9.6 Электроприводы механизмов рабочих перемещений

Для становых лебедок земснарядов, работающих траншейным способом, и папильонажных лебедок земснарядов, работающих папильонажным способом, применяется регулируемый электропривод. Схема управления электроприводом должна предусматривать возможность ввода управляющего сигнала от системы автоматизации грунтозабора. Поэтому использование, например, системы ГД с реостатным управлением возбуждением электрических машин нежелательно, так как для автоматического управления в таком случае необходимо устанавливать сервоприводы реостатов, что не только усложняет систему управления, но и значительно ухудшает её динамические качества.

На вновь строящихся земснарядах для становых и папильонажиых лебедок, требующих плавного изменения скорости выбирания троса, применяются вентильный и дроссельный электроприводы или система ГД с управлением возбуждения на магнитных или тиристорных усилителях. Использование электромагнитных муфт-скольжения также обеспечивает плавность регулирования скорости исполнительного механизма и возможность автоматизации процесса ее регулирования.

Система управления регулируемых приводов должна стабилизировать заданную скорость движения исполнительного механизма в пределах нормальных нагрузок и ограничивать вращающий момент (и потребляемый ток) предельно допустимым значением, т. е. механическая характеристика электропривода должна быть жесткой в рабочей части и крутопадающей при перегрузке. Частота вращения вниз от номинальной (режим дноуглубления) регулируется при номинальном вращающемся моменте. Частота вращения выше номинальной (уход с прорези) достигается ослаблением поля возбуждения.

Для привода генератора в электроприводе системы ГД лебедок рабочих перемещений используют асинхронные двигатели с короткозамкнутым или фазным ротором.

Становые лебедки земснарядов, работающих папильопажным способом, и папильонажные лебедки земснарядов, работаю­щих траншейным способом, а также свайные устройства могут выполняться с односкоростным электроприводом.

В электроприводах механизмов рабочих перемещений (кроме движителей) предусматриваются тормозные устройства с электромагнитным, электрогидравлическим или пневматическим приводом. Папильонажные и становые лебедки оборудуются муфтами свободного вращения барабана. [15]

9.7 Требования к автоматизированному электроприводу оперативных лебедок

Оперативные лебедки относятся к важнейшим рабочим устройствам земснаряда. Ими регулируется производительность земснарядов и обеспечивается последовательность выемки грунта со всей площади углубляемой прорези. Требования, предъявляемые к оперативным лебедкам, перечислены ниже.

1) Создание в оперативном канате тягового усилия, необходимого для преодоления земснарядом сопротивления грунта и действующих на корпус внешних сил, включая реакцию других оперативных канатов, требующихся по технологии производства работ. Расчетное тяговое усилие должно обеспечиваться при наличии на барабане 2/3 полного числа рядов навивки каната.

2) Канатоемкость барабана должна соответствовать назначению оперативной лебедки, характерным условиям применения земснаряда и предусмотренной проектом технологии производства работ. Наибольшую канатоемкость (от 500 м на малых до 1200 м - на крупных земснарядах) предусматривают у становых лебедок; у боковых лебедок канатоемкость принимают 0,5 от становых. В связи с большой длиной каната и навивкой его на барабан в несколько рядов лебедку оборудуют канатоукладчиком, обеспечивающим упорядоченную укладку каната на барабан при наматывании.

3) Должно быть, сообщение оперативному канату скорости наматывания в требующемся диапазоне до расчетной максимальной скорости на первом ряду навивки каната. Минимальный предел диапазона не должен превышать 5-7 % максимальной скорости. Схемой привода должна обеспечиваться возможность плавного регулирования скорости в указанном диапазоне.

4) Помимо рабочего диапазона, лебедка должна иметь ступень повышенной скорости, которая требуется для быстрого отхода земснаряда с судового хода при пропуске транспортных судов. Тяговое усилие при наматывании каната с повышенной скоростью определяется из условия преодоления действующих на корпус внешних сил (без учета сопротивления грунта).

5) Для перехода с рабочего диапазона на ступень повышенной скорости и обратно применяются местные или дистанционно управляемые устройства переключения передач в редукторах. У отдельных лебедок для этой цели, помимо основного двигателя, включают в работу или отключают дополнительный двигатель.

6) Для обеспечения возможности быстрого сматывания каната с барабана внешней силой (тягой мотозавозни, держащей силой якоря при всплывании земснаряда по течению, при его перемещении движителями или буксировщиком и т.п.) в конструкции лебедок следует предусматривать муфту свободного хода барабана. Желательно дистанционное управление этой муфтой.

7) С целью предотвращения излишнего сматывания каната под действием инерции вращающегося барабана устанавливается дистанционно управляемая тормозная муфта барабана.

8) Для исключения неконтролируемого вращения лебедки при выключении ее двигателя должен автоматически включаться тормоз на его валу.

Основные требования к автоматизированному электроприводу и сводится к следующему:

- плавный пуск электродвигателя при достаточном пусковом моменте.

- поддержание постоянства усилия (момента) при сматывании оперативных канатов.

- обеспечение стабилизации заданной частоты вращения в пределах допустимых нагрузок.

- ограничение момента и потребляемого тока при работе папильонажной лебедки на упор (режим стоянки двигателя под током) кратковременно допустимым значением М_ст, принимаемым обычно (1,5-1.7) Мном.

- реверсирование и торможение необходимые для проведения ремонтных и наладочных работ.

- автоматическое стопорение двигателя при исчезновении напряжения.

- обеспечение высокого быстродействия и высоко эффективной защиты от перегрузок.

- удобство монтажа, наладки и эксплуатации, высокая ремонтоспособность системы.

Система автоматизированного электропривода также должна обеспечивать заданною производительность снаряда со сравнительно невысокими удельными затратами на перемещения, наиболее полное использование установленной мощности во всех практически возможных режимах работы, высокие массогабаритные показатели и компактность, надежная и долговечная работа, эффективная защита от перегрузок.

Привод оперативных лебедок в целом должен быть высокоэкономичным, надёжным и долговечным в работе, удобным для обслуживания и ремонта.

В электроприводах механизмов рабочих перемещений (кроме движителей) предусматриваются тормозные устройства с электромагнитным, электрогидравлическим или электропневматическим приводом. Папильонажные и становые лебедки оборудуются муфтами свободного вращения барабана.

Так же немаловажным требованием является управляемости. Управляемость характеризуется способностью объекта реагировать на управляющее воздействие и обеспечивать заданный закон движения, несмотря на воздействие возмущений. В понятие управляемость входит оценка точности управления, плавность, быстродействие и форма переходных процессов, чёткость выполнения команд, формирование желаемых характеристик. Таким образом, папильонажный электропривод является одним из важных частей механизма земснаряда. [14]