ДВИГАТЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ

В приводах ПТМ применяют следующие типы двигателей: электрические постоянного и переменного тока (также электромагниты), тепловые (двигатели внутреннего сгорания), гидравлические и пневматические двигатели.

Различные типы двигателей обладают соответствующими достоинствами и недостатками.

Электродвигатели (ЭД) отличает самый высокий КПД, относительно низкая стоимость, возможность пуска под нагрузкой, большая перегрузочная способность, относительная простота управления, дешевизна энергии. Недостатками ЭД являются необходимость токоподвода, относительно большой вес на единицу мощности.

К достоинству теплового двигателя можно отнести его автономность, не-достатками являются более низкий КПД, низкая перегрузочная способность, невозможность пуска под нагрузкой, дорогое топливо, экологическая опасность.

Гидродвигатель является системой состоящей из нескольких механизмов, передаточного гидравлического механизма и ЭД или двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Достоинства гидродвигателя – низкая динамичность работы и возможность плавного регулирования. Недостатки – низкий КПД, сложность эксплуатации.

Достоинства и недостатки пневмопривода повторяют достоинства и недостатки гидродвигателя. Чаще всего они используются для управления, в приводах испытывающих небольшие нагрузки.

Наиболее распространен в портовых ПТМ трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока.

Трехфазные ЭД бывают короткозамкнутые и с фазным ротором. Для машин непрерывного действия выбираются ЭД общего назначения (общепромышленные, серий 4А, 5А, АИР). Для частых пусков (машины циклического действия) следует выбирать специальные «крановые» ЭД переменного тока, которые рассчитаны на работу в повторно-кратковременном режиме (многократные включения-выключения механизма за цикл, например, механизм подъема). Характеристикой повторно-кратковременного режима работы является продолжительность включения (ПВ).

,                                                         (1)

где  – время цикла, с;  – время работы механизма в цикле, с. Установлен стандартный ряд продолжительностей включения механизмов, ПВ%: 15, 25, 40, 60.

Крановые ЭД переменного тока обозначаются как МТ(К)Б1Ц1Ц2Ц3Ц4, что означает:

МТ – машина трехфазная;

(К) – с фазным (короткозамкнутым) ротором;

Б1 – класс нагревостойкости изоляции;

Ц1 – условная величина наружного диаметра пакета статора;

Ц2 – порядковый номер серии (1);

Ц3 – условная длина пакета статора;

Ц4 – число полюсов.

Пример: МТН 613-10 - машина трехфазная с фазным ротором класса нагревостойкости изоляции Н, условная величина наружного диаметра пакета статора – 6, порядковый номер серии – 1, условная длина пакета статора – 3, число полюсов 10. Характеристики некоторых крановых электродвигателей приведены в приложении 4.

Синхронная частота вращения (частота вращения электромагнитного поля статора) определяется по зависимости

,                                                                    (2)

где  – частота тока в цепи (Гц),  – число пар полюсов.

Основной характеристикой привода (двигателя) является «механическая характеристика». Она характеризует зависимость между скоростью и нагрузкой. В ПТМ принято считать механической характеристикой следующую зависимость

 или ,                            (3)

где T – обобщенная сила,  - обобщенная скорость, u – управляющие воздействия.

Механическая характеристика может быть «мягкой» или «жесткой», т.е. скорость при изменении момента может меняться существенно или незначительно.

Регулирование скорости ЭД (жесткости механической характеристики) производится путем включения в цепь обмоток ротора дополнительных сопротивлений. Тогда естественная и искусственные характеристики будут отличатся наклоном и выглядеть следующим образом (рис. 2).

Характеристиками ЭД являются:

 - максимальный момент ЭД, ограниченный электрозащитой, кНм (Нм);

 ( ) – номинальная мощность ЭД, кВт (Вт);

 – номинальная частота вращения, об/мин;

 – момент инерции ротора, кгм²;

 - предел регулирования;

а также перегрузочная способность (отношение опрокидывающего момента к номинальному), масса ЭД, габаритные размеры и т.д.

 

Рис. 2 Механические характеристики асинхронного ЭД.

 

Выбор ЭД может осуществляться 3 способами.

1. По статической мощности.

Используется в тех случаях, когда нагрузка за время работы механизма не меняется или меняется незначительно. По заданной внешней нагрузке определяется требуемая мощность, необходимая для выполнения рабочего движения.

Требуемая мощность определяется по зависимости, кВт

,                                                                    (4)

где  – силы (моменты) сопротивлений выполнению рабочего движения, кН (кНм),  - скорость выполнения рабочего движения, м/с,  – КПД всего механизма.

В зависимости от типа машины выбирается ЭД ближайшей большей или ближайшей меньшей (не более 10%) мощности. Для машин циклического действия , с последующей проверкой на нагрев (проверка работы ЭД в течение 10 мин.). Для машин непрерывного действия , т.к. максимальная мощность востребуется достаточно продолжительное время (более 10 мин.).

Примеры механизмов, работающих с постоянной нагрузкой: привод конвейера, механизм подъема.

2. По эквивалентной (среднеквадратичной мощности)

Используется в тех случаях, когда нагрузка за время работы механизма меняется значительно. Момент ЭД пропорционален току, температура нагрева ЭД пропорциональна квадрату тока, тогда в качестве эквивалентной нагрузкой выбирается среднеквадратичное усилие (момент), в крайнем звене механизма, которое движется с постоянной скоростью. Среднеквадратичное усилие (момент) определяется как

                                                 (5)

где  – количество интервалов на которые разбито время работы механизма,  – среднее усилие (момент), действующее на интервале, кН (кНм),  – i-ый интервал времени.

Тогда, требуемая мощность определяется по зависимости, кВт

,                                                                   (6)

где  - скорость звена механизма, для которого определено среднеквадратичное усилие (момент), м/с.

По каталогу принимается ЭД с ближайшим большим значением мощности.

Примеры механизмов, работающих с переменной нагрузкой: механизм изменения вылета, механизм выдвижения каретки.

3. По условию разгона

Если статический момент сопротивления невысок и инерционные нагрузки существенно превышают его, мощность ЭД находится из условия разгона.

Тогда требуемая мощность определяется по зависимости, кВт

,                                                             (7)

где  – масса (момент инерции) вращающихся частей механизма и движущихся элементов конструкции, приведенная к одному из звеньев механизма, как правило, выполняющему рабочее движение, т (тм²),  - скорость звена механизма, к которому приведены движущиеся массы (моменты инерции), м/с, 1.3 – коэффициент, учитывающий внешние нагрузки,  – желаемое время разгона, с.

При несовпадении фактической продолжительности включения механизма ( ) со стандартной ( ) проводится пересчет мощности по зависимости

,                                                   (8)

 

1234Следующая ⇒

Поделиться: