如何计算永磁发电机机壳的壁厚

计算机壳壁厚是在假设机座具有十足的刚性的前提下对机壳进行受力分析，如图9-10及图9-11所示。作用在机壳上的力如下：P₁为定子铁心及绕组的重力；P₂为机壳的重力；P₃为转子总成及两端端盖和轴承的重力。在进行力的分析时还假设两端端盖具有十足的刚性，在转子总成重力作用下不变形。

图9-11a所示是定子铁心和绕组对机壳的重力，其弯矩M_Wmax（N·m）最大为

剪力Q_max¹（N）为

图9-11 机壳受力图

图9-11b所示为机壳受自身重力作用的弯矩和剪力，分别为

图9-11c所示为转子总成及两端端盖和轴承对机壳施加的重力，其最大弯矩M_Wmax（N·m）和剪力Q³_max（N）分别为

（1）用剪应力来确定机壳壁厚t

机壳受最大剪力Q_max（N）为

Q_max=Q¹_max+Q²_max+Q³_max

机壳受最大剪应力τ_max（N/m²）为

式中 S^*——机壳圆筒对中性轴Z轴的静矩，单位为m³。S^*由下式求得：

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J_z——机壳圆筒对中性轴Z轴的惯性矩，单位为m⁴。J_z由下式求得：

b——在中性轴上机壳形成的截面宽度，单位为m，b=2t。

式中 R₀——机壳圆筒的中性圆半径，单位为m，见图9-10；

t——机壳圆筒壁厚，单位为m；

[τ]——许用剪应力。当机壳为低碳钢时，[τ]=0.577σ_s；当机壳为中碳钢时，[τ]=0.577σ_0.2，单位为N/m²。

（2）用机座刚度计算机壳壁厚t

机座的刚度也可以认为是机壳的刚度，于是

即

式中 K——机壳的刚性系数。永磁发电机卧式安装K=1.2～1.6，永磁发电机直径愈大、重量愈大、K取值愈大，立式安装K=1.0；

P——永磁发电机总重力，单位为N；

R₀——机壳圆筒中性圆半径，单位为m；

t——机壳圆筒壁厚，单位为m。

初估算时，先假设机壳外径及初估机壳重，进行计算，并与用剪应力计算出的机壳壁厚进行合理确定t，并重新计算机壳重，再进行计算，最后确定机壳壁厚。