиляторов.

Технические работы ведутся с использованием набора специальных ключей, обыкновенного тестера и механизмов для подъема. Главное не забыть отключить мотор от сети. Все узлы очищаются от слоя пыли при помощи щеточек и обдуваются сжатым воздухом. В дальнейшем мелкие детали и все их крепления желательно складывать в отдельный ящик, чтобы избежать пропажи.

Ротор электродвигателя разбирается с учетом следующих рекомендаций. Как только щит будет отделен от корпуса двигателя, его сдвигают вдоль вала, стараясь не повредить изоляцию обмоток. Для этих целей используют картон высокой плотности, размещая его между статором и ротором, а впоследствии укладывая на него детали.

С вала также снимаются пружины и подшипники. Демонтируется обмотка короткозамкнутого типа и сердечник. Главным требованием при выемке ротора является аккуратное движение вдоль оси.

При проверке вентиляторов обращают внимание на целостность лопастей и надежность их крепления. Делается процедура при помощи молотка. Дефектные детали заменяются. Нельзя нарушать балансировку, поэтому перед осмотром необходимо сделать заметку на роторе, чтобы при сборе каждый элемент встал на свое место.

Ремонт

Ремонтные работы всего устройства выполняются с целью восстановления его функциональности и работоспособности. Иногда требуется замена некоторых деталей. Например, при нагреве статора по разным причинам, может образоваться нагар на конструкции якоря электродвигателя.

Последовательность шагов тогда следующая:

• демонтаж двигателя;
• очистные работы;
• разборка всех узлов;
• восстановление поврежденных частей;
• покраска;
• сборка двигателя и проверка его в нагрузочном режиме.

Если оборудование представлено фазным типом, то требуются ремонтные работы отдельным его узлам, в том числе и щеточно-коллекторному.

Если стержень имеет трещины, то он подлежит восстановлению или замене. Делается это так: на месте трещины проводится надрез и высверливание отверстий от точки этого надреза до торца замыкающего кольца. Та часть, которая оказалась высверленной, заполняется медным сплавом.

Не стоит забывать и о проверке двигателя на обрыв и короткое замыкание. Сопротивление ротора и статора проверяются при помощи омметра, сверяясь при этом с техническими характеристиками в инструкции по эксплуатации. Однако прибор должен быть крайне чувствителен ввиду стремления сопротивления к нулю в обмотках мощных моделей моторов.

Фото роторов электродвигателя

Как спроектировать ротор ветряной турбины

В моем предыдущем сообщении в блоге «Чем конструкция ветряной турбины отличается от других типов турбин» я показал, что очень небольшой перепад давления на роторе делает конструкцию ветряной турбины отличной от других типов турбин. типы турбин. Этот блог будет посвящен лучшему методу проектирования ротора ветряной турбины, основанному на том факте, что для извлечения из ветра доступна только кинетическая энергия.

В общей процедуре проектирования ветряных турбин используется теория импульса лопаточного элемента (БЭМ).БЭМ определяет изменение количества движения через диск ротора путем суммирования сил, действующих на элементы дифференциальной лопасти в кольцевом пространстве ‘δr, действующих на каждый элемент, как показано на рисунке 1. Сечение профиля каждого элемента вдоль размаха ротора создает подъемную силу и сопротивление, которое преобразуется в тангенциальную силу для вращения лопастей и обеспечения мощности, а также осевой нагрузки, которую конструкция должна выдерживать. Совокупность всех секций дифференциала обеспечивает мощность и тягу для ротора. Этот метод предполагает, что каждая секция независима и не влияет на другие секции при радиальном взаимодействии между потоками в кольцевом пространстве.

Это предположение действительно для коэффициента осевой индукции, близкого к оптимальному предельному значению Бетца, равному 1/3. Следовательно, это разумный метод прогнозирования производительности на этапе проектирования.

Рис. 1. Скорости и усилия лопастных элементов

Для достижения оптимальной мощности профилям аэродинамического профиля необходимы высокая подъемная сила и низкое лобовое сопротивление. На рисунке 2 показана зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления от угла атаки для профиля NACA 5518.Отношение подъемной силы к аэродинамическому сопротивлению аэродинамического профиля ветряной турбины зависит от угла атаки и числа Рейнольдса. Каждая секция должна иметь аэродинамическую конструкцию секции, которая оптимальна для числа Рейнольдса для этой секции лопасти и установлена ​​под углом атаки для максимального отношения подъемной силы к лобовому сопротивлению.

Конструкция ротора — это процесс оптимизации каждой секции для условий в этой секции, как и в случае с другими типами конструкции турбины. Обычно стандартные формы аэродинамического профиля, которые хорошо охарактеризованы и протестированы, используются для каждой секции, потому что существует большой объем данных и исследований по аэродинамическому профилю, которые можно использовать для быстрого достижения почти оптимальной конструкции ротора.

Рис. 2. Отношение подъемной силы к углу атаки для аэродинамического профиля NACA 5518 при двух числах Рейнольдса

Процесс проектирования начинается с заданного количества лопастей и скорости вращения, затем для каждой секции выбирается аэродинамический профиль, устанавливается угол смещения для угла атаки при максимальном отношении подъемной силы к лобовому сопротивлению, а аэродинамический профиль масштабируется для оптимальной длины хорды. , которая представляет собой длину хорды, при которой достигается коэффициент осевой индукции 1/3 для этого сечения.

Используя описанные здесь методы, которые встроены в код проектирования ветряной турбины, я спроектировал ветряную турбину и спрогнозировал ее характеристики для сравнения с коммерческой турбиной того же размера. Результаты показаны в Таблице 1 ниже. Моя конструкция турбины была очень близка к той же мощности, что и опубликованные результаты для коммерческой турбины. У коммерческой турбины расчетное число Рейнольдса лопаток примерно в 5 раз больше, чем у моей собственной турбины. Эта оценка основана на увеличенной длине хорды коммерческой турбины по сравнению с моей турбиной.Оптимальная длина хорды зависит от используемых секций профиля и конструктивных особенностей.

Таблица 1. Сравнение конструкции ветряных турбин

* При КПД генератора 96%

Это краткое упражнение осветило самые основы конструкции ветряных турбин. В следующем блоге я более подробно расскажу, как найти оптимальную длину хорды, как установить скорость вращения и как определить количество лопастей.

исследование по оптимизации топологии

Технология дисковых тормозов, используемая для горных велосипедов, и технология горных велосипедов в целом, значительно улучшилась по мере развития горного велосипеда.Дисковые тормоза на велосипедах относительно новы по сравнению с их использованием на других транспортных средствах. Конструкция ротора варьируется для роторов одного и того же предполагаемого использования для многих компаний; некоторые до сих пор используют ту же первоначальную конструкцию ротора, которая была представлена ​​более десяти лет назад. С помощью анализа методом конечных элементов и процесса оптимизации выясняются трудности проектирования роторов дисковых тормозов и обоснованность определенных тенденций в дизайне современных роторов дисковых тормозов. Кроме того, в этом исследовании используются методы конечных элементов для проектирования и оптимизации ротора дискового тормоза горного велосипеда с использованием оптимизации топологии.В частности, цель состоит в том, чтобы спроектировать более легкий ротор, который сохранял бы такие же конструктивные характеристики, как роторы, которые в настоящее время коммерчески доступны. Новая конструкция ротора сравнивалась с двумя существующими геометриями ротора. Прочность нового ротора сопоставима с существующими роторами A и B. Вес ротора A и ротора B, соответственно, улучшен на 14,3% и 12,4%.

Больше информации Меньше информации

Закрывать

Введите пароль, чтобы открыть этот PDF-файл:

Отмена Ok

Подготовка документа к печати…

Отмена

научных статей, журналов, авторов, подписчиков, издателей

Влияние конструкции ротора и свойств волокна, 1999 г., протокол конференции по целлюлозе

Франсуа Жюльен Сен-Аманд и Бернар Перрен

Centre Technique du Papier

Был спроектирован экспериментальный экран давления и методы исследования основных параметров процесса скрининга в промышленном масштабе.Работа, описанная в этой статье, касается влияния конструкции ротора на производительность просеивания, которая выражается в терминах эффективности удаления загрязнений и коэффициента прохождения волокна по отношению к длине волокна. Эти данные позволяют оценить коэффициент утолщения отбракованной целлюлозы и эффективность фракционирования на полноразмерных ситах в соответствии с существующими моделями. Два ротора сравнивали при различных условиях просеивания (щели от 0,10 до 0,25 мм, консистенция от 1 до 3%, скорость прохождения от 0,5 до 3,5 м / с) с двумя химическими целлюлозами из беленой мягкой древесины и беленой твердой древесины) и двумя механическими целлюлозами (TMP из мягкой древесины и SGW из твердой древесины. ).

Все результаты подтвердили общие тенденции, наблюдавшиеся ранее с экспериментальным экраном. Коэффициент прохождения волокна увеличивался по мере увеличения ширины прорези и скорости прохождения, а также по мере уменьшения длины волокна. Консистенция не показала большого влияния в испытанном диапазоне, за исключением пределов просеивающей способности. Эффективность просеивания, которая была определена для костры с механической целлюлозой и для примесей плоской формы с химической целлюлозой, обычно снижалась по мере увеличения прохода волокна.Селективность скрининга было трудно значительно улучшить, и в целом она была немного ниже при высокой консистенции.

Ротор с длинными лопастями сконструирован таким образом, чтобы производить протяженные обратные импульсы. По сравнению с ротором из фольги, который производил короткие обратные импульсы, ротор с длинными лопастями показал аналогичные тенденции в отношении влияния параметров экранирования, однако с некоторыми существенными различиями. К ним относятся меньшее влияние скорости прохождения, более высокая степень прохождения волокна и, как правило, более низкая эффективность при заданных условиях грохочения, а также немного более высокая селективность, особенно с самыми мелкими прорезями.Эти различия в основном должны быть связаны с высокой эффективной скоростью прохождения ротора с расширенными обратными импульсами.

Два ротора дали одинаковые результаты в отношении просеивающей способности тестируемой целлюлозы. Было показано, что коэффициент прохождения пульпы, который в основном зависит от распределения длин волокон, зависит также от типа волокон. Грубые волокна SGW и, в меньшей степени, волокна TMP имели меньшую пропускную способность, чем гибкие химические волокна той же длины. Было показано, что длинные и жесткие волокна очень трудно просеивать обоими роторами, особенно с 0.Прорези 10 мм, обеспечивающие наилучшую эффективность удаления костры и загрязнений.

(PDF) Конструкция гребного винта для электромобиля с поворотным ротором

9

может столкнуться с трудностями. Это заставляет конструктор

использовать менее строгие значения ограничений. Поскольку

процесс проектирования продвигается вперед, проектировщик ограничивает стороны

ограничений. Это несколько похоже на использование функции штраф

, но контролируется разработчиком.

5.1. Конструкция пропеллера с фиксированным шагом

Винт с фиксированным шагом был разработан с использованием процедуры

, описанной выше в разделах 2 и 3. На рис. 9

и 10 показаны результаты процесса оптимизации. Горизонтальная ось

представляет необходимую электрическую мощность для зависания

, а вертикальная ось представляет требуемую электрическую мощность

для крейсерского полета. На рисунке 9 представлены все варианты проектирования

, которые были проанализированы, а на рис.10 содержит только возможные варианты проектирования

.

Отличительный фронт Парето формируется на этих двух фигурах

, таким образом, можно исследовать компромисс между крейсерским режимом и условием зависания

. Обратите внимание, что хотя они

имеют одинаковое определение оси, на рисунках 9 и 10

отличаются от рисунка 7. Последний содержит одну конструкцию лопасти с

различными углами наклона, в то время как каждая из конструкций в формирователях

представляет собой отличительную конструкция с фиксированным шагом

.

Три дизайна отмечены на передней панели Парето цифрой

Рис. 10: дизайн A представляет собой «лучший круизный» дизайн,

дизайн C — это дизайн «лучший парящий», а дизайн B — это промежуточный компромисс

.

Диаметр пузырька на рисунках 9 и 10 представляет

радиус винта и винта. Таким образом, очевидно, что для улучшения характеристик зависания

следует выбрать большой радиус, а для крейсерских характеристик

радиус должен быть уменьшен.

Это также заметно по числовым значениям 3

планов Парето (A, B и C). Винт-винт A имеет радиус

R = 0,316 м, винт-винт B имеет радиус R = 0,328 м, а винт

C имеет радиус R = 0,352 м. Большинство конструкций передней части

Парето имеют радиус меньше номинального винта

с R = 0,4 м. Кроме того, данная передняя часть

Парето не содержит всего диапазона значений номинального винта

; требуемая электрическая мощность наведения

P = 15 400 ÷ 30 600 Вт, а необходимая крейсерская мощность

P = 1700 ÷ 3700 Вт (см. Таблицу 2).Как упоминалось выше

, сравнение двух диаграмм (10 и 7) вводит в заблуждение.

В следующем разделе, посвященном конструкции винта с регулируемым шагом

, такое сравнение действительно.

На рисунке 11 показано распределение шага 3-х передних гребных винтов Pareto

. По мере увеличения конструкции винта

к условиям полета в режиме висения его шаг уменьшается. Этот

отражает хорошо известную настройку шага, которая также появилась

в номинальном винте: для крейсерского полета шаг на

выше, чем для условий полета с высокой потребляемой мощностью (в текущем случае зависание

).

5.2. Конструкция пропеллера с переменным шагом

Для обеспечения возможности конструирования гребного винта с переменным шагом была добавлена ​​дополнительная конструктивная переменная

; угол тангажа

разница между условиями крейсерского полета и полета в режиме висения,

∆β

H-C

. На рис. 12 показаны только возможные конструкции в формате

, аналогичном показанному на рис. 10. Два отдельных характерных фронта Парето

показаны на рис.12. Верхний правый фронт

— это результаты расчета с фиксированным шагом, которые были

, ранее представленные на рис. 10. Для этого фронта Парето

∆β

HC

= 0 и предыдущих 3 конструкций с фиксированным шагом Парето ( A,

B и C) отмечены. В нижнем левом углу представлены новые улучшенные конструкции

, содержащие разницу между тангажом парения / крейсерского полета

, ∆β

H-C

. Опять же, были выбраны 3 дизайна Парето: D

представляет собой «лучший круизный» дизайн, F — «лучший парящий» дизайн

и E — компромиссный дизайн.Кроме того, звездочкой отмечена штатная конструкция винта

. Две настройки шага

для номинальной конструкции разнесены на 14 градусов, таким образом, для

номинальной конструкции разница между тангажами наведения / крейсерского полета составляет

∆β

H-C

= 14 градусов.

Понятно, что добавление изменяемого шага

значительно улучшает летно-технические характеристики летательного аппарата.

Сравнение гребного винта A и D обнаруживает, что требуемая крейсерская электрическая мощность

уменьшилась на 11%.

Сравнение конструкций C и F показывает уменьшение требуемой электрической мощности на

5%, а сравнение

между двумя компромиссными винтами-винтами (конструкции B и E

) дает улучшение на 16% и 8%. % с

требовали крейсерской и парящей электроэнергии соответственно.

Сравнение номинальной конструкции винта (обозначенной звездочкой

) с передней частью Парето с переменным шагом, показывает, что номинальная конструкция

по своей природе ближе к конструкциям парящих винтов,

а именно, верхняя левая часть фронт Парето.Это

в основном из-за его относительно большого радиуса. Опять же, поскольку конструкция винта

стремится к крейсерским условиям, его радиус

уменьшается. На рис. 13 показано распределение шага

для трех фронтальных частей с изменяемым шагом Парето (D, E и F).

Опять же, аналогично конструкциям Парето с фиксированным шагом, поскольку винт

стремится к условиям висения, его шаг

уменьшается.

Интересное сравнение между конструкциями E и F.

Оба имеют почти одинаковое распределение по тангажу и

одинаковую разницу углов тангажа / крейсерского полета ∆β

H-C

= 12,5.

Тем не менее, они расположены отдельно на фронте Парето из-за разницы радиусов

. Дизайн E имеет радиус R = 0,352 м

, а конструкция F имеет радиус R = 0,404 м. Это означает, что

, если бы был доступен механизм с переменным радиусом, можно было бы получить дополнительное улучшение

.

Конструкция ротора дискового тормоза

Любой, кто работает с тормозами, знает, что делают тормозные диски. Они создают поверхность трения, о которой колодки дискового тормоза трутся при включении тормозов. Трение колодок о ротор вызывает нагревание и остановку автомобиля.

Основной научный принцип здесь состоит в том, что трение преобразует движение в тепло, МНОГО тепла! Количество выделяемого тепла зависит от скорости и веса автомобиля, а также от силы торможения.

Большой тяжелый автомобиль, такой как Chevy Suburban, очевидно, будет выделять больше тепла при торможении, чем Toyota Echo, если оба автомобиля тормозят с одинаковой скорости. Но маленькая Toyota может выделять больше тепла, чем большой Suburban, если скорости торможения будут другими, скажем, 60 миль в час для Toyota и 20 миль в час для Suburban. Скорость умножает влияние веса и создает импульс (также называемый «инерцией» или «кинетической энергией»).

МОЩНОСТЬ И ТЕПЛО ТОРМОЗА

Тормоза создают трение, а трение выделяет тепло, и это то, что останавливает ваш автомобиль.Но сколько тепла вырабатывается на самом деле?

Думайте о тепле как о форме энергии или мощности. Более знакомый термин — «лошадиные силы». Все мы знаем, что такое лошадиные силы, верно? Это вещество, которое вращает коленчатый вал, когда топливо сгорает внутри двигателя. При сгорании выделяется тепло, а тепло толкает поршни, которые заставляют коленчатый вал вращаться. Одна лошадиная сила равна 33 000 фунт-футов крутящего момента в минуту или 550 фунт-фут в секунду.

Мы измеряем мощность двигателя в лошадиных силах, подключив его к динамометрическому стенде и посмотрев, сколько силы он может приложить к сопротивлению, создаваемому динамометрическим стендом.По сути, дино действует как гигантский тормоз, поэтому выходную мощность двигателя иногда называют его выходной мощностью в лошадиных силах «тормоза».

Точно так же мы можем измерить, сколько лошадиных сил должны поглощать тормоза транспортного средства при остановке транспортного средства с заданной скорости. Это также называется «тормозной» мощностью, но в данном случае это относится к тормозной системе, а не к двигателю.

Тормозные системы транспортных средств должны быть способны поглощать намного больше лошадиных сил, чем обычно производит двигатель, потому что тепло (мощность), выделяемое при торможении, происходит в течение короткого периода времени.Таким образом, небольшому автомобилю может потребоваться всего 100 лошадиных сил от двигателя, чтобы разогнаться с нуля до скорости 60 миль в час. Если водитель нажимает на тормоза и резко останавливается, тормоза должны поглотить весь импульс за гораздо более короткий период времени. Это увеличивает количество потребляемой мощности в шесть раз в зависимости от тормозного пути. Таким образом, паническая остановка на скорости 60 миль в час может потребовать от тормозов поглотить мощность, эквивалентную 600 лошадиным силам!

Не беспокойтесь о математике, потому что она зависит от скорости и массы транспортного средства, а также от тормозного пути.Важным моментом является то, что тормозам часто приходится поглощать большое количество тепла за очень короткий период времени.

Сколько тепла, спросите вы? Используя математику, единицы мощности можно преобразовать в единицы тепловой энергии, называемые британскими тепловыми единицами (BTU). Одна БТЕ — это количество тепла, необходимое для поднятия одного фунта воды на один градус по Фаренгейту.

Если вы умножите мощность на соответствующий коэффициент преобразования, вы обнаружите, что одна лошадиная сила производит 42,4 БТЕ тепла в минуту. При остановке 4000 фунтов.Транспортное средство со скоростью 60 миль в час примерно на 150 футов требует 600 лошадиных сил, что эквивалентно 25 440 БТЕ тепла, что достаточно, чтобы поднять 15 галлонов воды с нуля до кипения! Неудивительно, что тормоза так сильно нагреваются.

При тестировании и оценке колодок и роторов все производители тормозов внимательно следят за температурой тормозов. Каждый раз при нажатии на тормоз колодки и роторы выделяют тепло, которое необходимо поглощать и отводить. Быстрая остановка со скоростью 60 миль в час может легко поднять температуру ротора на 150 и более градусов.Несколько последовательных резких остановок могут повысить температуру тормозов до 600, 700 или даже 800 градусов. Помните, что чем тяжелее автомобиль, тем больше тепла он выделяет при торможении.

Езда на тормозах по крутой горной дороге или многократное резкое торможение может привести к настолько сильному нагреву, что тормоза начинают гаснуть.

BRAKE FADE

Когда температура тормозов становится слишком высокой, колодки и роторы больше не могут поглощать тепло и теряют способность создавать дополнительное трение.По мере того, как водитель все сильнее и сильнее нажимает на педаль тормоза, он все меньше и меньше чувствует реакцию на перегретые тормоза. В конце концов, он вообще теряет тормоза.

Все тормоза гаснут выше определенной температуры. Полуметаллические футеровки обычно могут выдерживать больше тепла, чем органические неасбестовые или низкотемпературные футеровки. Роторы с вентиляцией могут рассеивать тепло быстрее, чем твердые роторы без вентиляции. Таким образом, автомобили с высокими эксплуатационными характеристиками и более тяжелые автомобили часто имеют вентилируемые роторы и полуметаллические передние тормозные колодки, чтобы выдерживать высокие температуры тормозов.Но если тормоза достаточно сильно нагреются, даже самые лучшие из них не работают.

РОТОР ДИСКОВОГО ТОРМОЗА

Теперь, когда мы рассмотрели некоторые аспекты физики торможения, а также влияние трения и тепла на тормозную систему, давайте посмотрим на роль роторов во всем этом. Как мы уже говорили ранее, задача ротора — обеспечивать поверхность трения, а также поглощать и рассеивать тепло.

Очевидно, что большие роторы могут выдерживать больше тепла, чем маленькие роторы. Но многие автомобили сегодня имеют роторы уменьшенного размера, чтобы уменьшить вес.Следовательно, тормоза нагреваются сильнее и требуют лучшего охлаждения ротора для поддержания температуры тормозов в безопасных пределах. Многие роторы, работающие на вторичном рынке, имеют просверленные отверстия, прорези или и то, и другое, чтобы обеспечить дополнительное охлаждение и вентиляцию колодок.

Любой, кто зарабатывает на тормозах, знает, что роторы могут вызвать множество проблем с тормозами. Неравномерный износ ротора (который может быть вызван чрезмерным биением ротора или деформацией ротора) часто приводит к изменениям толщины, которые могут ощущаться как пульсации педали при включении тормозов.Состояние обычно ухудшается по мере того, как роторы продолжают изнашиваться, что в конечном итоге требует ремонта или замены роторов.

Роторы также могут образовывать твердые участки, которые способствуют пульсации педали и колебаниям толщины. Твердые пятна могут быть результатом некачественного литья или чрезмерного нагрева, который вызывает изменения в металлургии роторов. Липкий суппорт или тормозной тормоз могут вызвать нагрев ротора и увеличить риск образования твердых пятен. Твердые пятна часто можно увидеть как обесцвеченные пятна на лицевой стороне ротора.Замена поверхности ротора — это только временное решение, потому что твердое место обычно простирается значительно ниже поверхности и обычно возвращается в виде пульсации педали через несколько тысяч миль. Вот почему большинство специалистов по тормозам заменяют роторы, на которых образовались твердые участки.

Еще одна проблема с роторами — трещины. Трещины могут образовываться в результате плохой металлургии ротора (слишком твердой и слишком хрупкой, потому что ротор слишком быстро остыл в процессе литья) и из-за чрезмерного нагрева. Некоторое незначительное растрескивание поверхности допустимо и часто может быть устранено путем шлифовки, но большие или глубокие трещины ослабляют ротор и увеличивают риск катастрофического отказа.Поэтому треснувшие роторы всегда следует заменять.

РОТОРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

Металлургические свойства ротора определяют его характеристики прочности, шума, износа и торможения. Для получения высококачественного ротора процесс литья необходимо тщательно контролировать. Нельзя просто слить расплавленное железо в форму и надеяться на лучшее. Скорость, с которой железо охлаждается в форме, необходимо тщательно контролировать для достижения правильной прочности на разрыв, твердости и микроструктуры.

Когда железо охлаждается, смешанные с ним атомы углерода образуют небольшие чешуйки графита, которые помогают заглушить и снизить шум.Если железо охлаждается слишком быстро, частицы графита не успевают сформироваться и становятся намного меньше по размеру, что приводит к шумному ротору.

Скорость охлаждения также влияет на твердость ротора. Если ротор слишком твердый, это увеличит износ колодок и шум. Твердые роторы также более склонны к растрескиванию от термического напряжения. Если ротор слишком мягкий, он будет изнашиваться слишком быстро и может изнашиваться неравномерно, увеличивая риск пульсации педали и проблем с биением.

Состав чугуна также должен тщательно контролироваться в процессе литья, чтобы не допустить попадания примесей, которые могут образовывать «включения» и твердые пятна.Один производитель ротора говорит, что каждые 15 секунд они проводят пробы расплавленного чугуна, чтобы убедиться в правильности состава. Расплавленный металл также пропускается через керамические фильтры, задерживающие загрязнения. Даже песок, который используется для изготовления форм, специально обрабатывается для контроля содержания влаги. Это помогает удерживать песок на месте и предотвращает сдвиги керна, которые могут повлиять на пористость, точность размеров и баланс.

Марка чугуна, используемого в роторе, может даже быть изменена для соответствия конкретному применению.Один производитель роторов на вторичном рынке использует специальный сорт «увлажненного железа» для изготовления сменных роторов для Chevrolet Malibu 1997-2002 годов и его родственных автомобилей (Olds Alero, Olds Cutlass и Pontiac Grand Am). В этом случае оригинальные роторы OEM оказались слишком шумными, поэтому General Motors перешла на более влажный сорт железа, чтобы решить эту проблему.

ОХЛАЖДАЮЩИЕ РЕБРА РОТОРА

Производители автомобилей используют в своих роторах большое количество различных конфигураций охлаждающих ребер. Они делают это, чтобы оптимизировать охлаждение для различных транспортных средств.Таким образом, даже если тормоза могут казаться идентичными на двух разных моделях, для одной может потребоваться усиленное охлаждение, потому что автомобиль тяжелее, имеет более мощный двигатель, имеет меньший воздушный поток вокруг тормозов и т. Д. ребра конструкции и конфигурации как роторы OEM, в то время как другие нет. Некоторые изменяют конструкцию ребра, чтобы упростить процесс литья или уменьшить количество различных артикулов ротора в своих производственных линиях.

В настоящее время производители оригинального оборудования используют в своих роторах почти 70 различных конфигураций ребер.Некоторые ребра прямые, некоторые изогнутые, а некоторые даже сегментированные. Некоторые роторы являются направленными, а некоторые нет. Некоторые роторы имеют равномерно расположенные ребра, а другие — нет. Некоторые ребра расходятся от центра наружу, а другие — в разные стороны.

Одна из причин, по которой они используют так много разных рисунков ребер, — это максимальное охлаждение и уменьшение гармоник, которые способствуют визгу тормозов. Изменение конструкции ребра приводит к изменению характеристик воздушного потока, охлаждения и шума ротора, что может улучшить или ухудшить ситуацию в зависимости от области применения.Вот почему некоторые производители вторичного ротора используют ту же базовую конструкцию, что и оригинал, в то время как другие придерживаются более традиционной вентиляции.

Один производитель тормозов показал нам в разрезе морской «экономичный» ротор для конкретного транспортного средства с 32 ребрами жесткости. Ротор OEM, для сравнения, имел 37 ребер и обеспечивал до восьми процентов лучшее охлаждение, чем ротор эконом-класса при испытаниях в лаборатории. А поскольку конструкция ребра OEM работала меньше, срок службы колодок был на 28 процентов больше, чем у экономичного ротора.

Другой производитель послепродажных тормозов показал нам результаты испытаний, которые доказали, что их ребра конструкции улучшают охлаждение и делают их ротор в три раза тише, чем ротор конкурентов. Записанные уровни звука показали, что шум ротора эконом-класса Brand X достигает 85 децибел по сравнению с только 40-50 децибелами ротора «премиум» качества.

ТЕПЛОВАЯ ПЛОЩАДКА РОТОРА

На большинстве роторов тепловая заслонка часто обрабатывается механической обработкой в ​​области между поверхностью трения и шляпкой.Перекрытие представляет собой более тонкую металлическую секцию, которая снижает передачу тепла от поверхности ротора к головке. Это защищает ступицу колеса и подшипники от нагрева, а также позволяет ротору изгибаться при нагревании, что снижает риск деформации и растрескивания.

Если производитель ротора срезает углы и устраняет тепловую заслонку, тепло может легче перемещаться к ступице и подшипникам колеса и увеличивать риск выхода подшипника из строя. Ротор также может быть более склонным к растрескиванию при высоких температурах.

ОТДЕЛКА ПОВЕРХНОСТИ РОТОРА

В заключение мы сделаем несколько замечаний по поводу отделки поверхности. Более гладкая всегда лучше, потому что это влияет на коэффициент трения, шум, посадку колодок, приработку колодок и износ. Как правило, большинство новых OEM и качественных роторов послепродажного обслуживания имеют покрытие где-то между 30 и 60 дюймами RA (средняя шероховатость), причем многие из них попадают в диапазон от 40 до 50 RA. Маловероятно, что вы собираетесь улучшить это, «почистив роторы» на токарном станке перед их установкой.Фактически, вы можете ухудшить качество обработки, если слишком быстро разрежете роторы или используете тупые биты.

Новые роторы всегда следует устанавливать «как есть» и индексировать на транспортном средстве с помощью циферблатного индикатора, чтобы минимизировать биение. Как правило, биение ротора не должно превышать 0,003 дюйма на большинстве легковых и грузовых автомобилей, но некоторые автомобили не могут выдерживать биение более 0,0015 дюйма. Мало кто из технических специалистов находит время, чтобы сделать это, но если бы они это сделали, они, вероятно, увидели бы меньше возвратов из-за жалоб на пульсацию педали.

Raybestos: предупреждение о проблемах с «легкими» роторами

Дополнительную информацию об опасностях тонких роторов можно найти на сайте BadBrakes.net .

SAE разрабатывает новую процедуру испытания ротора J2928

После многих лет споров Общество автомобильных инженеров (SAE) разработало стандарт испытаний тормозного ротора под названием J2928 для проверки способности ротора противостоять растрескиванию, вызванному повторяющимися термоциклирование.Испытание требует, чтобы ротор выдержал 150 тепловых циклов без образования опасных трещин, которые могут привести к разрушению конструкции ротора транспортного средства.

Новая процедура испытания тормозного ротора J2928 является добровольным стандартом, который любой производитель тормозов может использовать для проверки своих роторов. Успешное прохождение испытания означает, что ротор может безопасно выдерживать тепловые нагрузки, которые обычно возникают при движении, без трещин или нежелательных изменений размеров или конструкции, которые могут привести к выходу из строя ротора.

Для прохождения этого испытания роторы должны быть изготовлены из высококачественного чугуна с соответствующей металлургией. Роторы низкого качества, которые производятся некоторыми оффшорными производителями, не имеют хорошей металлургии и могут треснуть или выйти из строя при воздействии слишком большого количества тепла. Цель теста J2928 — отделить овец от коз и помочь потребителям определить качественные роторы, которые соответствуют новому стандарту испытаний.

Найдите на коробке или упаковке ротора формулировку «Соответствует стандартам испытаний J2928» как указание на то, что вы покупаете качественный ротор, который обеспечит годы безопасного вождения.

GM представляет новые тормозные диски с ферритно-нитроцементацией (FNC) с длительным сроком службы срок службы тормозных роторов, от средней продолжительности жизни 40 000 миль до 80 000 миль.

Технология ротора FNC была впервые представлена ​​на моделях Cadillac DTS и Buick 2009 г. Люцерн Супер. В настоящее время он устанавливается на Buick LaCrosse и Regal, а также на Chevrolet Impala, Malibu и Volt.Планируется, что к 2016 модельному году он будет установлен на более чем 80% автомобилей GM в США.

GM — единственная компания, которая нашла способ эффективно обрабатывать тормозные диски. с процессом FNC и имеет несколько патентов на эту технологию. Как правило, существует баланс между производительностью и сроком службы, когда разработка комбинации тормозного ротора и тормозной колодки. Более агрессивная тормозная колодка материалы обеспечивают более короткий тормозной путь, быстро очищают ротор от коррозии и имеют более длительный срок службы, поскольку они имеют тенденцию изнашиваться медленнее.Однако агрессивный материал колодок часто приводит к большему шуму при торможении и образованию пыли, а также к более быстрому износу ротора.

Применение технологии FNC включает нагрев роторов до 560 градусов C в течение 24 часов в гигантской печи. Внутри богатой азотом атмосферы атомы азота связываются с поверхностью стального ротора, упрочняя и укрепляя ротор. Этот упрочненный слой позволяет ротору изнашиваться. медленнее и снижает коррозию ротора.

Для замедления процесса окисления, приводящего к коррозии ротора, вызванной В окружающей среде уникальный процесс FNC создает слой переноса толщиной 10 микрон, что эквивалентно одной десятой ширины человеческого волоса.Слой наносится на всю поверхность ротора, а также на центральную головную часть и внутри центральных охлаждающих лопаток вентилируемых роторов.

Обработка FNC создает прочную поверхность, обеспечивающую достаточное трение и эффективное торможение при обеспечении оптимальной защиты от коррозии и носить. Это приводит к уменьшению разброса толщины ротора из-за неровностей. накопление ржавчины на роторе со временем. Кроме того, роторы FNC создают меньше тормозной пыли, чем роторы без FNC.Таким образом, наряду с меньшим количеством ржавчины, колеса, которые демонстрируют колесную фурнитуру, остаются чистыми. дольше.

Связанные статьи о тормозах:

Завершение тормозных работ

Гашение писков тормозов

Тормозные диски

Подробнее об обслуживании тормозных роторов

Роторы дисковых тормозов

Щелкните здесь, чтобы увидеть больше технических статей Carley Automotive

Оптимальная конструкция силовой установки для ротора Micro Quad

Абстрактные

В настоящее время в сотрудничестве с Daedalus Flight Systems разрабатывается 50-граммовый микроквадроцикл.Оптимизация конструкции в этом масштабе требует систематического изучения факторов, влияющих на характеристики транспортных средств. Долговечность парящих транспортных средств в этом масштабе сильно ограничена низкой эффективностью их двигательных систем, а конструкция ротора и оптимизация проводилась в прошлом с целью увеличения срока службы, но надлежащее соединение ротора с двигателем отсутствовало. В текущем исследовании было решено изучить факторы, оказавшие наибольшее влияние на выносливость автомобиля, путем анализа силовой установки.Поэтому был проведен комбинированный аэродинамический и структурный анализ, который включал поиск в таблице аэродинамического профиля с низким числом Рейнольдса для прогнозирования характеристик микроротора. Было проведено параметрическое исследование конструкции ротора, чтобы дополнительно определить влияние различных конструкций ротора на характеристики зависания. Проведенные эксперименты показали, что изгиб аэродинамического профиля оказал наибольшее влияние на эффективность ротора, а другие факторы, такие как форма передней кромки, количество лопастей, максимальное положение изгиба и конус формы лопасти в плане, имели лишь незначительное влияние на производительность.Систематические исследования взаимодействий между лопастями микротора, работающими в непосредственной близости друг от друга, были выполнены, чтобы определить изменения в эффективности ротора, которые могут произойти в компактной конструкции с четырьмя роторами. Испытания, проведенные на эффекте разделения ротора, показали, что между роторами, работающими рядом друг с другом, существует незначительное взаимодействие. Бесщеточные двигатели также подвергались систематическим испытаниям и характеризовались их крутящим моментом, частотой вращения и эффективностью. Было обнаружено, что максимальный КПД протестированных двигателей составил всего 60%, что существенно влияет на КПД связанной системы.Также был разработан способ соединения ротора и двигателя, в котором использовались кривые КПД двигателя, а также известные крутящий момент и частота вращения роторов при их рабочей тяге. Благодаря этому было обнаружено, что эффективность силовой установки может быть увеличена на 10%, просто используя правильную комбинацию двигателя и ротора.