Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 32
Текст из файла (страница 32)
3.6, б в координатах О2, М показаны линейные механические характеристики двигателя М =/(О2) при работе на подъем и спуск и заштрихованы области возможных нагрузок электро- привода для лебедки с легким захватывающим устройством. Характер статической нагрузки двигателя несимметричен при разных направлениях его вращения.
М„ /М, 0,8 0,6 0,4 0,2 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 б(П „ о Рис. 3.6 П олученные соотношения могут быть использованы для расчета статических нагрузок одноконцевых наклонных подъемных лебедок. При этом вместо веса поднимаемых частей 60+6 необходимо подставлять соответствующие значения натяжения подъемного каната лебедки Г. Усилие в канате уравновешивает составляющую силы тяжести Г, и силу сопротивления движению, обусловленную трением, Г„, (рис.
3.7): Г = Г, й Г„р =(6+60)81пРйй (6+60)созР. (3.22) Знак плюс соответствует подъему, минус — спуску груза; и, = Г /Гл — отношение силы трения к силе нормального давления. В ориентировочных расчетах можно принимать Ф = 0,08 ... 0,15. Экскаваторные подъемные и тяговые лебедки при копании нагружаются не только весом поднимаемого оборудования и грунта, но также и силами сопротивления, возникающими при резании грунта. Поэтому усилие в канате должно определяться с учетом усилия резания, которое может быть вычислено с помощью методов, описанных в специальной литературе. Определение статических нагрузок является важным этапом проектирования электропривода.
Оно необходимо для построения нагрузочной диаграммы, выбора мощности двигате- У-" ля и проверки его по нагреванию. Р,р Характер нагрузок и пределы их изб менения в значительной степени оп- Г, ~н ределяют режимы работы и выбор Р схемы электропривода. '0 Динамические нагрузки электропривода одноконцевой подъемной лебедки связаны с необходимостъю пусков, реверсов и торможений. При Рис. 3.7 152 заданном ускорении е„,„, которое обычно ограничено технологическими условиями, динамический момент двигателя Й~ Мдин '~г '~ееАОО бг (3.23) где У, — суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции, включающий в себя момент инерции ротора двигателя и приведенный момент инерции всех вращательно и поступательно движущихся частей установки.
При рабочей скорости лебедки и, < 2 и/с основную долю в моменте У, составляет момент инерций двигателя: Уг = (1,2 ... 1,6)Х . Для более быстроходных установок влияние приведенных масс механизма более значительно. Рассмотренные одноконцевые лебедки являются неуравновешенными механизмами, нагрузка привода которых определяется суммой весов всех поднимаемых частей — каната, захватывающего приспособления и полезного груза. Такие механизмы постоянно совершают дополнительную работу по подъему захватывающего устройства. При спуске двигатель должен тормозить не только опускающийся полезный груз, но и балластный груз ба. Зги факторы приводят к завышению мощности электродвигателя тем более значительному, чем больше вес грузозахватывающего устройства, а также к соответствующему увеличению расхода энергии на единицу полезного груза. м В стационарных подъемных ус- ! тановках этот недостаток устраияется использованием двухконцевых подъемных лебедок.
Если установка обслуживает только два ~г уровня, вес подъемного сосуда а уравновешивается весом второго такого же подъемного сосуда. При этом достигается также увеличение производительности установки примерно вдвое, так как опе- К рация подъема груза совмещается со спуском пустого подъемно- УК1 го сосуда. Если установка должна обслуживать несколько уровней, например этажей многоэтажного здания, подобное совмещение невозможно. В этих случаях вместо второго подъемного сосуда наве- Рис.
3.8 153 шивается балластный контргруз — противовес. Вес противовеса брр с целью дополнительного снижения требуемой мощности дви- гателя выбирают больше веса подъемного сосуда бр. При этом урав- новешивается и часть полезного груза: брр = бр+ аб..., (3.24) где а — коэффициент уравновешивания. На рис. 3.8 представлена кинематическая схема двухконцевой лифтовой лебедки с червячным редуктором и канатоведущим шкивом, где Т вЂ” тормоз; Р— редуктор; КВШ вЂ” канатоведущий шкив; К вЂ” кабина; ПР— противовес; УК вЂ” уравновешивающий канат. Результирующее усилие на канатоведушем шкиве определяется разностью натяжений ветвей подъемного каната: Г= Г~ — Гг. (3.25) С учетом сил трения в направляющих кабины Г~ и противовеса Г;, а также веса ! м подъемного каната д„натяжения Г, и Г, определяются следующим образом: 4~ = б+бр +я„х+ Г,'р,' Гг бпр + Чк (Н х) р ~тр.
(3.26) (3,27) М = М„, +М, — ~ ~ +М„,.(3.29) 2(р Из формулы (3.29) следует, что статический момент зависит от загрузки кабины и от коэффициента уравновешивания а. При большой высоте подъема Н на статический момент может существенно влиять вес ветвей каната. При этом в соответствии с формулой (3.29) и рис. 3.8 момент М является функцией нуги. Если высота подъема невелика, составляющая д„(2х — Н) = О.
Тогда при подъеме номинального груза (б = б„,„) и пустой каби- 154 Отсюда результирующее усилие Г =б — аб„р„+д„(2х — Н)+(Г; +Г;). (3.28) Знак плюс соответствует подъему кабины, а минус — спуску. Результирующее усилие Гудобно представить в виде алгебраической суммы активного усилия Г, и реактивного, обусловленного трением усилия Г„. Эти составляющие определяют соответственно активную Мр и реактивную М,р составляющие приведенного к валу двигателя статического момента М .
Составляющая М должна учитывать, кроме трения в направляющих, все потери на трение в подъемной лебедке. Тогда иы (б = 0) статический момент можно определить с помощью соотношений (1- а)бн,мР 2'Л . -аб„,„Р Мои ™гр ™тр —, МЧл ном т 21р (3.30) ГдЕ Плн,м — КПД ПОдЪЕМНОй уСтаНОВКИ С уЧЕтОМ трЕНИя В Направляющих, соответствующий номинальной нагрузке. Статический момент при спуске М' =М вЂ” М ст! гр тр Чл.ном т 21 М М М б Р от 2 гр чт 21РЧ,,„, (3.31) Влияние коэффициента уравновешивания а на требуемую мощность двигателя можно оценить с помощью среднего квадратического момента нагрузки М;,„задавшись определенным циклом работы.
Примем, например, что цикл состоит из подъема номинального груза и спуска пустой кабины. Полагая г„= г, = р„с помощью выражений (3.30) и (3.31) получим (3.32) Значение а = о, при котором имеет место минимальное значение М,„, можно определить, приравняв нулю производную подкоренного выражения в формуле (3.32): — (1 — 2ц + 2(х ) = 0; ссолт = 0 5. да (3,33) 155 Из формулы (3.32) следует, что при а = 0 момент М;„больше, чем при а = 0,5, в 1,41 раза.
Требуемая мощность двигателя при одинаковом среднем значении момента минимальна при равномерной (постоянной) нагрузке. Оптимальное значение а зависит от параметров цикла работы и потерь на трение в установке. С учетом этого принимаемый при проектировании коэффициент уравновешивания для разных установок а = 0,4 ... 0,6. При большой высоте подъема Н на статический момент в соответствии с формулой (3.29) оказывает значительное влияние неуравновешенный вес подъемного каната, который изменяется и/м, 0,8 0,6 0,4 0,2 '0 -0,2 -0,4 Польем -0,6 Спуск -0,8 -~,0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 б/С„щ, а Рис. 3.9 в функции координаты х (см.
рис. 3.8) и нарушает достигаемую выбором а = а,„„равномерность нагрузки. В результате требуемая мощность двигателя увеличивается. Поэтому при большой высоте подъема обычно применяют уравновешивание веса подъемного каната с помощью компенсационного (уравновешивающего) каната УК, показанного на рис. 3.8 штриховой линией. Для таких установок формулы (3.30) и (3.31) применимы при любой высоте подъема. Из формул (3.30) и (3.31) видно, что при а = 0,5 максимальные и минимальные нагрузки по значению и характеру одинаковы при любом направлении движения. Об этом можно судить по представленным на рис.
3.9, а примерным зависимостям М /М, =/(б/б„,„) при а = 0,5. Возможные пределы изменения нагрузок двухконцевой подъемной лебедки при а = 0,5 и достаточно высоком КПД представлены в координатах сс, Мна рис. 3.9, б. Сравнивая соответствующие графики (см. рис. 3.6 и 3.9), можно заключить, что нагрузки двухконцевых подъемных лебедок изменяются в более широких пределах и симметричны при разных направлениях движения механизма. Соответственно при проектировании таких установок используются симметричные схемы электропривода. При расчете двухконцевых подъемных лебедок, в которых вместо противовеса используется второй подъемный сосуд, можно пользоваться полученными выше соотношениями, полагая а = О.
Динамические нагрузки двухкоицевых подъемных установок определяются суммарным приведенным моментом инерции установки и допустимым ускорением. Следует иметь в виду, что суммарный момент инерции зависит от суммы массы всех движущихся элементов: Ю /к = /лв + /вр + (п4~р + %к + %р + улк ) —, (3.34) 156 где ӄ— приведенный момент инерции всех вращающихся элементов лебедки; т„„т„„т, т„— массы соответственно противовеса, подъемного сосуда, груза, подъемного и компенсационного канатов. Так как мощность двигателя определяется разностью концевых нагрузок, а момент инерции связан с суммой их масс, особенностью двухконцевых подъемных лебедок является большой момент инерции механизма, превышающий в 2...5 раз момент инерции двигателя.
Кинематическая схема механизма передвижения по рельсам представлена на рис. 3.10, где Т вЂ” тормоз; Р— редуктор. Для механизмов передвижения, работающих на горизонтальном пути в производственном помещении, приведенный к валу двигателя статический момент, обусловленный силами трения, (3.35) ~рПм где бр — общий вес незагруженного механизма; )г — коэффициент трения в опорах ходовых колес; г" — коэффициент трения качения ходовых колес; τ— КПД передач механизма; ̈́— диаметр цапф (подшипников) колес; Й вЂ” коэффициент„учитывающий трение реборд колес о рельсы, возникающее вследствие возможного перекоса конструкции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
