Производительность механизмов при цикловой автоматизации

5.4. Влияние динамических свойств электроприводов на производительность механизмов при цикловой автоматизации

Для анализа влияния динамических свойств ЭП рассмотрим [12, c. 196] технологическую схему автоматического перемещения груза от места загрузки до выгрузки (рис. 5.6, а).

Рис. 5.6

Соответствующий цикл работы включает: пуск ЭП, движение с установившейся скоростью до датчика импульса на замедление ДИЗ, замедление до скорости, обеспечивающей заданную точность остановки, дотягивание рабочего органа к ДТО и, наконец, отключение двигателя и наложение механического тормоза, а в иных случаях – включение системы автоматического выравнивания рабочего органа у приемного пункта. Характерная тахограмма V = f(t) представлена на рис. 5.5, б.

Видно, что длительность переходных процессов увеличивается с уменьшением ускорения, т.е. требование ограничения ускорения снижает производительность механизма, но оно предъявляется ко всем подъемно-транспортным механизмам по разным причинам, и особенно к пассажирским лифтам, грузопассажирским шахтным подъемникам. Для них допустимые ускорения строго ограничиваются значением, при котором динамические нагрузки, воздействующие на организм человека не вызывают неприятных ощущений. Существует понятие так называемого комфортабельного ускорения, которое принимается равным 1,5 м/с², а допустимым а_доп = 2 м/с². При остановках при воздействии на кнопку «стоп» допускается а_доп = 2 м/с² для лифтов с номинальной скоростью кабины до 2 м/с и а_доп = 5 м/с² для лифтов со скоростью 4 м/с. Для больничных лифтов а_доп = 1 м/с². Для шахтных подъемников а_доп = 0,75 м/с, а по наклонным направляющим а_доп = 0,5 м/с².

Для механизмов по перемещению грузов ограничения ускорения определяются максимально допустимыми нагрузками металлоконструкций механизма или ограничением колебаний в упругих элементах. В случае, когда поступательные движущиеся массы установки обладают значительной инерцией, а движущее или тормозное усилие передается от привода к механизму через фрикционную связь, максимально допустимое ускорение ограничивается значением, при котором надежно исключается проскальзывание и пробуксовывание фрикционного элемента. Это механизмы передвижения кранов, лебедки с канатоведущими шкивами.

Важнейшим возмущением, вызывающим ускорение ЭП, является изменение загрузки механизма, которое вызывает изменение статической нагрузки ЭП – М_ст и суммарного момента инерции движущихся масс J_. В соответствии с уравнением движения при пуске с максимальной нагрузкой на валу двигатель для ускорения а_доп = _доп должен развивать максимальный пусковой момент:

М_max = М_ст.max + J_{ max} _доп, (5.9)

Для получения того же ускорения при минимальной нагрузке необходим минимальный момент.

М_min = М_ст.min + J_min _доп. (5.10)

Система ЭП должна автоматически реагировать на изменение нагрузки на валу, обеспечивая изменением момента двигателя поддержание постоянства ускорения. На практике применяют простейшие системы ЭП, при котором неизменным является выбранный и установленный пусковой момент:

М_п.доп = М_{ст. min} + J_{ min} _доп (5.11а)

а при замедлении:

М_т.доп = М_{ст. max} – J_{ max} _доп (5.11а)

Механическая характеристика АД обеспечивает практически равномерно ускоренный переходный процесс пуска. При изменяющейся нагрузке допустимое ускорение может быть получено при минимальной нагрузке, при всех других нагрузках ускорение меньше допустимого и минимально при максимальной нагрузке:

а _min = a_доп(J_{ min} _доп – М_ст)/J_{ min} _доп, (5.12)

М_ст= (М_ст,max – М_ст,min)/2 – пределы изменения стат. нагрузки.

Из ур. (5.12) следует, что минимальное ускорение тем меньше, чем меньше разность между динамическим моментом J_min_доп и пределами изменения нагрузки 2М_ст. В случаях, когда 2М_ст = М_{min доп}, минимальное ускорение а_min = 0 и пуск ЭП при максимальной нагрузке невозможен. При 2М_ст  М_п.доп обеспечить ограничение ускорений можно только путем использования ЭП, который развивает при разных статических нагрузках разные пусковые и тормозящие моменты.

Надо заметить, что условие 2М_ст  М_п.доп при окончательном торможении с наложением тормоза приводит к тому, что замедление превысит допустимое. В этом режиме при жестких требованиях приходится использовать систему непрерывного выравнивания без наложения тормоза или наложение тормоза только после окончательной точной остановки. Датчик импульса на замедление ДИЗ должен быть установлен от датчика точной установки ДТО на расстоянии S_ВС, обеспечивающем замедление до пониженной скорости:

S_ВС = к_зS_{з. max} + S₀, (5.13)

где S₀ – средний путь торможения после срабатывания ДТО, S_{з. max} – наибольший путь замедления при переходе на пониженную скорость, k_з = 1,05–1,1 – коэффициент запаса.

Величиной, характеризующей плавность переходного процесса, является первая производная от ускорения da/dt = dv²/dt², которую применительно к лифтам принято называть рывком.