Výber elektrického pohonu dopravníkov

Napriek výraznej konštrukčnej rôznorodosti dopravníkov sa pri výbere elektrického pohonu dajú spojiť do jednej charakteristickej skupiny. V prvom rade si treba uvedomiť, že vzhľadom na technologické podmienky tieto mechanizmy väčšinou nevyžadujú reguláciu otáčok.

Len niekoľko dopravníkov používa plytkú reguláciu rýchlosti v rozsahu 2:1 na zmenu rýchlosti prevádzky. Motory dopravníkov pracujú v rôznych podmienkach prostredia, v mnohých prípadoch v prašných, vlhkých miestnostiach s vysokými alebo nízkymi teplotami, vonku, v dielňach s agresívnym prostredím atď.

Charakteristickým znakom dopravníkov je veľký statický moment odporu v pokoji, ktorý spravidla presahuje nominálnu hodnotu z rôznych dôvodov, vrátane tuhnutia maziva v trecích častiach. Na elektrický pohon dopravníkov sú teda kladené požiadavky na vysokú spoľahlivosť, jednoduchú údržbu, ako aj zabezpečenie zvýšeného rozbehového momentu.

V niektorých prípadoch vznikajú dodatočné požiadavky na zabezpečenie plynulého rozbehu, zabránenie preklzu remeňa, reguláciu malej rýchlosti a koordinované otáčanie viacerých elektrických pohonov. Všetky tieto požiadavky primerane spĺňajú indukčné motory s kotvou nakrátko alebo s fázovým rotorom.

Výber výkonu motora pohonu dopravníka sa vykonáva metódou postupnej konvergencie spolu s výpočtom a výberom všetkých mechanických zariadení. Prvá fáza výpočtu spočíva v približnom určení trakčnej sily a napätia, podľa ktorých sa vykoná predbežný výber výkonu motora a výber mechanického vybavenia. V druhej fáze výpočtu sa vytvorí aktualizovaný graf závislosti od napätia, berúc do úvahy straty pozdĺž dĺžky dopravníka. Po nakreslení grafu sa vyberú miesta pre montáž elektropohonu, skontroluje sa motor a mechanické vybavenie oproti výslednej sile a napätiu.

Je známy veľký počet vzorcov na približné určenie trakčnej sily a napätia dopravníka, navrhnutých na základe skúseností s konštrukciou a prevádzkou dopravníkov. Jeden z nich vyzerá takto:

kde T je napätie dopravníka, N; F je námaha, ktorú musí elektromotor prekonať, N; T0 — predpätie, N; Fп je námaha spôsobená zdvíhaním bremena, N; ΔF je celková sila spôsobená trecími silami na úsekoch dopravnej dráhy, N.

Podľa námahy a napätia v ťažnom prvku dopravníka sa vykoná predbežný výber motora a mechanického zariadenia.Vzorce na výpočet strát v bubnoch, ozubených kolesách, blokoch a iných prvkoch vybavenia možno nájsť v špeciálnej literatúre o mechanickej časti dopravníkov.

Na zostavenie diagramu ťažnej sily sa nakreslí dráha dopravníka so všetkými stúpaniami a klesaniami, ohybmi, hnacími a napínacími stanicami, vodiacimi blokmi a bubnami. Ak potom postupujeme od najmenej zaťaženého úseku dopravníka, zohľadnia sa straty v každom prvku a získa sa pnutie ťažného prvku po celej dĺžke. Na obr. 1 sú znázornené diagramy ťažných síl pásových a reťazových dopravníkov s jednomotorovým elektrickým pohonom.

Ryža. 1. Schéma ťažných síl v pásových (a) a reťazových (b) dopravníkoch: a — hnacia stanica; b — napäťová stanica.

Výkon motora pohonu dopravníka je určený vzorcom

tu P - výkon motora, kW; FH — sila na nadchádzajúcom úseku ťažného prvku, N; v je rýchlosť pohybu ťažného prvku, m / s; η — účinnosť hnacieho mechanizmu.

Pri návrhu pásových dopravníkov sa po vynesení diagramu ťažnej sily určí umiestnenie hnacej stanice na dopravnej dráhe. Elektrický pohon dlhých dopravníkov, napríklad veľkých prietokových dopravných systémov, je nepraktický robiť s jedným motorom, pretože v tomto prípade je vynaložené značné úsilie na mechanické zariadenie umiestnené v blízkosti hnacej stanice.

Preťažovanie uvedených sekcií dopravníka vedie k tomu, že rozmery mechanickej časti a najmä ťažného prvku sa prudko zväčšujú.Aby sa zabránilo vzniku veľkých ťažných síl, sú dopravníky poháňané niekoľkými hnacími stanicami. V tomto prípade vzniká v ťažnom prvku hnacej stanice sila, ktorá je úmerná statickému odporu len jednej sekcie a ťažný prvok neprenáša sily na pohon celého dopravníka.

Ak je na pásovom dopravníku viacero pohonných staníc, miesto ich inštalácie sa volí podľa diagramu ťažnej sily tak, aby sa ťažná sila motorov viacerých staníc približne rovnala sile jednomotorového elektrického pohonu ( Obr. 2).

Ryža. 2. Schéma ťažných síl pásového dopravníka: a — s jednomotorovým elektrickým pohonom; b — s viacmotorovým elektrickým pohonom.

Treba však vziať do úvahy, že pre konečný výber výkonu motora pohonnej stanice je potrebné zostaviť aktualizovaný diagram trakčných síl pre každú vetvu. Toto vylepšenie je spôsobené tým, že súčet síl všetkých sekcií sa nemusí rovnať sile s jednomotorovým pohonom, ktorá je určená zmenšením prierezu ťažného prvku a zodpovedajúcim znížením trecích strát. s viacmotorovým pohonom.

Všimnite si, že pri veľkých pásových dopravníkoch, kde výkon motora dosahuje desiatky a stovky kilowattov, je dĺžka trasy medzi pohonnými stanicami najčastejšie okolo 100-200 m. Treba poznamenať, že konštrukčná integrácia pohonných staníc v dopravníku je spojené s určitými ťažkosťami, najmä pri pásových dopravníkoch... Preto sú najvhodnejšie miesta na ich inštaláciu koncové body trasy.V niektorých podnikoch dosahuje dĺžka nedelených dopravníkov 1 000 - 1 500 m.

Inštalácia viacerých pohonných staníc na pásový dopravník vedie spravidla k zvýšeniu výkonu viacmotorového elektrického pohonu oproti jedinému. Je to dané tým, že napríklad pri štartovaní dopravníka môže motor bežať na voľnobeh.

Keď sa zaťaženie zvyšuje, zapne sa druhý motor a potom nasledujúce. Pri znížení záťaže je možné motory čiastočne vypnúť. Tieto spínače vedú k skráteniu doby chodu motorov pri nízkej záťaži a zvýšeniu ich výkonu. V prípade zablokovania dopravníkov dopravovanými materiálmi, zvýšenia statického momentu tuhnutím maziva a pod., je možné spustiť všetky motory súčasne, aby sa vytvoril zvýšený rozbehový moment.

Veľký význam pri výbere systému riadenia elektrického pohonu pásových dopravníkov má správny výpočet pružných deformácií ťažného prvku a zrýchlení, ktoré môžu nastať pri prechodových procesoch. Obráťme sa na obr. 3, na ktorom sú znázornené grafy zmeny otáčok pri štarte motora nadchádzajúcej 1 a uplynutí 2 vetiev pásu. Dopravník je poháňaný indukčným motorom s klietkou nakrátko, statický krútiaci moment hriadeľa motora sa predpokladá konštantný.

Charakter zmeny rýchlosti vo vetvách 1 a 2 dopravníka bude do značnej miery závisieť od dĺžky pásu.Pri malej dĺžke dopravníkov, cca niekoľko desiatok metrov, sú grafy zmien rýchlosti vetiev 1. a 2 v priebehu času budú blízko seba (obr. 3, a). Prirodzene, v tomto prípade sa vetva 2 začne pohybovať s určitým oneskorením vzhľadom na vetvu 1 v dôsledku elastickej deformácie pásu, ale rýchlosti vetiev sa vyrovnajú pomerne rýchlo, aj keď s určitými výkyvmi.

Trochu iná situácia je pri prevádzke dopravníkov s dlhými pásmi, okolo stoviek metrov. V tomto prípade môže štart z miesta výstupnej vetvy 2 dopravníka začať potom, čo hnací motor dosiahne konštantnú rýchlosť (obr. 3, b). Na dlhých pásových dopravníkoch možno pozorovať oneskorenie začiatku pohybu pásových úsekov vo vzdialenosti 70-100 m od prichádzajúcej vetvy pri konštantných otáčkach motora. V tomto prípade sa v páse vytvorí dodatočné elastické napätie a ťažná sila sa aplikuje na nasledujúce časti pásu pomocou kopnutia.

Keď všetky sekcie dopravníka dosiahnu stabilnú rýchlosť, elastické napätie pásu klesá. Návrat nahromadenej energie môže viesť k zvýšeniu rýchlosti pásu v porovnaní so stacionárnym a k jeho kmitaniu (obr. 3, b). Takáto prechodná povaha ťažného prvku je krajne nežiaduca, pretože vedie k zvýšenému opotrebovaniu remeňa a v niektorých prípadoch k roztrhnutiu.

Tieto okolnosti vedú k tomu, že vzhľadom na charakter nábehu a iných prechodných procesov v elektrickom pohone pásových dopravníkov sú stanovené prísne požiadavky na obmedzenie zrýchlenia systému. Ich spokojnosť vedie k určitej komplikácii elektrického pohonu: objavujú sa viacúrovňové ovládacie panely pre asynchrónne motory s fázovým rotorom, prídavné zaťaženie, spúšťacie zariadenia atď.

Ryža. 3. Rýchlostné diagramy rôznych častí pásového dopravníka pri spustení.

Najjednoduchším spôsobom, ako obmedziť zrýchlenie v elektrickom pohone pásových dopravníkov pri spustení, je riadenie reostatu (obr. 4, a). Prechod z jednej štartovacej charakteristiky na druhú zabezpečuje plynulé zrýchlenie systému. Podobné riešenie problému sa často používa na pásových dopravníkoch, ale vedie k výraznému zvýšeniu veľkosti ovládacích panelov a štartovacích reostatov.

V niektorých prípadoch je účelnejšie obmedziť zrýchlenie systému elektrického pohonu dodatočným brzdením hriadeľa motora počas rozbehu, pretože vytvorenie dodatočného brzdného momentu MT znižuje dynamický krútiaci moment (obr. 4, b). Ako je zrejmé z grafov, zrýchlenie systému sa umelo znižuje v dôsledku spomaľovania, v dôsledku čoho sa znižuje kolísanie rýchlosti vo vstupnej a výstupnej vetve dopravníka. Na konci štartu musí byť zdroj dodatočného brzdného momentu odpojený od hriadeľa motora.

Ryža. 4. K metódam spúšťania pásových dopravníkov.

Len mimochodom poznamenajme, že obmedzenie zrýchlení v systéme elektrického pohonu je možné dosiahnuť použitím oboch spôsobov súčasne, napríklad reostat sa spustí pripojením zdroja dodatočného brzdného momentu. Táto metóda sa používa na dlhých jednodielnych dopravníkoch, kde cena pásu určuje väčšinu kapitálových nákladov celej inštalácie.

Plynulý štart systému s vytvorením umelého zaťaženia na hriadeli sa prakticky uskutočňuje pomocou bežných čeľusťových bŕzd s elektrickým alebo hydraulickým ovládaním, pripojením indukčných alebo trecích spojok na hriadeľ motora, pomocou prídavných brzdových strojov atď. obvod statora.

Poznamenávame tiež, že problém obmedzovania zrýchlení v dopravnom páse je možné dosiahnuť aj inými spôsobmi, napríklad použitím dvojmotorového systému pohonu rotačného statora, viacrýchlostného systému motora s kotvou nakrátko, asynchrónneho elektrického pohonu s tyristorovým riadením. v obvode rotora motora a iné.

Treba poznamenať, že hnací motor pre reťazové dopravníky by mal byť umiestnený spravidla za sekciou s najväčším zaťažením, tzn. úsek trasy s veľkým množstvom záťaže a strmými stúpaniami a zákrutami.

Zvyčajne na základe tohto odporúčania je motor umiestnený v najvyššom bode zdvihu. Pri inštalácii pohonu berte do úvahy, že úseky trate s veľkým počtom zákrut by mali mať čo najmenšie napätie: to vedie k zníženiu strát na zakrivenej časti trate.

Stanovenie výkonu hnacieho motora reťazového dopravníka sa vykonáva aj na základe zakreslenia diagramu ťažnej sily pozdĺž celej trasy (pozri obr. 1, b).

Pri znalosti napätia a sily na nadchádzajúcom úseku ťažného prvku, ako aj rýchlosti pohybu podľa diagramu, možno výkon elektrického pohonu vypočítať podľa vzorca.

Reťazové dopravníky, napriek značnej dĺžke trás, v dôsledku relatívne nízkych rýchlostí, napríklad v strojárskych podnikoch, najčastejšie pracujú s jedným hnacím motorom s relatívne malým výkonom (niekoľko kilowattov). V tých istých závodoch sú však výkonnejšie dopravné zariadenia s reťazovými trakčnými jednotkami, kde sa používa niekoľko hnacích motorov. Tento elektrický pohonný systém má množstvo charakteristických čŕt.

Pri viacmotorovom reťazovom pohone dopravníka budú mať rotory motorov v rovnovážnom stave rovnakú rýchlosť, pretože sú mechanicky spojené cez trakčný prvok. V prechodových režimoch sa môžu otáčky rotora mierne líšiť v dôsledku elastických deformácií ťažného prvku.

V dôsledku prítomnosti mechanického spojenia medzi rotormi strojov viacmotorového dopravníka vznikajú v ťažnom prvku dodatočné napätia v dôsledku rozdielneho zaťaženia vetiev. Povaha týchto napätí môže byť objasnená zvážením diagramu potrubia znázorneného na obr. 5. Pri rovnakom zaťažení rozdeľovačov dopravníka budú mať všetky štyri motory, ak sú ich charakteristiky rovnaké, rovnakú rýchlosť a zaťaženie.

Ryža. 5. Schéma viacmotorového dopravníka.

Zvýšenie zaťaženia vetvy I povedie k tomu, že v prvom rade sa zníži rýchlosť motora D1 a rýchlosť motorov D2, D3 a D4 zostane konštantná. Motor D2 sa teda bude otáčať vyššou rýchlosťou ako motor D1 a vytvorí dodatočné napätie vo vetvách II a potom I.

Napätie na vetve II spôsobí určité odľahčenie motora D1 a zvýši jeho otáčky. Rovnaký obraz nastane vo vetve II, pretože motor D3 bude odoberať časť zaťaženia z vetvy II dopravníka. Postupne sa otáčky a zaťaženia motorov vyrovnávajú, no v trakčnom prvku vzniká dodatočné napätie.

Pri výbere viacmotorového reťazového pohonu sa diagram ťažnej sily vykresľuje rovnakým spôsobom ako pri jednom motore. Elektrický pohon musí poskytovať maximálnu ťažnú silu, ktorá je potrebná na prekonanie odporu voči pohybu dopravníka. Na obr. 1, b je znázornený diagram ťažných síl v ťažnom prvku dopravníka, podľa ktorého je možné načrtnúť miesto inštalácie hnacích staníc.

Ak napríklad stanovíme podmienku, že počet hnacích staníc je tri a všetky motory musia poskytovať rovnakú ťažnú silu, potom musia byť motory inštalované na mieste charakterizovanom bodom 0 a vo vzdialenosti 0 -1 a 0- 2 z neho (obr. 6, a) Počas prevádzky dopravníka v prípade úplného zosúladenia mechanických charakteristík motorov vytvára každý z nich približne rovnakú ťažnú silu (Fn — T0) / 3 .

Ryža. 6. Grafy rozloženia zaťaženia v ťažnom prvku reťazového dopravníka.

Použitie viacmotorových pohonov na reťazových dopravníkoch výrazne znižuje zaťaženie ťažného prvku, v dôsledku čoho možno ľahšie voliť mechanické vybavenie. Optimálny počet pohonných staníc na dopravníku sa vyberá technicko-ekonomickým porovnaním možností, ktoré zohľadňuje náklady na elektrický pohon aj na mechanické vybavenie.

V prípade, že sa charakteristiky motorov mierne líšia, každý stroj môže vyvinúť trakčnú silu, ktorá sa líši od vypočítanej. Na obr. 6a ukazuje mechanické charakteristiky troch motorov rovnakého výkonu, s rovnakými parametrami a na obr. 6, b — charakteristiky motorov s rôznymi parametrami. Sily, ktoré motory vytvoria, sa nachádzajú vytvorením spoločnej charakteristiky 4.

Keďže rotory všetkých motorov dopravníkov sú pevne spojené s ťažným prvkom, ich rýchlosť zodpovedá rýchlosti reťaze a celková sila je rovná (Fa — T0). Ťah každého motora sa dá ľahko získať nakreslením vodorovnej čiary zodpovedajúcej menovitej rýchlosti a krížovým charakteristikám 1, 2, 3 a 4.

Na obr. 6, a a b sú okrem mechanických charakteristík motorov znázornené aj diagramy ťažnej sily. V ťažnom prvku s rôznymi charakteristikami motorov môže vzniknúť dodatočné napätie v dôsledku rozdielu v ťahových silách vyvíjaných motormi dopravníka.

Pri výbere motorov pohonných staníc dopravníka by sa mali skontrolovať ich charakteristiky a ak je to možné, mala by sa dosiahnuť úplná zhoda.Na základe týchto podmienok je vhodné použiť asynchrónne motory s vinutým rotorom, kde zosúladenie charakteristík možno dosiahnuť zavedením dodatočných odporov do obvodu rotora.

Na obr. 7 mechanické charakteristiky dvojmotorového elektrického pohonu dopravníka. Charakteristiky 1 a 2 sú prirodzené, resp. charakteristiky 1 'a 2' sa získajú dodatočným odporom zavedeným do obvodu rotora motora. Celkový krútiaci moment a ťažná sila vyvinutá motormi bude rovnaká pre tvrdú 1, 2 aj mäkkú 1', 2' charakteristiku. Záťaž medzi motory je však pri mäkkej charakteristike rozložená priaznivejšie.

Ryža. 7. Rozloženie zaťaženia medzi motory dopravníka s rôznou tuhosťou ich charakteristík.

Pri návrhu strojného zariadenia treba brať do úvahy, že otáčky dopravníka so zmäkčovaním charakteristík motorov klesajú a pre udržanie konštantnej menovitej rýchlosti dopravníka je potrebné meniť prevodový pomer prevodovky. V praxi je vhodné zaviesť dodatočný odpor do rotorového okruhu motorov dopravníkov s nie väčším ako 30 % menovitého odporu rotora. V tomto prípade by sa mal výkon motora zvýšiť približne 1/(1 —s) krát. Keď sú na dopravníku nainštalované asynchrónne motory vo veveričke, mali by byť zvolené so zvýšeným sklzom.