Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Гейлер Л.Б. Электрооборудование и электроавтоматика кузнечно-прессовых машин

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

29.10.2023

Размер:

9.1 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 245 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Формула (55) дает несколько преуменьшенные значения к. п. д. при частичных нагрузках. Это приводит к некоторому увеличению

номинальной мощности		электродвигателей.				10 кет
Пример. При	работе	с номинальной мощностью Рмн —
производственная	машина		имеет	к. п. д.	= 0,7. Определить
к. п. д. этой машины при нагрузке Рм — 3					кет, приближенно счи
тая потери в машине при			всех нагрузках		одинаковыми.	получим
Р е ш е н и е .	Совместно		решая	уравнения (55) и (56),
т\|* = 0,41.

§13. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ПРИ ПОВТОРНО-КРАТКОВРЕМЕННОЙ И КРАТКОВРЕМЕННОЙ НАГРУЗКАХ


П о в т о р н о - к р а т к о в р е м е н н ы й							режим	работы
характеризуется		короткими периодами нагрузки,					в течение которых
электродвигатель		не успевает на-			*м п
- греться, до установившегося				пере-
грева. Периоды нагрузки разде-					мп
лены кратковременными паузами,						Мр
в течение	которых		двигатель от

ключен от сети и не успевает охла					о L	tp	tT tQ
диться до температуры окружаю-
					” щ
щей среды. Режим повторно-крат
ковременной нагрузки характери
зуется	графиками,		подобными				Мг
представленному		на фиг. 16.		Как
видно из	этого графика нагрузки,				Фиг.	19. Изменение нагрузки и скоро
перегрев	электродвигателя			изме	сти вращения электродвигателя.

няется согласно пилообразной ло маной линии.

Режим повторно-кратковременной нагрузки является характер ным для приводов кузнечно-прессовых машин, работающих одиноч ными ходами и не имеющих маховика.

Для определения мощности электродвигателей, предназначен ных для продолжительной нагрузки и работающих в повторно кратковременном режиме, используют формулы (50), (52), (53)

и (54).

При расчетах необходимо учесть изменение условий охлаждения электродвигателя при изменении скорости его вращения. При уменьшении скорости вращения электродвигателя условия его охлаждения ухудшаются. Особенно значительно ухудшаются усло вия охлаждения во время пауз. Учет изменения условий охлаж дения производится посредством экспериментальных коэффициен тов р .

Пусть электропривод работает по графику нагрузки, пред

ставленному	на фиг. 19. На этом	графике М п, М р, М Т — моменты
при пуске,	работе и торможении,	a tn, tp, tT, t0 — соответственно

время пуска, работы, торможения и паузы. Пунктиром показано изменение скорости вращения электродвигателя.

Эквивалентный момент электродвигателя в данном случае опре деляют по формуле

где [Зп и рг — коэффициенты ухудшения охлаждения при пуске и тор можении;

ро— коэффициент ухудшения охлаждения при паузе. Коэффициент ро имеет следующие значения: для защищенных

электродвигателей с собственным вентилятором 0,25—0,35, для закрытых с наружным обдувом 0,45—0,55, для закрытых электро двигателей 0,95—0,98.

При пуске или торможении коэффициенты ухудшения охлажде ния определяют по формуле

(58)

Электродвигатели, выбранные по условиям нагрева по форму лам (50), (52), (53) и (54), должны быть проверены на перегрузку исходя из наибольшей мощности нагрузочного графика.

В отечественном машиностроении для работы в режиме повторно кратковременной нагрузки применяют электродвигатели^ предна значенные для работы с продолжительной нагрузкой.

Кроме того, выпускают также и двигатели, предназначенные для работы с. повторно-кратковременной нагрузкой, получившие широкое распространение в подъемно-транспортных сооружениях.

Такие		электродвигатели	выбирают по так называемой относитель
ной	продолжительности		включения
где	t	— время работы	двигателя;
	t0	— продолжительность паузы.

Двигатели, специально предназначенные для повторно-кратко временной работы, имеют стандартные значения относительной продолжительности включения 15, 25 и 40%.

При работе одного и того же двигателя при двух различных графиках нагрузки должно быть выполнено условие

или

Отсюда следует

■40

Если Pi и si заданы, то последняя формула дает возможность

определить мощность Р 2 при любом стандартном значении				s2 отно
сительной продолжительности включения. Так например,				при si =
= 20%	мощность	двигателя при s2 =	25% составит
При	ei > 0,6	обычно переходят к	двигателям, предназначен

ным для продолжительного режима работы.

У вспомогательных приводов кузнечно-прессовых машин также встречается к р а т к о в р е м е н н ы й режим работы. Он харак

■t

Фиг. 20. График кратковременного режима работы.

теризуется нагрузкой в течение малого промежутка времени, недо статочного для достижения электродвигателем установившегося перегрева. При этом периоды нагрузки чередуются с одинаковыми или неодинаковыми периодами полной остановки электродвигателя, достаточными для его полного охлаждения к началу каждого рабо чего периода. Этот режим характеризуется графиком нагрузки, представленным на фиг. 20.

Режим кратковременной нагрузки встречается у приводов упра вления муфтой, поворота стола, перемещения прижима и т. д. Про должительность работы приводов такого рода обычно так мала, что за время работы при перегрузке в допустимых пределах электро двигатель не успевает нагреться даже до нормального перегрева тк. Номинальная мощность электродвигателя в данном случае опреде ляется только условиями перегрузки.

Момент сопротивления М с при работе вспомогательных приводов

создается в основном силами трения, в связи с чем эти приводы тре буют значительного пускового момента. Двигатель должен иметь пусковой момент, превышающий момент сопротивления неподвиж ного механизма.

III.ТЕОРИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

СМАХОВИКОМ

ГЛАВА 5

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

§14. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

СУДАРНОЙ НАГРУЗКОЙ

Прессы, штамповочные и кузнечно-ковочные машины и т. п. относятся к той категории машин, у которых периоды кратковремен


			ной	нагрузки		(пиков)			чередуются
			с более продолжительными							перио
			дами	пауз.		Примерное			изменение
			усилия пресса, действующего в про
			цессе	работы,		представлено диаграм
			мой на фиг. 21.				1 —2 представляет
			Участок пути
			холостой ход ползуна при движении
			его	вниз.	Участок			2—3 — первая
			часть рабочего хода, ползуна. На
Фиг. 21. Диаграмма изменения			участке 3—4 кривая показывает даль
усилия, действующего в		процессе	нейшее изменение				усилия при вдав
работы	пресса.		ливании пуансона в металл, т. е. при
			собственно		процессе			прессования.
При обратном	ходе	ползуна	(вверх) усилие			незначительно				и мо

жет быть приравнено нулю (исключением являются прессы, вы полняющие просечные работы).

Силы сцепления в материале обрабатываемого изделия противо действуют внешнему усилию (формообразования, прессования). В большинстве случаев применяют прижимы, препятствующие образованию складок в листовом .железе, поэтому станина пресса и привод должны быть рассчитаны на суммарное усилие Q0. Послед

нее складывается из суммы усилия вытяжки		Qi и усилия Q2 при
жима, т. е.
Q0 =	Qi + Q2.	(60)
Усилие вытяжки определяется так:
Q, =	%dbmob,	(61)
а усилие прижима
Qz =-^	—	(62)

где	d — диаметр		пуансона;
	D — диаметр		заготовки;
т *= --------коэффициент вытяжки;
	8 — толщина		листа;	при вытяжке;
	— предел	прочности		при вытяжке;
	р — удельное		давление	прижима.
	Величина работы,	производимой			прессом,
			^ = C(Q1 +		Q2) s,	(63)

где s — величина, рабочего хода ползуна при самой вытяжке;

С— опытный коэффициент, учитывающий характер изменения усилия.

При работе с тонкими листами усилие Q2 прижима может ока заться больше, чем усилие вытяжки Qi, так как с уменьшением тол

щины листа удельное усилие прижима увеличивается, а усилие вытяжки, наоборот, уменьшается. Влияние скорости деформации на усилие вытяжки ничтожно мало.

Надлежащее закругление пуансона и выбор правильного зазора между пуансоном и матрицей, а также применение подходящего смазочного материала способствуют снижению пика нагрузки.

Систематические резкие колебания нагрузки пресса неблаго приятно отражаются на приводном двигателе и на питающей его сети: требуется двигатель завышенной мощности, способный преодо левать пики нагрузки, т. е. относительно дорогой и плохо исполь

зуемый,	а толчки его нагрузки вызывают колебания напряжения
в сети,	сказывающиеся на работе остальных потребителей, присо

единенных к сети. Поэтому почти всегда прибегают к установке на прессе маховика, являющегося аккумулятором механической энергии и дающего известное выравнивание графика нагрузки.

При снижении угловой скорости двигателя во время пика с ап до о)2, в соответствии с механической характеристикой двигателя,

маховик отдает на вал количество энергии
	— ~2	J (“ i — ш2),	(64)
где J — приведенный	момент	инерции маховых	масс (подробнее
об этом см. §	15 и 16).

Во время холостого хода маховик снова заряжается. Для эффек тивного использования маховых масс необходимо, чтобы механи ческая характеристика двигателя была в достаточной степени наклон ной или мягкой. У асинхронных двигателей с контактными коль цами любая практически требуемая степень мягкости характери стики может быть достигнута путем включения добавочных внешних сопротивлений к контактным кольцам двигателя. Еще чаще приме няют для этой же цели асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором повышенного скольжения, у которых sH= 7ч-12% (см. § 23).

Прессы с маховиком конструируют исходя из среднего падения скорости в процессе работы на 10—20%. Часто величина маховика ограничивается заданными габаритами пресса,

Выбор мощности двигателя зависит в основном от величины маховика, наклона механической характеристики двигателя (т. е. от его номинального скольжения s j и от продолжительности цикла.

Есть прессы с таким режимом работы, что маховик не может обеспечить выравнивание графика и разгрузку приводного двига теля. В таких случаях нагрузка ложится главным образом на дви гатель. Наоборот, у некоторых видов прессов, как будет показано в дальнейшем, почти вся нагрузка покрывается за счет кинетической энергии маховика, а средняя нагрузка двигателя остается ничтожно малой.

У прессов различного типа, а именно: кривошипных, фрикцион ных и прессов с зубчатой рейкой — процесс работы двигателя и кон структивное оформление электропривода будут несколько отли чаться друг от друга.

§ 15. ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С МАХОВИКОМ

Если во время циклической работы электропривода с маховиком скорость его изменяется в пределах от пМаксдо пмин, то средняя ско

рость при линейной механической характеристике двигателя

„	П.накс	Пмин
п ср	2	*

а относительное изменение		скорости
	• __ Пмакс	пмик __ 2	Пма1<с пмин	(65)
	Мер		Я-макс “Н Пмин
называется	с т е п е н ь ю	н е р а в н о м е р н о с т и		(хода или
вращения).

У двигателей с линейной механической характеристикой удобно

пользоваться		величиной	скольжения.				Так	как
то		^макс «О (1					М 1		с)'
то							S M (2K C -S MUH			(66)
		I =		+ S M llt			S M (2K C -S MUH			(66)
		I =		+ S M llt			1 —	S c p
Кинетическая энергия, запасаемая во вращающихся маховых
массах,	как	известно, измеряется величиной
			А =	-±- /(о2 кГм,						(67)
где J — момент инерции в кГм/сек2\
о)	— угловая скорость в сек- 1 .
Так	как		GD"		GD2 , т. e. GD2
		4g	GD"	'	GD2 , т. e. GD2				40J.	(68)
		4g	39.2	'	40
и			__		-n					(69)
			__		-n	: 0 ,1/;,
			~~ ~W			: 0 ,1/;,
			~~ ~W

то, подставляя эти	значения	в уравнение (67), получим другое
выражение для кинетической энергии:
А =	кГм =	^ Т Ш кГм = 140G£>2«210-6 кГм. (70)

Используя известные соотношения 1 квт-сек = 102 кГм, 1 кГм = = 9,81 вт-сек, можно выражению кинетической энергии придать

следующий вид, имеющий значение для практических расчетов:

А =

GZ)2

квт-сек -

GDW

квт-сек.

(71)

7 2 9

0 0 0

При

падении

скорости

вра

щающихся масс происходит от

дача части или всей накопленной

кинетической энергии, при повы

шении скорости — ее

накопление.

Пусть

запасы

кинетической

энергии

составляют

при скорости

пх (шх)

Ах =

-гг J 1

Г!РИ скоро

сти п 2 (о>2)

А 2 =

Если,

Ф и г . 2 2 . В е л и ч и н а з а п а с а е м о й ( о т д а в а е

м о й ) к и н е т и ч е с к о й э н е р г и и м а х о в ы х

например,

п1 > п2,

то при сниже

м а с с

А от % в

з а в и с и м о с т и о т

и з м е н е

нии скорости

с п1до и2

относи

н и я

с к о р о с т и

в р а щ е н и я

п% ( и л и о т н о

тельное

количество

кинетической

с и т е л ь н о г о п а д е н и я

с к о р о с т и

7 % ) .

составит

энергии,

отдаваемой

на

вал

маховыми массами,

ДАотн

Ai —

А2

JСОj -- J(Og

Hi -{—tl%

fl\ — П-2

(72)

Аг

Если

обозначить

величину —— — = 7, где

Т — относительное

можно

прео

падение скорости, то отсюда пг — п1 (1 — 7). Поэтому

бразовать первую дробь в уравнении (72) так:

«1 + »2 _

wH-niG —7)

_ д

*’

«1

«j

после чего получаем связь между относительными величинами:

^ А отн = 7(2 — т) = 2т — Т2 = /(т)'

(73)

Абсолютная величина отдаваемой энергии

„	,	„ ,	GD‘ti\
А1 — А 2 = А ^ А отн=			7 2 9 0 0 0 7 ( 2 — Т)-

Подставляя в уравнение (73) различные, значения 7, получим величины ДА в процентах, представленные в виде кривых на фиг. 22.

4 5

Эти кривые (/ и 2) обнаруживают важное свойство маховых масс: накопление (кривая 1) и отдача (кривая 2) кинетической энергии

происходят		в начальной части процесса гораздо интенсивнее, чем
в	конечной.	Например, при снижении скорости	на первые 10%,
т.	е. от 100	до 90%, маховые массы отдают 19%	запаса энергии,

а при снижении на последние 10%, от 10 до нуля, — только 1% энер гии. Когда скорость снижается наполовину, маховые массы успевают уже отдать 75% своего запаса энергии. Поэтому на практике ста раются не допускать падения скорости маховика более чем на 20 — 25% из-за происходящего после этого значительного понижения эффективности маховика. В § 16 изложен способ определения паде ния скорости электропривода, исходя из работы маховых масс.

§16. УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА В ОТНОСИТЕЛЬНЫХ

	ВЕЛИЧИНАХ
Механические переходные		процессы электропривода				описы-
ваются дифференциальным уравнением движения (см.					§ 1):
/Vт J	тмс —jJ	d t	3?5	dn		(74)
				IT

или	Мизб= М дин.					(75')

В этом уравнении	М = f (п) — момент двигателя,				выраженный
как функция скорости; Мг =		Д (п) — момент сопротивления или

момент статической нагрузки — также функция скорости или угло вого положения вала, т. е. Мс = Д ( a ) ; J — момент инерции всех

вращающихся частей системы, приведенный к валу электродвига теля, в кГмсек2; GD2 — маховой момент тех же частей в каж2. Левая

часть уравнения (74) выражает и з б ы т о ч н ы й момент электро привода Мизб, правая часть — д и н а м и ч е с к и й момент Мдии.

Поэтому уравнение (74) можно прочитать и так: во время переход ного процесса электропривода избыточный момент уравновеши

вается динамическим	моментом.
В результате интегрирования уравнения (74) можно получить
выражение М — f (0	или п = f	(/), т. е. выяснить закон изменения
момента двигателя или скорости		привода во времени, иначе говоря,

закон движения электропривода в течение переходного процесса, и сделать соответствующие выводы.

Уравнение движения для практических расчетов значительно упрощается и сокращается объем записей, если применять уравне

ние движения		в о т н о с и т е л ь н ы х		в е л и ч и н а х , к выводу
которого	мы	переходим.			Мн — номинальный
Разделим все члены уравнения (74) на					Мн — номинальный
момент	двигателя:
		М — Мс	GD2	dn	. у д ,
		Жн	~ 375М„	' dt.	' '
Дифференцируя равенство			п = п0 (1 — s),		имеем
		dn — ~ n t ds,

что после подстановки в уравнение (76) дает

	М	Мс		GD2n0	ds	‘			(77)
	мн	Мн ~		375Мн	dt				(77)
	мн	Мн ~		375Мн	dt
Правую часть уравнения (77) умножим и разделим на s„ — НОМИ-
нальное скольжение двигателя;			получим
м	Мс	GD2tiqSh	1 sH}			rp	d ( — )
м	Мс	GD2tiqSh	1 sH}		-	rp	\ SH J	’	(78)
м н	м н ~	375МН	dt			Ln	dt		(78)
м н	м н ~	375МН	dt			Ln	dt
где обозначено
			~	rp					(79)
		375H		n-					(79)
		375H		n-
Величина	Тп имеет	размерность		секунд		и	носит		название

э л е к т р о м е х а н и ч е с к о й п о с т о я н н о й в р е м е н и .

Ее	физическое истолкование		дается		ниже.		Представляя уравне
ние	(78) в виде
	_М____ Мс_				d (	sH)	(80)
	Мн	Мн			/	t \	(80)
	Мн	Мн			/	t \
					d \ r J
и обозначив относительные величины греческими буквами
	M	Me		S	— a		*
	MH -	MH -	Vo	S	— a		*
	MH -	MH -	Vo				T n
получим окончательное выражение уравнения движения:
		U			И Г '		(81)
					И Г '

что может быть прочитано так: относительный избыточный момент электропривода равняется производной от относительного скольже ния по относительному времени, взятой со знаком минус. В такой форме знак минус указывает на инерционность процесса.

При выводе уравнения (81) за базу относительных единиц была принята точка номинального режима на характеристике М =-f(n) с координатами Мн и sH, что целесообразно, когда механическая

характеристика двигателя принимается прямолинейной. При уточ ненных исследованиях переходных процессов в широком диапазоне изменения скорости необходимо исходить из более точной криво линейной механической характеристики двигателя (см. об этом по дробнее в § 24).

В этом случае за базу относительных единиц принимается точка

опрокидывающего момента с координатами на механической харак теристике Мк и sK.

Значения относительных величин теперь будут

М	Мс	s	t
:'1 ~ Ж '	^ ~ Ж ’	а “ ^ 7 ’	х ~~~т7’

где

(82)

1 « ~~ 375М/с

Для асинхронных двигателей нормального типа при учете только ротора (без движущихся частей приводимого механизма) величина

Тп = 0,01-4-0,02 сек., Тк = 0,02-4-0,03 сек. У одного и того же дви-

гателя отношение т	1,8-4-2.
П				Тп и Тк могут быть написаны
Вместо выражений (79) и (82) для				Тп и Тк могут быть написаны
следующие, иные по форме,		но совершенно тождественные им выра
жения:			7ыо	„
		Т п	7ыо	„				(83)
		Т п	Мн	»'				(83)
		' _	Jсо0					(84)
		к ~	М к	к'				(84)
		к ~	М к	к'
где J — момент инерции всех вращающихся						частей	системы,	при
веденный к валу электродвигателя;				w0 — синхронная			угловая	ско-
рость вращения двигателя,				1Мл	__I
рость вращения двигателя,		равная -^—-сек.				\

Электромеханическая постоянная времени Тп (или Тк) электро

привода до известной степени характеризует его механическую инерционность и служит в некоторой мере показателем продол жительности механических переходных процессов привода при нару шении его установившегося состояния и переходе к новому устано

вившемуся	состоянию.
От уравнения движения (74) нетрудно перейти к уравнению
работы, пользуясь известными			из механики соотношениями:
		А = j M d y ^ f P d t .						(85)
Так как во время удара нагрузки (пика)						М с >	М, то записываем
уравнение	(74)	в виде
		Мс = М +		J	.			(74")
Умножая все члены уравнения (74” ) на d<p, получаем элементарную
работу:
	dA — Mcd® — Mdy -f		J-^-dcp =			Md<? + /со d<.o,		(86)
где произведена		замена ~ =	со.	Интегрируя			почленно	уравне

ние (86) в	пределах работы удара или изменения угла от <pj до <р2,
а угловой	скорости от	ац до со2,	получим
	<Рг	<Р2
	J М с dy — \ Md®		J	2	(87)
	9i

4 8

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 245 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ