3535

Рис. 5.17. Тахограмма и нагрузочная диаграмма механизма напора за один цикл

5.7. Электропривод поворота экскаватора

Работа поворотного механизма носит циклический характер, при этом производительность одноковшового экскаватора в значительной мере определяется временем поворотных движений.

Поворотная часть экскаватора в соответствии с рис. 5.18 состоит из поворотной платформы I с установленными на ней механизмами и рабочим оборудованием.

Рис. 5.18. Кинематическая схема механизма поворота одноковшового экскаватора

Платформа опирается через роликовый опорноповоротный круг на раму II ходовой части и может поворачиваться относительно еѐ в любую сторону. Движение двигателя 1 через редуктор 2, установленный на платформе, передается на поворотный вал 3 с ведущей шестернѐй 4, обегающей вокруг неподвижного венца 5, закрепленного на ходовой раме. Стопорный тормоз 6 располагается на верхнем конце вала двигателя. Тормоз колодочного типа и управляется вручную с помощью электропневматической системы. Тормоз служит для удержания поворотной платформы при наклонном положении экскаватора на стоянках и от ветровой нагрузки.

Механизм поворота предназначен для перемещения груза из забоя в кузов автомобиля или в отвал.

Технологический процесс работы механизма поворота включает четыре операции:

- ковш движется в забое;

-поворот платформы под нагрузкой;

-выгрузка из ковша в отвал;

-поворот платформы в забой.

Требования к электроприводу поворота платформы

Электропривод поворота платформы должен удовлетворять следующим требованиям:

-диапазон регулирования скорости D= 4…5;

-допустимое угловое ускорение механизма поворота не должно превышать εдоп=101 с-2 на валу двигателя;

-зазор в зубчатом зацеплении между обегающей шестерней и венцом не должно превышать 4 мм;

-конструкция двигателя должна быть прочной и надежной, выдерживая перегрузки и многократное включение за небольшой промежуток времени;

-механическая характеристика ЭП должна иметь ―экскаваторную‖ форму, чтобы обеспечить оптимальную защиту в случае перегрузки;

-ЭП механизма поворота должен иметь систему автоматического выбора зазора для исключения упругого удара;

-привод должен обеспечивать формирование переходных процессов минимальной длительности при ограничениях на предельные значения момента, скорости и ускорения, обеспечивающих минимальные динамические нагрузки механизма.

Расчет мощности двигателя механизма поворота платформы

При предварительном выборе мощности привода поворота за расчетную скорость принимают 2,5 - 3,5 об/мин. Предельные значения, исходя из динамической устойчивости и механической прочности, могут достигать 5- 7 об/мин.

Исследования показывают, что внешних сопротивлений (трущихся элементов опорно-поворотного устройства) повороту платформы для одноковшовых экскаваторов составляет незначительную долю от полного момента (до 12 %), действующих на механизм поворота в динамическом режиме работы привода. Всѐ это обусловлено значительным моментом инерции поворотной платформы.

Момент инерции поворотной платформы с рабочим оборудованием находят по формуле

где СИ – коэффициент, для карьерных экскаваторов СИ = 0,067 , м·с2 ·т -2/3 ; mЭ –масса экскаватора, mЭ =395 т;

где nВП – принимаемая расчетная скорость (2,5 - 3,5 об/мин);

Мощность механизма поворота за время вращения платформы с груженым и порожним ковшом находится по формуле

где JП – момент инерции поворотной платформы с рабочим оборудованием, кг·м2 ;

tВ.З(Р) – время поворота платформы на загрузку (разгрузку) ковша, с;

hВП – КПД механизма вращения, hВП = 0,8-0,85;

кст – коэффициент, учитывающий момент сопротивления, кст =0,85.

Средневзвешенная мощность двигателя поворотного механизма

Ближайшим по мощности подходит экскаваторный электродвигатель постоянного тока МПЭ 350 – 900 – У2 (табл. 5.7).

В случае применения двухдвигательного привода в механизме поворота платформы мощность каждого двигателя составит

РВД=РВ.СВ/2=313/2=156,5 кВт.

Тогда можно использовать два экскаваторных двигателя постоянного тока типа МПЭ-200-750У1-М (табл.

5.8).

По рассчитанным параметрам построим нагрузочную диаграмму и тахограмму механизма поворота платформы

(рис. 5.19).

Рис.5.19. Нагрузочная диаграмма и тахограмма механизма поворота платформы

Полученные графики дают общие представления о работе механизмов экскаватора, позволяя определить предварительную мощность конкретного привода выбрать, тип и мощность двигателя. Далее выбранные двигатели проверяются по нагреву и перегрузочной способности известными в теории электропривода способами.

Ниже приводится пример построения графиков нагрузки и скорости для механизма поворота платформы.

На рис. 5.20 показан общий вид типичной тахограммы работы электродвигателя (ЭД) привода поворота платформы одноковшового экскаватора.

Работа поворотного ЭД начинается после выхода ковша из забоя (рис. 5.20). Время t1 – пауза при движении ковша в забое; t2 – разгон двигателя при повороте груженого ковша; t3 – движение механизма с постоянной скоростью (при небольших углах поворота платформы экскаватора 50°…60° движение с постоянной скоростью может отсутствовать); t4 – торможение ЭД; t5 – пауза при выгрузке грунта из ковша; t6 – разгон двигателя для возврата ковша к

месту выемки грунта; t7 – движение механизма с постоянной скоростью; t8 – торможение механизма поворота.

Рис. 5.20. Тахограммы работы привода поворота платформы

Электропривод поворота платформы находится в работе во время второй и четвертой операции.

Время поворота платформы экскаватора tпов занимает от 0.7 до 0.85 от общего времени технологического цикла tц, то есть tпов= (0.70…0.85)tц. Число включений двигателя поворотного механизма достигает 400…600 в час.

Электропривод поворота отличается большими инерционными массами, когда соотношение масс достигает

γ = 5…25, где γ =Jсум /Jд ·n, Jсум –суммарный момент инерции электропривода, Jд – инерции электродвигателя, n – число

двигателей.

Расчет нагрузочной диаграммы

Расчет и построение нагрузочной диаграммы выполняется на основе технологического цикла работы экскаватора.

Ориентировочное время поворота платформы, с, tпов = (0,7…0,85)·tц .

Время поворота в одном направлении

t = tпов/2 .

Время загрузки и выгрузки

tзв = tц - tпов .

Принимая время загрузки и выгрузки равными, имеем

tз = tв = tзв/2 .

Как упоминалось раньше, для углов поворота платформы более 60° тахограмма имеет трапецеидальную форму. Для расчета времен разгона, торможения и равномерного движения определим полный путь поворота платформы, м, (рис. 5.21)

Рис. 5.21. Схема поворота платформы

Пути, пройденные платформой при разгоне и торможении, принимаем равными и заданными

Угловую скорость вращения выходного вала редуктора на участке равномерного движения выразим через угловую

скорость вращения платформы экскаватора ωрд

Угловое ускорение выходного вала редуктора

Линейное ускорение механизма платформы, м/с2,

где ρi – радиус приведения, м, ρi = Rk / iп .

Соответственно, для тахограммы механизма поворота платформы экскаватора (рис. 5.20) имеем:

t1 = t5; t2 = t6 = tр; t4= t8= tз t3 = t7 = tрд.

Для построения тахограммы электропривода необходимо определить передаточное число редуктора

РД

где wн – номинальная скорость ранее выбранного двигателя. За окончательное значение передаточного числа цилиндрического горизонтального редуктора выбираем ближайшее стандартное значение по ГОСТ 2144-76. Определим фактическую скорость движения поворотной

платформы при выбранном редукторе

РД

Отличие от заданной скорости менее 10 % является допустимым.