Механические характеристики рабочих машин

Механической характеристикой рабочей машины называется зависимость приведенной к валу двигателя угловой скорости от момента сопротивления w=f(М_с).

При поступательном движении соответственно – линейная скорость в функции усилия V=f(F_c).

По характеру действия моменты нагрузки М_с делятся на активные и реактивные:

· Активные – имеют постоянное, не зависящие от скорости, направление своего действия и создаются так называемыми потенциальными силами – силами притяжения Земли, силами упругой деформации и др.

· Реактивные – создаются в основном силами трения, они всегда противодействуют движению и поэтому изменяют свой знак с изменением направления скорости движения.

Различные производственные механизмы обладают различными механическими характеристиками которые можно описать выражением

машины ) при скорости w (текущей скорости);

сопротивления при изменении скорости.

Приведенная, формула позволяет классифицировать механические характеристики производственных механизмов, ориентировочно, на следующие основные категории (рис.1)

1- не зависящая от скорости характеристика, х=0

(подъемные краны, лебедки, механизмы подачи металлорежущих станков, поршневые насосы при неизменной высоте подачи, конвейеры, транспортеры с постоянной нагрузкой). Сюда же могут быть отнесены все механизмы, у которых основным моментом сопротивления является момент трения, т.к. обычно в пределах рабочих скоростей момент трения изменяется мало;

2- линейно возрастающая, х=1

(генераторы постоянного тока с независимым возбуждением работающий на постоянную внешнюю нагрузку, зерноочистительные машины);

3- нелинейно-возрастающая, х=2 – называют вентиляторной характеристикой (вентиляторы, центрифуги, сепараторы, центробежные насосы);

Эти характеристики не исчерпывают всех практических возможных случаев, но дают представление о типичных производственных механизмах.

Целесообразно установить зависимость мощности от скорости

для каждой группы механизмов.

Если пренебречь М₀ в выражении (1), уравнение примет вид

умножим правую и левую части на w, получим

где Р_С – мощность потребляемая механизмом при скорости w.

Таким образом, для механизмов первой группы мощность пропорционально скорости, для механизмов второй – квадрату скорости, третьей – кубу скорости, четвертой – не зависит от скорости.

Источник

Механические характеристики электродвигателей и производственных механизмов

При проектировании электропривода электродвигатель должен выбираться так, чтобы его механические характеристики соответствовали механическим характеристикам производственного механизма. Механические характеристики дают взаимосвязь переменных в установившихся режимах.

Механической характеристикой механизма называют зависимость между угловой скоростью и моментом сопротивления механизма, приведенными к валу двигателя) ω = f(Mс).

Рис. 1. Механические характеристики механизмов

Среди всего многообразия выделяют несколько характерных типов механических характеристик механизмов:

1. Характеристика с моментом сопротивления, не зависящим от скорости (прямая 1 на рис. 1). Независимая от скорости механическая характеристика графически изображается прямой, параллельной оси вращения, в данном случае вертикалью. Такой характеристикой обладают, например, подъемные краны, лебедки, поршневые насосы при неизменной высоте подачи и др.

2. Характеристика с моментом сопротивления линейно зависящим от скорости (прямая 2 на рис. 1). Такая зависимость присуща, например, приводу генератора постоянного тока с независимым возбуждением, работающему на постоянную нагрузку.

Для оценки свойств механических характеристик электропривода используют понятие жесткости характеристики. Жесткость механической характеристики определяется по выражению

где d М – изменение момента двигателя; d ω д – соответствующее изменение угловой скорости.

Для линейных характеристик значение β остается постоянным, для нелинейных – зависит от рабочей точки.

Используя это понятие, характеристики, приведенные на рис. 2, можно качественно оценить так: 1 – абсолютно жесткая ( β = ∞ ); 2 – жесткая; 3 – мягкая.

Жесткой характеристикой принято считать такую, у которой изменение скорости не превышает приблизительно 10% номинальной скорости при изменении нагрузки от нуля до номинальной.

Для большинства производственных механизмов используют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, имеющие жесткую механическую характеристику.

Все механические характеристики электродвигателей делятся на естественные и искусственные.

Естественная механическая характеристика относится к условиям работы двигателя с номинальными значениями параметров.

Например, для двигателя с параллельным возбуждением естественная характеристика может быть построена для случая, когда напряжение на якоре и ток возбуждения имеют номинальные значения, а в цепи якоря отсутствует добавочное сопротивление.

Естественная характеристика асинхронного двигателя соответствует номинальному напряжению и номинальной частоте переменного тока, подводимого к статору двигателя при условия отсутствия добавочного сопротивления в цепи ротора.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Механические характеристики рабочих машин и электродвигателей

1. Механические характеристики рабочих машин (зависимость угловой скорости механизма от момента сопротивления на его валу) :

1 – не зависящая от скорости;

2 – линейно зависящая;

3 – нелинейно зависящая (вентиляторная);

2. Механические характеристики ЭД (зависимость угловой скорости двигателя от момента сопротивления на его валу) :

1 – синхронный двигатель (СД);

2 – двигатель постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ с НВ) и вентильный двигатель (ВД);

3 – трехфазный асинхронный двигатель (АД);

4 – двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (ДПТ с ПВ);

При выборе привода согласование механических характеристик двигателя и рабочей машины происходит по следующим параметрам:

а) по диапазону регулирования скорости ;

б) по нагрузке ( , );

в) по энергетическим показателям ( ).

Механические характеристики ДПТ

1) Механические характеристики ДПТ с независимым возбуждением

Уравнение механической характеристики ;

где — конструктивная постоянная двигателя, — число пар полюсов; — число активных стержней; — число пар параллельных ветвей (количество обмоток в секции); — сопротивление якорной цепи.

1 – Естественная характеристика при всех номинальных параметрах ( )

1′ – Инверсная (реверсная) характеристика. Для реверса ДПТ с НВ

2 – Управление напряжением якоря (1-я зона управления)

3 – Управление магнитным потоком (2-я зона управления)

4 – Управление сопротивлением

Наиболее экономичный способ регулирования скорости ДПТ связан с изменением напряжения, подводимого к якорю, а не сопротивлений цепи якоря или обмотки возбуждения. Для регулирования напряжения необходимы специальные силовые преобразователи (управляемые выпрямители).

5 – Динамическое торможение: двигатель отключается от сети, якорь закорачивается на сопротивление, ;

6 – Торможение противотоком;

7 – Рекуперация (отдача энергии двигателем обратно в сеть). Условия рекуперации: , реверс момента. Реализуется с помощью управляемого преобразователя, включенного в цепь якоря двигателя.

2) Механические характеристики ДПТ с последовательным возбуждением

; ; ;

т.е. механическая характеристика нелинейная.

1 – естественная характеристика;

3 – динамическое торможение;

4 – режим противотока.

У данных ДПТ , т.е. двигатель нельзя включать без нагрузки и применять ременные передачи. По этой же причине рекуперация невозможна. Применяется в подъемных и транспортных машинах.

Механические характеристики асинхронных двигателей (АД)

1) Механические характеристики 3-фазных АД

Асинхронный электродвигатель имеет трехфазную обмотку статора. При подаче на неё трехфазного напряжения частотой , образуется магнитное поле, вращающееся с угловой скоростью , где — число10

пар полюсов статора (определяется укладкой обмотки).

Ротор АД чаще всего выполняется короткозамкнутым («беличья клетка»). В подъёмных и транспортных машинах применяют фазный ротор, где обмотка ротора через контакные кольца выводится на неподвижное основание и соединяется с добавочными сопротивлениями.

В настоящее время АД по умолчанию применяют для привода большинства объектов.

При описании АД электрические параметры двигателя имеют индексы: 1 – статор; 2 – ротор.

При R₁=0 механическая характеристика описывается формулой

, где — критический момент; — скольжение.

1 – естественная ( );

1′ – реверс (меняются местами две из трех фаз);

4 – АД с фазным ротором , .

5 – динамическое торможение: на обмотку статора подается постоянный ток, тогда раскручиваемый ротор будет тормозиться;

6 – противоток (реверс): (меняются местами две фазы);

7 – рекуперация , реверс момента. Для торможения до нуля требуется ПЧ, который непрерывно снижает .

Пуск АД: Для ограничения пусковых токов АД большой мощности или получения плавного пуска асинхронного привода применяют:

1) включение активных или индуктивных сопротивлений в цепи статора, которые выводятся в конце пуска;

2) «частотный» пуск через преобразователь, плавно изменяющий частоту питания двигателя ;

3) пуск с фазным ротором;

4) реакторный пуск – включение индуктивных сопротивлений в цепь ротора. Вначале пуска частота тока в роторе близка к частоте сети, индуктивное сопротивление велико и ограничивает пусковой ток.

2) Механические характеристики двухфазных АД

Выпускаются на мощность до 1 кВт. Могут выполняться со сплошным или полым ротором. ОВ, ОУ – соответственно обмотки возбуждения и управления; Для сдвига фаз в цепь ОВ последовательно включают конденсатор емкостью 1-2 мкФ на каждые 100 Вт.

, при однофазном включении .

Примечание: при частотном управлении характеристики станут линейными и параллельными друг другу, при фазовом – только линейными.

Источник

Механические характеристики рабочих машин и электродвигателей.

Механической характеристикой рабочей машины называется зависимость: М = f (ω),

Большинство механических характеристик машин позволяет описать следующая эмпирическая формула:

При х = 0 получается не зависящая от скорости механическая характеристика, для которой М = Мс.ном (прямая 1 на рис. 1). Такая характеристика у подъемных кранов, лебедок. К этой группе могут быть отнесены механизмы, у которых основное сопротивление создают силы трения (навозоуборочные транспортеры, кормораздатчики, шнеки, конвейеры, барабаны сушилок, триеры).

При х=1 получается линейно возрастающая характеристика (линия 2 на рис.1). Ею обладают многие машины, у которых основные сопротивления создаются силами трения совместно с аэродинамическими (молотилки, дробилки кормов, лесопильные рамы, зерноочистительные машины). Иногда такая характеристика называется генераторной, так как она присуща генераторам постоянного тока независимого возбуждения при постоянной нагрузке.

Если х=2, то момент сопротивления пропорционален квадрату угловой скорости (кривая 3 на рис.1). Такая характеристика называется вентиляторной. Так изменяется момент сопротивления вентиляторов, компрессоров, центробежных насосов, сепараторов, пневматических транспортеров и других механизмов, принцип работы которых основан на законах аэро- и гидродинамики.

Если х=-1, то получается нелинейно спадающая характеристика (кривая 4 на рис.1), для которой момент сопротивления изменяется обратно пропорционально скорости, а мощность остается постоянной (такой характеристикой обладают металлорежущие станки, у которых с увеличением подачи скорость вращения деталей уменьшается).

Назначение и классификация ВОМ. Расположение ВОМ по отношению к трактору.

Вал отбора мощности (ВОМ) служит для приведения в действие рабочих органов, присоединяемых к трактору машин. Вал отбора мощности может устанавливаться сзади, сбоку и спереди трактора. В зависимости от привода применяются валы отбора мощности зависимые, полунезависимые, синхронные и комбинированные. Вал с зависимым приводом прекращает вращение при выключении главной муфты сцепления.Вал, который можно включить или выключить независимо от главной муфты сцепления, называют валом отбора мощности с независимым приводом. Муфту сцепления ВОМ располагают либо совместно с главной муфтой сцепления на маховике двигателя, либо непосредственно у хвостика вала.Вал отбора мощности, привод которого осуществляется обычно через муфту сцепления, смонтированную вместе с главной муфтой и управляемую общей педалью, называется полунезависимым. Чтобы выключить полунезависимый привод ВОМ, необходимо предварительно выключить главную муфту сцепления.Вал, который изменяет число оборотов при переключении передач, называют валом отбора мощности с синхронным приводом

Что понимают под термином «относительная величина» в теории электропривода?

Относительная величина в статистике – это обобщающий показатель, который дает числовую меру соотношения двух сопоставляемых абсолютных величин. Так как многие абсолютные величины взаимосвязаны, то и относительные величины одного типа в ряде случаев могут определяться через относительные величины другого типа.

Основное условие правильного расчета относительной величины – сопоставимость сравниваемых показателей и наличие реальных связей между изучаемыми явлениями. Таким образом, по способу получения относительные показатели – всегда величины производные, определяемые в форме коэффициентов, процентов, промилле, продецимилле и т.п. Однако нужно помнить, что этим безразмерным по форме показателям может быть, в сущности, приписана конкретная, и иногда довольно сложная, единица измерения. Так, например, относительные показатели естественного движения населения, такие как коэффициенты рождаемости или смертности, исчисляемые в промилле (‰), показывают число родившихся или умерших за год в расчете на 1 000 человек среднегодовой численности; относительная величина эффективности использования рабочего времени – это количество продукции в расчете на один отработанный человеко-час и т.д.

1. Устройство и принцип работы планетарного механизма поворота.

Планетарный механизм поворота состоит из двух симметрично расположенных одинаковых планетарных механизмов управления правой и левой гусеницами. Механизм собран в цилиндрическом корпусе 5, установленном на подшипниках в корпусе заднего моста.Рисунок. Схема планетарного механизма поворота: 1 — тормозной шкив полуоси (водила); 2 — полуось; 3 — тормозной шкив солнечной шестерни; 4 — ведомая шестерня главной передачи; 5 — корпус планетарного механизма; 6 — зубчатый венец (корона); 7 — водило; 8 — ось сателлита; 9 — сателлит; 10 — солнечная шестерня; 11 — тормозная лента тормоза солнечной шестерни; 12 — тормозная лента тормоза полуоси (водила); 13 — рычаг; 14 — тяга; 15 — пружина тормозной ленты; 16 — рычаг тормоза солнечной шестерни; 17 — педаль тормоза полуоси.

Работой планетарного механизма управляют тормоза, помещенные в боковых отделениях корпуса заднего моста, привод которых осуществляется с помощью рычага 16 и педали 17.При прямолинейном движении трактора педаль 17 и рычаг 16 отпущены. В этом случае тормозные шкивы 1 полуосей 2 свободны, а шкивы 3, затянутые тормозными лентами 11 посредством пружины 15, вместе с солнечными шестернями 10 находятся в неподвижном состоянии. Шестерни главной передачи вращают корпус 5, а он своими коронами 6 приводит во вращение сателлиты 9, заставляя их обкатываться по неподвижным шестерням 10. Увлекаемые осями 8 сателлитов водила 7 передают вращение полуосям 2 и от них через конечные передачи ведущим звездочкам гусениц.Для поворота трактора перемещают соответствующий рычаг 16 на себя, лента 11 отпускает тормозной шкив 5, и солнечная шестерня 10 освобождается. При этом сателлиты начинают вращать шестерню 10 и сторону, противоположную направлению вращения водила 7, усилие на водило не передается, и оно вместе со своей полуосью останавливается, гусеница отключается от трансмиссии, в то время как вторая гусеница продолжает движение и поворачивает трактор. Для более крутого поворота после перемещения рычага 16 нажимают педаль 17. При этом тяга 14, поворачивая рычаг 13, затягивает тормозную ленту 12 на тормозном шкиве 1, и полуось 2 затормаживается.

Затраты мощности, необходимые для поворота, в механизмах управления с фрикционными муфтами и планетарными механизмами равноценны. Они в одинаковой степени обеспечивают прямолинейность движения. В современных конструкциях тракторов широко применяют планетарные механизмы. Они надежнее и требуют меньших усилий на рычагах управления

Источник

Механическая характеристика рабочей машины

Страницы работы

Содержание работы

Момент М_см определяем по данным [15] на основании общего уравнения механической характеристики рабочей машины:

где Mс – момент сопротивления механизма при частоте вращения w, Н∙м;

Mсо –момент сопротивления механизма, не зависящий от скорости, Н∙м;

α – показатель степени, характеризующий изменение момента при изменении частоты вращения.

Момент сопротивления машины при номинальной частоте вращения определяем по формуле:

Для случая работы машины под нагрузкой принимаем α=2, кратность момента сопротивления μ_со=0,2 [15]. Следовательно, в именованных единицах:

Таким образом, формула расчёта механической характеристики вентилятора принимает вид:

Подставляя значения, получаем:

Проверяем выполнение условий (2.37), (2.38):

– условие соблюдается;

– условие соблюдается.

; (2.12)

, (2.13)

где I_пр – приведенный момент инерции, кг∙м 2 ;

М_к – критический момент электродвигателя, Н∙м;

τ_раб – расчётная рабочая температура превышения, °С [15];

V – скорость роста температуры при пуске, °С/с [15].

Источник