3.6. Динамическая модель упругих связей в двухмассовой системе

Представим [1] ур. (3.19) в двухмассовой системе (рис. 1.5) в виде динамической модели в переменных входы-выходы. Входами будут моменты, выходами – угловые скорости. Заменим оператор дифференцирования на символ р. Тогда получим системы уравнений (1.20–1.21). Используя графический образ уравнений (см. п. 1.5.1), уравнение, характеризующее звено системы с параметрами ₂ и J₂, можно изобразить в виде графа на рис. 1.6. Отдельные графы уравнений нетрудно поэтапно объединить в общую структурную схему системы, введя еще элемент – узел в виде точки – рис. 3.11, а-д. Коэффициенты перед преобразованными уравнениями (1.20–1.21) – передаточные функции соответствующих функций (1.22).

Рис. 3.11

Зависимость момента и скорости M₁₂ и ₁ от времени в такой двухмассовой системе имеет вид колебаний на рис. 3.12. Здесь _ср – среднее ускорение. Зависимости, как и ожидалось, носят колебательный характер.

Рис. 3.12

Если двухмассовая система входит как часть в более общую систему – некий сложный ЭП, ее структурная схема будет звеном более общей системы. В этом случае полезно выполнить операцию агрегирования, т.е. замены нескольких простых, связанных между собой звеньев более сложным звеном. Проделаем это применительно к структурной схеме на рис. 3.11, г; принимая для упрощения, что М_С1 = М_С2 = 0 и считая входом М и выходом ₂. Перенесем узел С в точку D. При этом в верхней ветви добавится звено с передаточной функцией 1/(1/J₂p) = J₂p; исключим контур ВD, заменив его передаточной функцией 1/(J₂p/с +1) (рис. 3.11, в); исключим контур AD и получим передаточную функцию сложного звена (рис. 3.11, г):

W(p) = ₂(р)/М(р) = 1 /[J₁J₂ p³/c + (J₁ + J₂)p]. (3.34)

Это выражение можно преобразовать как показано на рис. 3.11,д и прийти к заключению, что идеализированная двухмассовая система без демпфирования по отношению к скорости ₂ может быть представлена сочетанием интегрирующего и консервативного звеньев.

Контрольные вопросы

1. Опишите требования к электроприводам грузоподъемных устройств

2. Нарисуйте принципиальную электрическую схему для динамического торможения с самовозбуждением.

3. Как сказываются механические связи на динамику механизмов циклического действия? Дайте математическое описание.

4. К чему приводит демпфирование электромеханической связи? Опишите его графически.

5. Как осуществляется ограничение механических перегрузок электроприводов циклического действия?

Лекция 12

4. Электроприводы общепромышленных механизмов технологических комплексов химии

Для технологических комплексов (ТК) химической промышленности характерным является высокая энергоемкость (так, потребление электроэнергии ОАО «Татнефти» составляет 60 % всей республики, из которой 80 % приходится на ЭП) и специальные требования к ЭП в части искро-, взрыво-, пыле- защиты, а также от воздействия окружающей среды.

К химической промышленности относятся такие отрасли, как производство минеральных удобрений и шин, резинотехнических изделий, каучука и спирта, пластмасс и искусственных волокон, производство пленок и нанесение покрытий из полимеров. При подготовке сырья в дробильно-размольных цехах используются дробилки, мельницы, грохоты, вращающиеся печи, сушилки, в производстве полимеров применяют червячные машины. Эти машины требуют регулирования скорости. К этому же классу машин относят и резиносмесители. В производстве полимеров применяют валковые машины, вальцы и каландры. Центрифуги служат для разделения неоднородных жидких смесей на фазы под действием центробежных сил. Близки к ним по требованиям к ЭП перемешивающие устройства, предназначенные для получения эмульсий и для интенсификации процессов растворения и химических реакций (далее в разделе Нефтяной промышленности мы покажем, что эмульгирование может резко повысить эффективность таких важных для РТ процессов, как удаление серы и парафина из нефти). ТК по производству и обработке искусственного волокна, требуют применения высокоскоростных ЭД малой мощности и источников переменного напряжения высокой частоты. Отсюда – широкое поле для применения полупроводниковых (тиристорных, симисторных и транзисторных) преобразователей частоты. Важную роль в химпромышленности играют поточные технологические линии, позволяющие существенно повысить производительность труда. Сюда можно отнести кордные линии, протекторы и автокамерные агрегаты, линии получения искусственной кожи и транспортных лент, машины для нанесения покрытий на пленки (фотопленка), провода, кабели, стальные листы и трубы (полимерные внутренние покрытия труб); агрегаты для получения пленок, труб, листа и других изделий из пластмасс. Отдельной группой стоят шиносборочные станки, для которых характерен режим повторно-кратковременной нагрузки, причем частота включения ЭД может достигать 1000/час. Транспортные (конвейеры, транспортеры, питатели…) и вспомогательные механизмы ХП относят к ОПМ и не носят специфического характера. Важное место занимают ЭП, применяемые в дорожном строительстве – для приготовления асфальтобетонных смесей, дорожных эмульсий (это новое прогрессивное направление дорожного строительства), подготовки гравийной подложки, приготовления полимер-битумных композиций (бордюр, разметка).