Механические характеристики производственных механизмов.

Для теории и практики эл.привода большое значение имеют понятия механической характеристики рабочей машины.

w=f(M_c)                    или                 Mc=(w).

Механические характеристики являются одним из основных критериев при выборе типа двигателя для исполнительного механизма. Различные производственные механизмы имеют различные механические характеристики. Аналитически многие из них можно выразить одной формулой Бланка:

M_c=M₀+(M_сн-M₀)(w/w_н)^х   , где

М_с и М_сн статические моменты сопротивления механизма соответственно при скорости w и w_н; М_о – момент холостого хода (трения) механизма, не зависящий от скорости. Механические характеристики производственных механизмов можно разделить на следующие классы:

1. Не зависящие от скорости (см. график).

При этом Х=0 и ее уравнение М_с=М_сн. Такой характеристикой обладают механизмы, служащие для подъема груза, или механизмы, в которых сопротивление движению оказывают силы сухого трения.

Сила тяжести как при подъеме, так и при спуске груза направлена в одну и туже сторону – в сторону спуска и неизменна по значению. Механическая характеристика в этом случае имеет вид прямой1.Мс в этом случае зависит от массы груза: М_с=GR=mgR и может изменяться в пределах от М_с=0 (G=0) до М_с=М_сн(G=Gном).

Для снижения рабочей нагрузки установки с тяжелыми грузоподъемными устройствами обычно выполняются уравновешенными. Примером может служить лифтовый подъемник с противовесом. В данном случае полезная нагрузка механизма определяется разностью сил натяжения каната со стороны кабины F  и со стороны противовеса F и со стороны противовеса F₁.

F_мех=F-F₁               или              Mc=(G-G₁)R=g(m-m₁)R

Рекомендуемые материалы

Сила Fмех (М_с) не зависит от скорости, не изменяется при изменении направления движения, но в отличие от предыдущего примера как при подъеме, так и при спуске кабины может иметь различный знак в зависимости от массы поднимаемого груза. Так, при G>G₁, полезная нагрузка имеет тот же знак, что и в случае неуравновешенного подъемника (прямая 1 на графике).

При G=G₁, М_с=0, а при G<G₁, т.е. при перемещении ненагруженной кабины направление полезной нагрузки механизма меняется на противоположное (прямоя1`).

Характеристика w=f(M_c) для нагрузки типа сухого трения также не зависит от скорости, но зависит от ее знака (прямая 2).

2.Линейно-возрастающая (прямая 3). В этом случае х=1 и М_с линейно зависит от w. Такая характеристика имеет место в приводе генератора независимого возбуждения если он работает на постоянное внешнее сопротивление. Это нагрузка типа вязкого трения. В этом случае М_с=b_в.г.*w, где b_в.г.- где коэффициент пропорциональности. На практике такая нагрузка встречается редко. Чаще ее можно наблюдать в виде слабой линейной составляющей в нагрузке типа сухого трения.

3.Параболическая характеристика(кривая 4). Ей соответствует х=2. Момент Мс зависит от квадрата скорости.

Мс=Мо+(Мсн-М₀)

Такую характеристику имеют механизмы типа центробежных насосов, вентиляторов, дымососов и т.п. Момент сопротивления таких механизмов часто называют вентиляторными.

4. Нелинейно спадающая характеристика (кривая 5), т.е. зависящая от величины и знака скорости. Ей соответствует х=-1. Момент сопротивления изменяется обратно пропорционально скорости, а мощность на валу механизма остается постоянной. Такой характеристикой обладают некоторые токарные, расточные, фрезерные и др. металлорежущие станки, моталки рулонной жести в металлургической промышленности.

Значительное влияние на динамические процессы в электромеханической системе электропривода оказывают нагрузки, зависящие от угла поворота рабочего органа механизма. Момент сопротивления в этом случае (см. рис.)

Ещё посмотрите лекцию "Тепловые свойства твердых тел. Экспериментальная зависимость теплоёмкости твёрдых тел от температуры, её объяснение" по этой теме.

Мо – момент холостого хода механизма.

Такие нагрузки появляются при наличии у рабочей машины кривошипно-шатунной, кулисной, карданной передачи. Во всех случаях, когда скорость двигателя при работе с такими нагрузками изменяется мало и может быть принанята постоянной, равной w_ср, для упрощения анализа периодические нагрузки рассматривают как функции времени:

                                        ,        где        

К – коэффициент пропорциональности.

К механизмам, имеющим такой М_с, относятся ножницы для резки металла, поршневые компрессоры, прессы, механизмы копания роторного экскаватора, шахтные подъемники с неуравновешенным канатом и др.