Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Электроприводы с учетом потерь в линии распределены так, чтобы равномерно создавать усилие в ленте. Приводы могут создавать разные усилия 1моменты) в зависимости от топологии линии и значения потерь в ней. Аналогична ситуация в прессовой части бумагоделательной машины, где несколько электроприводов связаны прессовыми валами и натянутой сеткой. Функциональная схема системы управления загрузкой электроприводов показана на рис. 3.23. Один из приводов выбирается ведущим и в нем реализуется типовая система регулирования скорости с блоком управления моментом БУМ и регулятором скорости РС с ограничением выходного сигнала. С учетом задания а, привод обеспечивает скорость выдвижения ИО.
Ведомые электро- приводы с ИО, совершающие движения с той же скоростью а, управляются только по заданиям моментов М„и М~. Задания устанавливаются с помощью устройств заданий моментов УЗМ так, как это выполнялось в случае независимого управления соотношением скоростей. Устанавливая конкретные значения коэффициентов соотношения моментов 1г,„, обеспечивают соответствующие им нагрузки электроприводов. При суммарной нагрузке электро- приводов, превышающей допустимое значение, т.е.
при перегрузке электропривода, происходит ограничение значения выходного сигнала РС и наступает режим стопорения механизРис. 3.22 мов. Каждый из приводов развивает --~ пмД--~ио~. узм Рис. 3.23 предельный момент с учетом коэффициента 7г,„, но механизмы останавливаются, т.е. г = О. Ограничение механических перегрузок электроприводов [2Ц.
Механические перегрузки являются важной особенностью рабочих режимов для большинства общепромышленных механизмов циклического действия. Для механизмов передвижения на рельсовом ходу они обусловлены перекосами при большом пролете крана или ветровой нагрузкой, если сооружение работает под открытым небом. Перегрузки крюковых подъемных лебедок могут возникать при подхвате примерзшего или заклиненного груза.
Наиболее тяжелые и частые механические перегрузки возникают у тех механизмов, для которых при нормальном течении технологического процесса возможна работа на упор — механическое стопорение исполнительного органа (ИО). Систематическими механическими перегрузками и механическими стопорениями сопровождается работа всех механизмов, участвующих в процессе черпания грунта или перемещения материала: напорных, подъемных и тяговых лебедок экскаваторов и грейферных кранов.
При работе в мягких грунтах перегрузки могут достигать опасных значений, но нарастают постепенно. Такие режимы называют мягкими стопорениями. При черпании скальной породы экскаватором или смерзшегося транспортируемого грунта грейферным краном возможны внезапные заклинивания ИО— так называемые резкие стопорения. Во всех случаях, когда возникающие по любой причине механические перегрузки превосходят перегрузочную способность привода и допустимую нагрузку механизма, должно обеспечиваться автоматическое ограничение момента, развиваемого двигателем, допустимым значением.
Допустимый момент двигателя определяется максимально допустимой нагрузкой механизма по условиям его механической прочности. Его кратность относительно номинального момента не должна превышать перегрузочной способности двигателя. Выбранное из этих условий значение момента в 187 дальнейшем будем называть допустимым стопорпым моментом Мстоп. Требования к системе ограничения момента для разных механизмов различны.
Если опасные перегрузки представляют собой несистематическое, редкое явление, система может действовать как защитное устройство, вызывающее отключение привода и перерыв в работе механизма. Примером может служить максимальная защита двигателя, отключающая его от сети с помощью контактора или автомата при токе, превышающем номинальный в 2... 2,5 раза. Однако подобные устройства неприменимы для механизмов, работа которых систематически сопровождается перегрузками и стопорениями. В таких случаях должно предусматриваться автоматическое ограничение момента, не вызывающее перерывов в работе механизма, которые недопустимо снизили бы его производительность. Непрерывное ограничение момента может быть осуществлено электрически или механически.
Электрическое непрерывное ограничение момента достигается использованием электропривода с экскаваторной механической характеристикой. Оно широко применяется не только для ограничения механических перегрузок, но и для формирования переходных процессов пуска, реверса и торможения. Качество ограничения момента обычно характеризуется заполнением экскаваторной характеристики, которое тем больше, чем жестче ее рабочий участок и чем круче падающий.
Идеальная экскаваторная характеристика 1 и реальные экскаваторные характеристики 2 и 3 с разным заполнением показаны на рис. 3.24. При достаточно высокой жесткости рабочего участка реальных характеристик их заполнение может оцениваться так называемым коэффициентом отсечки (3.62) ~атс Мото/Мстоп.
Для выяснения основных физических особенностей режимов резких стопорений проанализируем переходный процесс электропривода подъема экскаватора-лопаты, вызванный внезапной остановкой ковша при столкновении с невзорванной скалой. Примем, что момент М двигателя в переходном процессе изменяется в соответствии с механической характеристикой 2 на рис. 3.24 и единственным упругим эле- и ментом схемы является подъемный оь с канат.
В соответствии с расчетной схемой (рис. 3.25, а), пренебрегая имеющимися в механизме силами трения, можно записать: м, м„„м Й~ М вЂ” Мп =У, —. (З.бЗ) бг ' Рис. 3.24 188 Здесь Мп = спд — приведенный к валу двигателя момент, создаваемый на барабане натяжением каната, где сп — приведенная к валу двигателя жесткость каната, у — приведенное к валу двигателя удлинение каната; У, — приведенный к валу двигателя момент инерции электропривода. Уравнение падающего участка экскаваторной характеристики М = М,„— " ' ы= М,„— бо>, (3.64) ~атс где 13 = М, „(1 — /с,)/ы, — модуль жесткости падающего участка механической характеристики. Подставив выражения для Мп и М в формулу (3.63) и продифференцировав его, получим следующее дифференциальное уравнение: д'г» 13 йо сп — + — — + — а=О.
дг~ У) бг У, Корни характеристического уравнения (3.65) рь~ =- — + — — — =-ах/й, Р 13' с12 (3.66) 2/, 4Р / где А и  — постоянные интегрирования. Примем, что в момент начала стопорения инерционные массы привода движугся со скоростью ш„,„= ю, и М = Мп = М,.
Подставляя начальные условия (а)а = а„,„и (йо/дг)а = 0 при г = О, определяем постоянные интегрирования: (3.68) .4 = «~нач/121 В = ~аиач Решение уравнения после подстановки постоянных интегрирования и преобразований приобретает вид а = а„,„1+ — е "з)п(йг+ Ч'~), (3.69) где Ч', = агсгйь2/а. Решение исходного дифференциального уравнения относительно момента Мп, пропорционального натяжению каната и характеризующего нагрузку механической части привода, следует искать в виде Мп —— М,„+ е '(Сяпйг+Юсоаь2г), (3.70) где С и Р— постоянные интегрирования. 189 так как обычно ф/4/,' < сп/У,; ь1 — частота упругих колебаний.
Решение уравнения отйосительно скорости двигателя необходимо искать в виде а = е '(Аз)пЖ+ ВсоаЖ), (3.67) Рис. 3.25 сцотнач о (Мстоп — Матс ) (3.71) (Мстап Матс ) ° После преобразований с учетом, что (3.72) Мстап Матс Рооста 'с онач (3.73) решение уравнения относительно Мц приобретает вид Мц = Мстоп +~>нач!3 1+ е ~ япфг тут) т (3 74) (3а,! !)й где тро = асс!К (3.75) сц -сф ' Полученным аналитическим зависимостям (3.69) и (3.70) соответствуют изображенные на рис.
3.25, б сплошными линиями кривые оо, Мц — — 1(г). Штриховые линии соответствуют процессу стопорения при Д = О, т.е. при идеальной экскаваторной характеристике 1 (см. рис. 3.24). В этом случае процесс стопорения протекает при М = М,п = сопзо, и уравнения (3.66), (3.69), (3.70) упрощаются: (3.76) оо = оз„,„соз а,1от'; Мц = М,п+ " "'" з!пйог о2о (3.77) где (2 =,(сц 1',11 — частота свободных колебаний упругой механи- ческой системы. 190 С помощью начальных условий (Мц)о = М, (дМц/бг)о = сцоонач определяем постоянные Пропорциональный усилию в канате момент Мп возрастает (см.
рис. 3.25, б) по мере снижения скорости, так как запасенная в останавливающихся инерционных массах кинетическая энергия, освобождаясь, переходит в потенциальную энергию упругого растяжения каната. Наличие избыточного запаса потенциальной энергии при ь = 0 является причиной, вызывающей разгон барабана и связанных с ним частей в противоположную сторону. Поэтому процесс стопорения имеет колебательный характер, причем при идеальной экскаваторной характеристике теоретически в соответствии с формулами (3.76) и (3.77) колебания являются незатухающими.
Практически вследствие неучтенных потерь на трение энергия упругих колебаний в этом случае рассеивается в виде теплоты в трущихся элементах, но медленнее, чем при Д ~ О. Полученные зависимости свидетельствуют о том, что при ограниченном экскаваторной характеристикой моменте двигателя М < М„,„максимальные нагрузки элементов привода в процессе стопорения увеличиваются из-за динамической нагрузки и прн неблагоприятных условиях могуг достигать опасных значений. Без учета затухания максимальное значение момента М„определяется из формулы (3.77): М!2так Мстоп + езнач1РФ2 (3.78) Отношение максимальной нагрузки к установившейся определяет динамический коэффициент (3.79) который характеризует перегрузки механической части электро- привода при резких стопорениях по сравнению с установившимся режимом стопорения.
Из формулы (3.79) следует, что перегрузки тем больше, чем больше начальная скорость а„,„, момент инерции У, и жесткость рабочего оборудования сп. Сравнивая формулы (3.70) и (3.77), а также соответствующие характеристики (см. рис. 3.25), можно убедиться, что при уменьшении коэффициента отсечки (увеличение О) затухание колебаний увеличивается. Как уже отмечалось, линейная связь момента двигателя со скоростью аналогична вязкому трению (М„= ба) и оказывает демпфирующее действие, способствуя быстрому затуханию колебаний. Увеличение затухания влечет за собой некоторое уменьшение динамического коэффициента, поэтому для подъемных лебедок экскаваторов-лопат и грейферных кранов желательна характеристика с коэффициентом отсечки )с, = 0,7...0,8 (характеристика 3 на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
