Kuljettimien sähkökäyttöinen valinta
Huolimatta kuljettimien merkittävästä suunnittelusta, sähkökäyttöä valittaessa ne voidaan yhdistää yhdeksi ominaisryhmäksi. Ensinnäkin on huomattava, että teknisten olosuhteiden vuoksi nämä mekanismit eivät yleensä vaadi nopeuden säätöä.
Vain harvat kuljettimet käyttävät matalaa nopeudensäätöä 2:1-alueella toimintanopeuden muuttamiseksi. Kuljetinmoottorit toimivat erilaisissa ympäristöolosuhteissa, usein pölyisissä, kosteissa huoneissa, joissa on korkea tai alhainen lämpötila, ulkona, aggressiivisissa työpajoissa jne.
Kuljettimille tyypillinen piirre on suuri staattinen vastusmomentti levossa, joka yleensä ylittää nimellisarvon eri syistä, mukaan lukien voiteluaineen jähmettyminen hankausosissa. Siten kuljettimien sähkökäytölle asetetaan vaatimukset korkeasta luotettavuudesta, huollon helppoudesta sekä suuremmasta käynnistysmomentista.
Joissakin tapauksissa syntyy lisävaatimuksia tasaisen käynnistyksen varmistamiseksi, hihnan luistamisen estämiseksi, pienen nopeuden säädön ja useiden sähkökäyttöjen koordinoidun pyörimisen varmistamiseksi. Oravahäkki- tai vaiheroottori-oikosulkumoottorit täyttävät kaikki nämä vaatimukset.
Kuljettimen käyttömoottorin tehonvalinta tehdään asteittaisella konvergenssimenetelmällä yhdessä kaikkien mekaanisten laitteiden laskennan ja valinnan kanssa. Laskennan ensimmäinen vaihe koostuu vetovoiman ja jännityksen likimääräisestä määrityksestä, jonka mukaan tehdään alustava moottorin tehon valinta ja mekaanisten laitteiden valinta. Laskennan toisessa vaiheessa rakennetaan päivitetty kaavio jännitysriippuvuudesta, jossa otetaan huomioon häviöt kuljettimen pituudella. Kaavion piirtämisen jälkeen valitaan sähkökäytön asennuspaikat, tarkistetaan moottori ja mekaaniset laitteet syntyvää voimaa ja jännitettä vastaan.
Kuljettimen vetovoiman ja kireyden likimäärin määrittämiseen tunnetaan suuri joukko kaavoja, jotka on ehdotettu kuljettimien suunnittelusta ja käytöstä saadun kokemuksen perusteella. Yksi niistä näyttää tältä:
jossa T on kuljettimen jännite, N; F on voima, joka sähkömoottorin on voitettava, N; T0 — esijännitys, N; Fп on kuorman nostamisesta johtuva vaiva, N; ΔF on kitkavoimien aiheuttama kokonaisvoima kuljetinradan osissa, N.
Kuljettimen vetoelementin vaivan ja jännityksen mukaan tehdään alustava moottorin ja mekaanisten laitteiden valinta.Kaavat rumpujen, hammaspyörien, lohkojen ja muiden laiteelementtien hävikkien laskemiseen löytyvät kuljettimien mekaanista osaa koskevasta erikoiskirjallisuudesta.
Vetovoimakaavion muodostamiseksi piirretään kuljettimen rata, jossa on kaikki nousut ja laskut, mutkat, käyttö- ja kiristysasemat, ohjauslohkot ja rummut. Sitten, jos edetään kuljettimen vähiten kuormitetulta osalta, huomioidaan kunkin elementin häviöt ja saadaan vetoelementin jännitys koko pituudelta. Kuvassa Kuva 1 esittää kaavioita hihna- ja ketjukuljettimien vetovoimista, joissa on yksimoottorinen sähkökäyttö.
Riisi. 1. Kaavio vetovoimista hihnakuljettimissa (a) ja ketjukuljettimissa (b): a — käyttöasema; b — jänniteasema.
Kuljettimen käyttömoottorin teho määräytyy kaavan mukaan
tässä P — moottorin teho, kW; FH - voima vetoelementin tulevaan osaan, N; v on vetoelementin liikenopeus, m/s; η — käyttömekanismin tehokkuus.
Hihnakuljettimien suunnittelussa vetovoimakaavion piirtämisen jälkeen määritetään ajoaseman sijainti kuljetinradalla. Pitkien kuljettimien, esimerkiksi suurivirtauskuljetinjärjestelmien, sähkökäyttö on epäkäytännöllistä tehdä yhdellä moottorilla, koska tällöin ajoaseman lähellä sijaitseviin mekaanisiin laitteisiin panostetaan huomattavasti.
Kuljettimen määriteltyjen osien ylikuormitus johtaa siihen, että mekaanisen osan ja erityisesti vetoelementin mitat kasvavat jyrkästi.Suurten vetovoimien syntymisen estämiseksi kuljettimia käytetään useilla käyttöasemilla. Tällöin käyttöaseman vetoelementtiin syntyy voima, joka on verrannollinen vain yhden osan staattiseen vastukseen, eikä vetoelementti siirrä voimia koko kuljettimen ohjaamiseen.
Jos hihnakuljettimella on useita käyttöasemia, valitaan niiden asennuspaikka vetovoimakaavion mukaan siten, että useiden asemien moottoreiden vetovoima on suunnilleen sama kuin yksimoottorisen sähkökäytön voima ( kuva 2).
Riisi. 2. Kaavio hihnakuljettimen vetovoimista: a — yksimoottorisella sähkökäytöllä; b — monimoottorisella sähkökäytöllä.
On kuitenkin otettava huomioon, että käyttöaseman moottorin tehon lopullista valintaa varten on tarpeen rakentaa jokaiselle haaralle päivitetty vetovoimakaavio. Tämä hienosäätö johtuu siitä, että kaikkien osien ponnistelujen summa ei välttämättä ole yhtä suuri kuin yksimoottorisen käyttövoiman voima, joka määräytyy vetoelementin poikkileikkauksen pienenemisellä ja vastaavalla kitkahäviöiden pienenemisellä. monimoottorikäytöllä.
Huomaa, että suurilla hihnakuljettimilla, joissa moottorin teho saavuttaa kymmeniä ja satoja kilowatteja, ajoasemien välinen reitin pituus on useimmiten noin 100-200 m. On huomattava, että käyttöasemien rakenteellinen integrointi kuljettimessa on liittyy tiettyihin vaikeuksiin, erityisesti hihnakuljettimille ... Siksi kätevimmät paikat niiden asentamiseen ovat reitin päätepisteet.Joissakin yrityksissä lohkomattomien kuljettimien pituus on 1000-1500 metriä.
Useiden käyttöasemien asentaminen hihnakuljettimelle johtaa pääsääntöisesti monimoottorisen sähkökäytön suorituskyvyn paranemiseen verrattuna yhteen. Tämän määrää se, että esimerkiksi kuljetinta käynnistettäessä moottori voi käydä joutokäynnillä.
Kun kuormitus kasvaa, toinen moottori käynnistetään ja sitten seuraavat. Jos kuormaa vähennetään, moottorit voidaan kytkeä osittain pois päältä. Nämä kytkimet lyhentävät moottoreiden käyntiaikaa alhaisella kuormituksella ja lisäävät niiden suorituskykyä. Jos kuljettimet tukkeutuvat kuljetettavien materiaalien takia, staattinen momentti kasvaa voiteluaineen jähmettymisen vuoksi jne., on mahdollista käynnistää kaikki moottorit yhdessä, jolloin saadaan lisääntynyt käynnistysmomentti.
Hihnakuljettimien sähkökäyttöä ohjaavaa järjestelmää valittaessa on suuri merkitys vetoelementin elastisten muodonmuutosten ja transienttiprosessien aikana mahdollisesti tapahtuvien kiihtyvyyksien oikealla laskennalla. Siirrytään kuvioon. 3, joka esittää kaaviot nopeuden muutoksista tulevan 1:n moottorin käynnistyessä ja nauhan 2 haaran päättyessä. Kuljetinta käyttää induktio-oravahäkkimoottori, moottorin akselin staattisen vääntömomentin oletetaan olevan vakio.
Nopeuden muutoksen luonne kuljettimen haaroissa 1 ja 2 riippuu pitkälti hihnan pituudesta. Pienellä kuljettimien pituudella, noin muutamalla kymmenellä metrillä, käyrät haarojen nopeuden muutoksista 1 ja 2 ovat ajan mittaan lähellä toisiaan (kuva 3, a). Luonnollisesti tässä tapauksessa haara 2 alkaa liikkua jonkin verran viiveellä suhteessa haaraan 1 nauhan elastisen muodonmuutoksen vuoksi, mutta oksien nopeudet tasoittuvat melko nopeasti, joskin vaihteluilla.
Tilanne on hieman erilainen, kun kuljettimet kulkevat pitkillä, satojen metrien hihnakuljettimilla. Tällöin käynnistys kuljettimen lähtevän haaran 2 paikasta voi alkaa sen jälkeen, kun käyttömoottori on saavuttanut vakionopeuden (kuva 3, b). Pitkillä hihnakuljettimilla voidaan havaita viivettä hihnaosien liikkeen alkaessa 70-100 m etäisyydellä sisääntulevasta haarasta moottorin vakionopeudella. Tällöin hihnaan syntyy lisäkimmoisuutta ja vetovoima kohdistuu hihnan seuraaviin osiin potkulla.
Kun kuljettimen kaikki osat saavuttavat tasaisen nopeuden, hihnan elastinen jännitys vähenee. Varastoidun energian paluu voi johtaa hihnan nopeuden nousuun verrattuna kiinteään hihnaan ja sen värähtelyihin (kuva 3, b). Tällainen vetoelementin ohimenevä luonne on erittäin epätoivottavaa, koska se johtaa hihnan lisääntyneeseen kulumiseen ja joissakin tapauksissa repeytymiseen.
Nämä olosuhteet johtavat siihen, että hihnakuljettimien sähkökäytön käynnistyksen ja muiden transienttiprosessien luonteesta johtuen asetetaan tiukkoja vaatimuksia järjestelmän kiihtymisen rajoittamiseksi. Heidän tyytyväisyytensä johtaa tiettyyn sähkökäytön monimutkaisuuteen: asynkronisille moottoreille, joissa on vaiheroottori, monitasoiset ohjauspaneelit, lisäkuorma, käynnistyslaitteet jne. ilmestyvät.
Riisi. 3. Hihnakuljettimen eri osien nopeuskaaviot käynnistyksen yhteydessä.
Yksinkertaisin tapa rajoittaa kiihtyvyyttä hihnakuljettimien sähkökäytössä käynnistyksen yhteydessä on reostaattiohjaus (kuva 4, a). Siirtyminen yhdestä käynnistysominaisuudesta toiseen varmistaa järjestelmän tasaisen kiihtyvyyden. Samanlaista ratkaisua ongelmaan käytetään usein hihnakuljettimissa, mutta se johtaa ohjauspaneelien ja käynnistysreostaattien koon merkittävään kasvuun.
Joissakin tapauksissa on tarkoituksenmukaisempaa rajoittaa sähköisen käyttöjärjestelmän kiihtyvyyttä jarruttamalla moottorin akselia lisäjarrulla käynnistyksen aikana, koska lisäjarrutusmomentin MT luominen vähentää dynaamista vääntömomenttia (kuva 4, b). Kuten kaavioista voidaan nähdä, järjestelmän kiihtyvyys on keinotekoisesti vähennetty hidastumisesta johtuen, minkä seurauksena nopeuden vaihtelut kuljettimen tulo- ja poistohaaroissa vähenevät. Käynnistyksen lopussa lisäjarrutusmomentin lähde on irrotettava moottorin akselista.
Riisi. 4. Hihnakuljettimien käynnistysmenetelmiin.
Huomattakoon ohimennen, että kiihtyvyyksien rajoitus sähkökäyttöjärjestelmässä voidaan saavuttaa käyttämällä molempia menetelmiä samanaikaisesti, esimerkiksi reostaatti käynnistyy kytkemällä lisäjarrutusmomenttilähdettä. Tätä menetelmää käytetään pitkissä yksiosaisissa kuljettimissa, joissa hihnan hinta määrää suurimman osan koko asennuksen pääomakustannuksista.
Järjestelmän tasainen käynnistys luomalla keinotekoinen kuormitus akselille tapahtuu käytännössä käyttämällä tavanomaisia kenkäjarruja, joissa on sähköinen tai hydraulinen ohjaus, kytkemällä induktio- tai kitkakytkimet moottorin akseliin, käyttämällä lisäjarrukoneita jne. staattorin piiri.
Huomaa myös, että kuljetinhihnan kiihtyvyyden rajoittamisen ongelma voidaan saavuttaa muilla tavoilla, esimerkiksi käyttämällä kaksimoottorista pyörivää staattorikäyttöjärjestelmää, moninopeuksista oravahäkkimoottorijärjestelmää, asynkronista sähkökäyttöä tyristoriohjauksella moottorin roottoripiirissä ja muissa.
On huomioitava, että ketjukuljettimien käyttömoottori tulee sijoittaa pääsääntöisesti suurimman kuorman osan jälkeen, ts. reitin osuus, jossa on paljon kuormia ja jyrkkiä nousuja ja käännöksiä.
Yleensä tämän suosituksen perusteella moottori on sijoitettu korkeimpaan nostopisteeseen. Vetoa asennettaessa on otettava huomioon, että radan osissa, joissa on paljon mutkia, tulee olla mahdollisimman vähän jännitystä: tämä johtaa häviöiden vähenemiseen telan kaarevalla osalla.
Ketjukuljettimen käyttömoottorin tehon määritys tehdään myös vetovoimakaavion perusteella koko reitin varrella (ks. kuva 1, b).
Kun tiedetään kaavion mukaisesti vetoelementin tulevaan osaan kohdistuva jännitys ja voima sekä liikenopeus, sähkökäytön teho voidaan laskea kaavalla.
Ketjukuljettimet toimivat reittien huomattavasta pituudesta huolimatta suhteellisen alhaisista nopeuksista johtuen esimerkiksi koneenrakennusyrityksissä useimmiten yhdellä käyttömoottorilla, jolla on suhteellisen pieni teho (muutama kilowatti). Samoissa tehtaissa on kuitenkin tehokkaampia ketjuvetoyksiköillä varustettuja kuljetinlaitteistoja, joissa käytetään useita käyttömoottoreita. Tällä sähkökäyttöjärjestelmällä on useita erityispiirteitä.
Monimoottorisessa ketjukuljetinkäytössä tasapainossa olevien moottoreiden roottorit ovat samalla nopeudella, koska ne on kytketty mekaanisesti vetoelementin kautta. Transienttitiloissa roottorin nopeudet voivat vaihdella hieman vetoelementin elastisten muodonmuutosten vuoksi.
Monimoottorisen kuljettimen koneiden roottoreiden välisen mekaanisen yhteyden vuoksi vetoelementtiin syntyy lisäjännitystä oksien erilaisista kuormituksista johtuen. Näiden jännitysten luonne voidaan selvittää ottamalla huomioon kuvan 1 putkikaavio. 5. Kun kuljetinjakajissa on sama kuorma, kaikilla neljällä moottorilla, jos niiden ominaisuudet ovat samat, on sama nopeus ja kuorma.
Riisi. 5. Monimoottorisen kuljettimen kaavio.
Haaran I kuormituksen lisääntyminen johtaa siihen, että ensinnäkin moottorin D1 nopeus laskee ja moottoreiden D2, D3 ja D4 nopeus pysyy vakiona. Siten moottori D2 pyörii nopeudella, joka on suurempi kuin moottorin D1 nopeus ja luo lisäjännitteen haaroihin II ja sitten I.
Jännite haarassa II aiheuttaa jonkin verran moottorin D1 kuormitusta ja lisää sen nopeutta. Sama kuva tapahtuu haarassa II, kun moottori D3 ottaa osan kuormasta kuljettimen haaralta II. Vähitellen moottoreiden nopeudet ja kuormat tasoittuvat, mutta vetoelementtiin syntyy lisäjännitystä.
Monimoottorista ketjukäyttöä valittaessa vetovoimakaavio piirretään samalla tavalla kuin yksittäisen moottorin kohdalla. Sähkökäytön on tarjottava suurin vetovoima, joka on tarpeen kuljettimen liikevastuksen voittamiseksi. Kuvassa Kuvassa 1, b on esitetty kaavio kuljettimen vetoelementin vetovoimista, jonka mukaan on mahdollista hahmotella käyttöasemien asennuspaikka.
Jos esimerkiksi asetetaan ehto, että ajoasemien lukumäärä on kolme ja kaikkien moottoreiden tulee tuottaa sama vetovoima, niin moottorit on asennettava paikkaan, jolle on tunnusomaista piste 0 ja etäisyydelle 0 -1 ja 0- 2 siitä vastaavasti (kuva 6, a). Kuljettimen toiminnan aikana, jos moottoreiden mekaaniset ominaisuudet täsmäävät täydellisesti, kukin niistä muodostaa suunnilleen saman vetovoiman (Fn - T0) / 3 .
Riisi. 6. Kaaviot kuorman jakautumisesta ketjukuljettimen vetoelementissä.
Monimoottorikäyttöisten ketjukuljettimien käyttö vähentää merkittävästi vetoelementin kuormitusta, minkä seurauksena mekaaniset laitteet voidaan valita kevyemmin. Optimaalinen käyttöasemien määrä kuljettimelle valitaan vaihtoehtojen teknisellä ja taloudellisella vertailulla, jossa huomioidaan sekä sähkökäytön että mekaanisten laitteiden kustannukset.
Siinä tapauksessa, että moottoreiden ominaisuudet ovat hieman erilaiset, jokainen kone voi luoda vetovoiman, joka eroaa lasketusta. Kuvassa Kuva 6a esittää kolmen samantehoisen moottorin mekaaniset ominaisuudet samoilla parametreilla ja kuvassa 6a. 6, b — moottoreiden ominaisuudet eri parametreillä. Moottoreiden luomat voimat löydetään rakentamalla yhteinen ominaisuus 4.
Koska kaikkien kuljetinmoottoreiden roottorit on kytketty tiukasti vetoelementtiin, niiden nopeus vastaa ketjun nopeutta ja kokonaisvoima on yhtä suuri kuin (Fa - T0). Jokaisen moottorin työntövoima saadaan helposti vetämällä vaakasuora viiva, joka vastaa nimellisnopeutta ja risteysominaisuuksia 1, 2, 3 ja 4.
Kuvassa Kuvioissa 6, a ja b on esitetty moottoreiden mekaanisten ominaisuuksien lisäksi vetovoimakaaviot. Vetoelementissä moottoreiden eri ominaisuuksilla voidaan luoda lisäjännitystä kuljetinmoottoreiden kehittämien vetovoimien eroista johtuen.
Kuljettimen käyttöasemien moottoreita valittaessa tulee niiden ominaisuudet tarkistaa ja mahdollisuuksien mukaan saavuttaa täydellinen yhteensopivuus.Näistä olosuhteista johtuen on suositeltavaa käyttää kierretyllä roottorilla varustettuja asynkronisia moottoreita, joissa ominaisuuksien yhteensopivuus saadaan aikaan lisäämällä roottoripiiriin lisävastuksia.
Kuvassa Kuva 7 esittää kaksimoottorisen sähköisen kuljetinkäytön mekaaniset ominaisuudet. Ominaisuudet 1 ja 2 ovat luonnollisia, vastaavasti ominaisuudet 1 'ja 2' saadaan lisävastuksen avulla moottorin roottoripiiriin. Moottoreiden kehittämä kokonaisvääntömomentti ja vetovoima ovat samat sekä kovilla 1, 2 että pehmeillä 1', 2' -ominaisuuksilla. Kuitenkin kuormitus moottoreiden välillä jakautuu edullisemmin pehmeillä ominaisuuksilla.
Riisi. 7. Kuorman jakautuminen kuljettimen moottoreiden välillä, joiden ominaisuudet ovat erilaiset.
Mekaanisia laitteita suunniteltaessa tulee ottaa huomioon, että kuljettimen nopeus laskee moottoreiden ominaisuuksien pehmentyessä ja kuljettimen vakionopeuden säilyttämiseksi on tarpeen muuttaa kuljettimen välityssuhdetta. vaihdelaatikot. Käytännössä on suositeltavaa lisätä lisävastusta kuljetinmoottoreiden roottoripiiriin enintään 30 %:lla roottorin nimellisresistanssista. Tässä tapauksessa moottorin tehon tulisi kasvaa noin 1 / (1 -s) -kertaiseksi. Kun kuljettimelle asennetaan oravahäkkiset asynkroniset moottorit, ne tulee valita suuremmalla luistolla.