Ciklinio veikimo mechanizmų variklių parinkimas
Elektrinės pavaros su cikliniu veikimu veikia periodiniu režimu, kuriam būdingas dažnas variklio paleidimas ir išjungimas. Iš elektrinės pavaros teorijos kurso žinoma, kad energijos nuostoliai pereinamuose procesuose tiesiogiai priklauso nuo elektrinės pavaros J∑ inercijos momento, kurio pagrindinė dalis, jei neįtraukiame inercinių mechanizmų, yra inercijos momentas. variklio Jdv. Todėl išjungimo režime pageidautina naudoti variklius, kurie, esant reikiamai galiai ir kampiniam greičiui, turi galbūt mažiausią inercijos momentą Jdv.
Atsižvelgiant į šildymo sąlygas, leistina variklio apkrova pertraukiamo veikimo metu yra didesnė nei nuolatinio veikimo. Pradedant nuo padidinto statinės apkrovos variklis taip pat turi sukurti padidintą pradinį sukimo momentą, viršijantį statinį reikiamo dinaminio sukimo momento verte. Todėl pertraukiamam veikimui reikalinga didesnė variklio perkrovos galia nei ilgalaikiam veikimui.Didelės perkrovos reikalavimą lemia ir poreikis įveikti trumpalaikes mechanines perkrovas, atsirandančias dėl krovinių atskyrimo, grunto kasimo ir kt.
Galiausiai variklių šildymo ir aušinimo sąlygos veikiant su pertrūkiais skiriasi nuo nuolatinio veikimo variklių. Šis skirtumas ypač ryškus savarankiškai ventiliuojamuose varikliuose, nes į variklį patenkančio aušinimo oro kiekis priklauso nuo jo sūkių skaičiaus. Perėjimų ir pauzių metu sutrinka variklio šilumos išsklaidymas, o tai turi didelės įtakos leistinai variklio apkrovai.
Visos šios sąlygos lemia poreikį elektrinėse pavarose su ciklinio veikimo mechanizmais naudoti specialius variklius, kurių vardinė apkrova yra periodinė, pasižyminti tam tikru vardiniu darbo ciklu.
kur Tp ir se – atitinkamai darbo laikas ir pauzės laikas.
Pertraukiamuoju režimu, kai dirbama vardine apkrova, variklio temperatūra svyruoja apie leistiną vertę, darbo metu didėja, o pauzės metu mažėja. Akivaizdu, kad kuo didesni temperatūrų nuokrypiai nuo leistinų, tuo ilgesnis ciklo laikas esant tam tikram PV Tq = Tp + se ir tuo mažesnė variklio šildymo laiko konstanta Tn.
Apribokite leistiną ciklo laiką iki galimos maksimalios variklio temperatūros. Buitiniams varikliams, kurie veikia su pertrūkiais, leistinas ciklo laikas yra lygus 10 minučių. Taigi šie varikliai yra skirti darbo ciklui, kurio standartinio darbo laiko grafikas (darbo ciklas = 15, 25, 40 ir 60 ir 100%) parodytas Fig. 1.Didėjant darbo ciklui, variklio vardinė galia mažėja.
Pramonė gamina daugybę nuolatinės apkrovos variklių serijų:
— MTKF serijos asinchroniniai kranai su voverės rotoriumi ir MTF serijos faziniu rotoriumi;
— panašios metalurginės serijos MTKN ir MTN;
— DC serija D (versija skirta DE serijos ekskavatoriams).
Nurodytos serijos mašinos pasižymi pailgo rotoriaus (armatūros) forma, kuri užtikrina inercijos momento sumažinimą.Siekiant sumažinti nuostolius, išsiskiriančius statoriaus apvijoje pereinamųjų procesų metu, MTKF ir MTKN varikliai serijos padidintas vardinis slydimas sHOM = 7 ÷ 12%. Krano ir metalurgijos serijos variklių perkrovos galia yra 2,3 - 3, kai darbo ciklas = 40%, o tai, kai darbo ciklas = 100%, atitinka λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.
V kranų varikliai AC režimas laikomas pagrindiniu vardiniu režimu, kai darbo ciklas = 40%, o nuolatinės srovės varikliuose - trumpalaikis režimas, kurio trukmė 60 minučių (kartu su darbo ciklu = 40%). Kranų ir metalurgijos serijų variklių vardinės galios, kai PVMOM = 40%, yra diapazone: 1,4-22 kW serijoms MTF ir MTKF; 3-37 kW ir 3-160 kW atitinkamai MTKN ir MTN serijoms; 2,4-106 kW D serijai D serijos pučiamieji varikliai gaminami vardinei galiai nuo 2,5 iki 185 kW su darbo ciklu = 100%.
Voverės narvelio varikliai gali turėti kelių greičių konstrukciją su dviem arba trimis atskiromis statoriaus apvijomis: MTKN serija su polių skaičiumi 6/12, 6/16 ir 6/20 ir vardine galia nuo 2,2 iki 22 kW, kai PVMOM = 40% ; MTKF serija su polių skaičiumi 4/12, 4/24 ir 4/8/24 ir vardine galia nuo 4 iki 45 kW esant PVM0M = 25%.Numatoma naujos 4MT serijos asinchroninių kranų ir metalurginių variklių, kurių galios diapazonas 2,2 — 200 (220) kW, kurių darbo ciklas 40 proc.
Dviejų variklių pavaros naudojimas padvigubina išvardytų tipų elektrinių mašinų taikymo sritį. Esant didelėms reikiamoms galioms, naudojami A serijos, AO, AK, DAF ir kt. asinchroniniai varikliai, taip pat tos pačios P serijos nuolatinės srovės varikliai su specializuotomis modifikacijomis, pavyzdžiui, PE, MPE ekskavatorių versijoje, liftams MP L ir kt.
Variklių pasirinkimas kranų ir metalurgijos serijoms paprasčiausiai atliekamas tais atvejais, kai jų tikrasis darbo grafikas sutampa su vienu iš vardinių, parodytų fig. 1. Kataloguose ir žinynuose pateikiami variklių įvertinimai PV-15, 25, 40, 60 ir 100 %. Todėl, kai pavara veikia su pastovia statine apkrova Pst vardiniu ciklu, nesunku iš katalogo parinkti artimiausios galios variklį iš sąlygos PNOM > Rst.
Tačiau realūs ciklai dažniausiai yra sudėtingesni, variklio apkrova skirtingose ciklo dalyse skiriasi, o perjungimo laikas skiriasi nuo vardinio. Esant tokioms sąlygoms, variklio parinkimas atliekamas pagal lygiavertį grafiką, suderintą su vienu iš vardinių pav. 1. Šiuo tikslu, esant galiojančiam PST, pirmiausia nustatoma nuolatinė ekvivalentinė šildymo apkrova, kuri vėliau perskaičiuojama į standartinę PST0M įjungimo trukmę. Perskaičiavimas gali būti atliktas naudojant koeficientus:
Santykiai yra apytiksliai, nes juose neatsižvelgiama į du svarbius veiksnius, kurie keičiasi keičiantis darbo ciklui ir daro didelę įtaką variklio šildymui.
Ryžiai. 1.Variklio vardinis darbo ciklas su pertrūkiais.
Pirmasis veiksnys yra šilumos kiekis, išsiskiriantis variklyje dėl nuolatinių nuostolių... Šis šilumos kiekis didėja didėjant PV ir mažėja, kai PV mažėja. Atitinkamai, kai einate į didelį fotovoltinį įrenginį, šildymas padidėja ir atvirkščiai.
Antras veiksnys – variklių vėdinimo sąlygos. Naudojant savaiminį vėdinimą, vėsinimo sąlygos darbo metu yra kelis kartus geresnės nei poilsio metu. Todėl, padidėjus PV, aušinimo sąlygos gerėja, mažėjant – blogėja.
Palyginus šių dviejų veiksnių įtaką, galime daryti išvadą, kad ji yra priešinga ir tam tikru mastu abipusiai kompensuojama. Todėl šiuolaikinėms serijoms apytiksliai koeficientai duoda gana teisingą rezultatą, jei jie naudojami tik perskaičiavimui į nominalų darbo ciklą, esantį arčiausiai hidroelektrinės.
Iš elektros varomosios jėgos teorijos žinoma, kad renkantis variklį naudojami vidutinių nuostolių ir lygiaverčių verčių metodai yra tikrinimo pobūdžio, nes jiems reikia žinoti daugybę anksčiau pasirinkto variklio parametrų. Atliekant preliminarų pasirinkimą, norint išvengti daugybinių klaidų, būtina atsižvelgti į konkretaus mechanizmo ypatybes.
Bendriesiems pramoniniams ciklinio veikimo mechanizmams galite nurodyti tris tipiškiausius variklio išankstinio pasirinkimo atvejus:
1. Nustatytas mechanizmo darbo ciklas, o dinaminės apkrovos turi nežymų poveikį variklio šildymui.
2. Nustatytas mechanizmo ciklas, o dinaminės apkrovos, kaip žinoma, turi reikšmingos įtakos variklio šildymui.
3. Mechanizmo ciklo neapsprendžia užduotis.
Pirmasis atvejis labiausiai būdingas mažos inercinės masės mechanizmams – vienkartinėms kėlimo ir traukos gervėms. Dinaminių apkrovų poveikį variklio šildymui galima įvertinti palyginus paleidimo trukmę tp su pastovaus veikimo trukme.
Jei tп << tyct, variklio pasirinkimas gali būti atliktas pagal pavaros apkrovos diagramą. Pagal šią apkrovos diagramą vidutinis apkrovos sukimo momentas nustatomas pagal anksčiau pateiktas formules, jis perskaičiuojamas iki artimiausio vardinio darbo ciklo ir tada nustatoma reikiama variklio galia esant tam tikram darbiniam greičiui ωρ:
Šiuo atveju apytikslis dinaminių apkrovų įtakos įvertinimas atliekamas įvedant į formulę saugos koeficientą kz = 1,1 ÷ 1,5. Didėjant santykiui tp / tyct, saugos koeficientas turėtų maždaug padidėti, darant prielaidą, kad esant tp / tyct 0,2 - 0,3 jis yra didesnis.
Iš anksto pasirinktas variklis turi būti patikrintas, ar jis šildomas vienu iš būdų pagal elektros pavaros teoriją, taip pat perkrovos pajėgumą iš būklės:
kur Mdop yra leistinas trumpalaikės perkrovos momentas.
Nuolatinės srovės varikliams sukimo momentą riboja esamos kolektoriaus komutacijos sąlygos:
čia λ – variklio perkrovos geba pagal katalogo duomenis.
Asinchroniniams varikliams, nustatant Mdop, būtina atsižvelgti į galimybę sumažinti tinklo įtampą 10%. Kadangi kritinis momentas Mcr yra proporcingas įtempio kvadratui, tada
Be to, asinchroniniai varikliai su voverės narveliu turėtų būti tikrinami tokiu pačiu būdu, paleidžiant sukimo momentą.
Antrasis atvejis būdingas didelės inercinės masės mechanizmams – sunkiems ir greitaeigiams judėjimo ir sukimosi mechanizmams, tačiau jis gali būti realizuojamas ir kitais atvejais su dideliu paleidimo dažniu.
Čia dinaminių apkrovų įtaka gali būti įvertinta lyginant pereinamąjį laiką ir pastovų veikimą. Jei jos yra proporcingos arba tp> taktiškos, dinaminių apkrovų negalima pamiršti net ir iš anksto pasirinkus variklį.
Tokiu atveju išankstiniam pasirinkimui būtina sudaryti apytikslę variklio apkrovos diagramą, pagal analogiją su esamais nustatymais nustačius jo inercijos momentą. Jei Jdw << Jm, Jdw vertės paklaida negali turėti didelės įtakos atrankos teisingumui, be to, vėliau atliekami patikros skaičiavimai kiekvienu atveju pateikia reikiamus paaiškinimus.
Galiausiai trečiasis atvejis būdingas universalios paskirties mechanizmams, kuriems sunku sukurti konkretų darbo ciklą. To pavyzdys – mažos keliamosios galios įprasto važiuojamojo krano mechanizmai, kurie gali būti naudojami įvairiose gamybos srityse.
Variklio pasirinkimo pagrindas tokiais atvejais gali būti nusėdimo ciklas, kai pirmoje darbinėje atkarpoje tp1 variklis dirba maksimalia apkrova MCT1, o antroje tp2 – minimalia apkrova MCT2. Jei žinoma, kad dinaminių apkrovų įtaka Šio mechanizmo variklio kaitinimas yra mažas, galima nustatyti efektinį (ekvivalentinį kaitinant) apkrovos momentą, darant prielaidą, kad tp1 = tp2
Reikalinga variklio galia esant tam tikram darbiniam greičiui nustatoma pagal santykį
Variklio pasirinkimas pagal katalogą atliekamas pagal sąlygą Ptr < Pnom, esant apskaičiuotai mechanizmui nustatyto PVnom įtraukimo trukmei.
Kranų mechanizmams taisyklės nustato šiuos darbo režimus, nulemtus jų veikimo sąlygų visuma:
- šviesa – L (PVNOM == 15 ÷ 25%, paleidimų skaičius per valandą h <60 1 / h),
- vidutinė – C (PVNOM = 25–40%, h <120 1 / h),
- sunkus – T (PVNOM = 40%, h < 240 1 / h)
- labai sunkus - HT (DFR = 60%, h < 600 1 / h).
- ypač sunkus - OT (darbo ciklas = 100%, h> 600 1 / h).
Šių duomenų prieinamumas, pagrįstas statistine medžiaga, leidžia prireikus nurodyti sąlyginį mechanizmo ciklą, priimtą aukščiau kaip apskaičiuotas. Tiesą sakant, darbo laikas yra fiksuotas
kuri leidžia iš anksto pasirinkti variklį tokiais pat būdais, kaip ir pirmaisiais dviem aukščiau aptartais atvejais. Tai ypač svarbu, kai galima daryti prielaidą, kad dinaminių apkrovų poveikis variklio šildymui yra reikšmingas.