1.2 Механические характеристики производственных механизмов при типовых нагрузках Для теории и практики электропривода большое значение имеют понятия механической характеристики рабочей машины.

или

Механические характеристики являются одним из основных критериев при выборе типа двигателя для исполнительного механизма. Аналитически механические характеристики многих производственных механизмов можно выразить эмпирической формулой Бланка:

, где

М_с и М_сн – статические моменты сопротивления механизма соответственно при скорости и;

М_о – момент холостого хода (трения) механизма, не зависящий от скорости.

Механические характеристики производственных механизмов при наиболее характерных видах нагрузок (типовых нагрузках) можно разделить на следующие классы:

1. Не зависящие от скорости (см. рис. 1.2).

При этом Х=0 и ее уравнение М_с=М_сн. Такую характеристику имеют механизмы, служащие для подъема груза, или механизмы, в которых сопротивление движению оказывают силы сухого трения.

Сила тяжести, как при подъеме, так и при спуске груза направлена в сторону спуска и неизменна по значению. Механическая характеристика в этом случае имеет вид прямой 1, Мс в этом случае зависит от массы груза: М_с=GR=mgR (рис 1.3) и может изменяться в пределах от М_с=0 (G=0) до М_с=М_сн (G=G_н).

Для снижения рабочей нагрузки установки с тяжелыми грузоподъемными устройствами обычно выполняются уравновешенными. Примером может служить лифтовый подъемник или шахтный подъемник с противовесом. В данном случае полезная нагрузка механизма определяется разностью сил натяжения каната со стороны кабины F и со стороны противовеса F₁, т.е. ; или

Сила Fмех (М_с) не зависит от скорости, не изменяется при изменении направления движения, но в отличие от предыдущего примера, соответствующего рис 1.3. как при подъеме, так и при спуске кабины может иметь различный знак в зависимости от массы поднимаемого груза. Так, при G>G₁, полезная нагрузка имеет тот же знак, что и в случае неуравновешенного подъемника (прямая 1 на рисунке 1.2).

При G=G₁, М_с=0, а при G<G₁, т.е. при перемещении ненагруженной кабины направление полезной нагрузки механизма меняется на противоположное (прямая 1`).

Характеристика для нагрузки типа сухого трения также не зависит от скорости, но зависит от ее знака (прямая 2 и 2').

2. Линейно-возрастающая (прямая 3).

В этом случае х=1 и М_с линейно зависит от . Такая характеристика имеет место в приводе генератора независимого возбуждения при его работает на постоянное внешнее сопротивление. Это нагрузка типа вязкого трения. В этом случае, где– коэффициент пропорциональности. На практике такая нагрузка встречается редко. С учетом момента холостого хода характеристика имеет вид пунктирной прямой 3'.

3. Параболическая характеристика (кривая 4).

Ей соответствует х=2. Момент Мс зависит от квадрата скорости.

Такую характеристику имеют механизмы, работающие по центробежному принципу (центробежные насосы), вентиляторы, дымососы и т.п. Момент сопротивления таких механизмов часто называют вентиляторными.

4. Нелинейно спадающая характеристика (кривая 5).

Ей соответствует х=-1.

Момент Мс изменяется обратно пропорционально скорости, а мощность на валу механизма остается постоянной. Такую характеристику имеют некоторые токарные, расточные, фрезерные и др. металлорежущие станки, моталки рулонной жести в металлургической промышленности.

При наличии у рабочей машины кривошипно-шатунной, кулисной, карданной передачи, нагрузка зависит от угла поворота рабочего органа. Момент Мс в этом случае , где Мо – момент холостого хода (см. рис. 1.5).

К механизмам, имеющим такой М_с, относятся поршневые компрессоры, прессы, ножницы для резки металла, механизмы копания роторного экскаватора, шахтные подъемники с неуравновешенным канатом и др.