Alegerea acționării electrice pentru transportoare

În ciuda diversității semnificative de design a transportoarelor, atunci când alegeți o acționare electrică, acestea pot fi combinate într-un singur grup caracteristic. În primul rând, trebuie menționat că, din cauza condițiilor tehnologice, aceste mecanisme de obicei nu necesită controlul vitezei.

Doar câteva transportoare folosesc un control al vitezei de mică adâncime în intervalul 2:1 pentru a modifica viteza de funcționare. Motoarele transportoare funcționează în diverse condiții de mediu, în multe cazuri în încăperi prăfuite, umede, cu temperaturi ridicate sau scăzute, în aer liber, în ateliere cu medii agresive etc.

O trăsătură caracteristică a transportoarelor este momentul mare de rezistență static în repaus, care, de regulă, depășește valoarea nominală din diverse motive, inclusiv solidificarea lubrifiantului în piesele de frecare. Astfel, cerințele privind fiabilitatea ridicată, ușurința întreținerii, precum și asigurarea unui cuplu de pornire crescut sunt impuse antrenării electrice a transportoarelor.

În unele cazuri, apar cerințe suplimentare pentru a asigura o pornire lină, pentru a preveni alunecarea curelei, controlul vitezei mici și rotația coordonată a mai multor transmisii electrice. Toate aceste cerințe sunt îndeplinite în mod adecvat de motoarele de inducție cu cușcă veveriță sau cu rotor de fază.

Selecția puterii motorului de antrenare a transportorului se face printr-o metodă de convergență graduală împreună cu calculul și selecția tuturor echipamentelor mecanice. Prima etapă a calculului constă în determinarea aproximativă a efortului de tracțiune și a tensiunii, în funcție de care se face selecția prealabilă a puterii motorului și alegerea echipamentelor mecanice. În a doua etapă a calculului, se construiește un grafic actualizat al dependenței de tensiune, ținând cont de pierderile de-a lungul lungimii transportorului. După desenarea graficului, sunt selectate locurile pentru montarea acționării electrice, motorul și echipamentul mecanic sunt verificate în raport cu forța și tensiunea rezultată.

Se cunosc un număr mare de formule pentru determinarea aproximativă a efortului de tracțiune și a tensiunii transportorului, propuse pe baza experienței în proiectarea și funcționarea transportoarelor. Una dintre ele arată astfel:

unde T este tensiunea transportorului, N; F este efortul pe care trebuie să-l depășească motorul electric, N; T0 — precomprimare, N; Fп este efortul datorat ridicării sarcinii, N; ΔF este forța totală cauzată de forțele de frecare pe secțiuni ale căii transportoare, N.

În funcție de efortul și tensiunea din elementul de tracțiune al transportorului, se face o selecție preliminară a motorului și a echipamentului mecanic.Formulele pentru calcularea pierderilor în tamburi, angrenaje, blocuri și alte elemente de echipament pot fi găsite în literatura specială privind partea mecanică a transportoarelor.

Pentru a construi o diagramă a forței de tracțiune, este trasată un traseu transportor cu toate urcurile și coborâșurile, curbele, stațiile de antrenare și tensionare, blocuri de ghidare și tamburi. Apoi, dacă se pornește din secțiunea cel mai puțin încărcată a transportorului, se iau în considerare pierderile din fiecare element și se obține tensiunea elementului de tracțiune pe toată lungimea. În fig. 1 prezintă diagrame ale forțelor de tracțiune ale transportoarelor cu bandă și lanț cu un singur motor de acționare electrică.

Orez. 1. Diagrama forțelor de tracțiune în transportoarele cu bandă (a) și lanț (b): a — stație de antrenare; b — stație de tensiune.

Puterea motorului de antrenare a transportorului este determinată de formulă

aici P — puterea motorului, kW; FH — forță asupra secțiunii următoare a elementului de tracțiune, N; v este viteza de deplasare a elementului de tracțiune, m / s; η — eficiența mecanismului de antrenare.

În proiectarea transportoarelor cu bandă, după trasarea unei diagrame a forței de tracțiune, se determină locația stației de antrenare pe calea transportorului. Acționarea electrică a transportoarelor lungi, de exemplu sistemele de transport cu debit mare, este imposibil de realizat cu un singur motor, deoarece în acest caz se depune un efort considerabil în echipamentul mecanic situat în apropierea stației de antrenare.

Supraîncărcarea secțiunilor specificate ale transportorului duce la faptul că dimensiunile părții mecanice și în special ale elementului de tracțiune cresc brusc.Pentru a preveni apariția unor forțe mari de tracțiune, transportoarele sunt antrenate de mai multe stații de antrenare. În acest caz, în elementul de tracțiune al stației de antrenare este generată o forță proporțională cu rezistența statică a unei singure secțiuni, iar elementul de tracțiune nu transferă forțe pentru a antrena întregul transportor.

Dacă pe transportorul cu bandă există mai multe stații de antrenare, locația instalării acestora este selectată conform diagramei forței de tracțiune, astfel încât forța de tracțiune a motoarelor mai multor stații să fie aproximativ egală cu forța unei acționări electrice cu un singur motor ( Fig. 2).

Orez. 2. Schema forțelor de tragere ale unui transportor cu bandă: a — cu o acţionare electrică cu un singur motor; b — cu acţionare electrică multimotoare.

Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că, pentru selecția finală a puterii motorului stației de acționare, este necesar să se construiască o diagramă actualizată a forțelor de tracțiune pentru fiecare ramură. Această rafinare se datorează faptului că suma eforturilor tuturor secțiunilor poate să nu fie egală cu forța cu o acționare cu un singur motor, care este determinată de o reducere a secțiunii elementului de tracțiune și o reducere corespunzătoare a pierderilor prin frecare. cu un motor multi-motor.

Rețineți că pentru transportoarele cu bandă mari, unde puterea motorului ajunge la zeci și sute de kilowați, lungimea traseului dintre stațiile de acționare este cel mai adesea de aproximativ 100-200 m. Trebuie remarcat faptul că integrarea structurală a stațiilor de antrenare în transportor este asociate cu anumite dificultăți, în special pentru transportoare cu bandă... Prin urmare, cele mai convenabile locuri pentru instalarea lor sunt punctele de capăt ale traseului.În unele întreprinderi, lungimea transportoarelor nesecționate ajunge la 1000-1500 m.

Instalarea mai multor stații de antrenare pe un transportor cu bandă duce, de regulă, la o creștere a performanței unei acționări electrice cu mai multe motoare în comparație cu una singură. Acest lucru este determinat de faptul că, de exemplu, la pornirea unui transportor, un motor poate funcționa la ralanti.

Pe măsură ce sarcina crește, al doilea motor este pornit și apoi următorii. Dacă sarcina este redusă, motoarele pot fi oprite parțial. Aceste comutatoare conduc la reducerea timpului de funcționare a motoarelor la sarcină redusă și la creșterea performanței acestora. În cazul blocării benzilor transportoare de către materialele transportate, creșterea momentului static datorită solidificării lubrifiantului etc., este posibil să porniți toate motoarele împreună pentru a crea un cuplu de pornire crescut.

De mare importanță la alegerea unui sistem de control al antrenării electrice a transportoarelor cu bandă este calcularea corectă a deformațiilor elastice ale elementului de tracțiune și a accelerațiilor care pot apărea în timpul proceselor tranzitorii. Să trecem la fig. 3, care arată graficele schimbării vitezei la pornirea motorului viitorului 1 și expirarea a 2 ramuri ale benzii. Transportorul este antrenat de un motor cu inducție cu colivie, cuplul static al arborelui motorului se presupune a fi constant.

Natura modificării vitezei în ramurile 1 și 2 ale transportorului va depinde în mare măsură de lungimea benzii.Pentru o lungime mică a transportoarelor, aproximativ câteva zeci de metri, graficele modificărilor vitezei ramurilor 1. iar 2 în timp vor fi aproape unul de altul (Fig. 3, a). Desigur, în acest caz, ramura 2 va începe să se miște cu o oarecare întârziere față de ramura 1 din cauza deformării elastice a benzii, dar vitezele ramurilor se nivelează destul de repede, deși cu unele fluctuații.

Situația este ușor diferită atunci când rulează transportoare cu benzi lungi, de aproximativ sute de metri. În acest caz, pornirea de la locația ramificației de ieșire 2 a transportorului poate începe după ce motorul de antrenare atinge o viteză constantă (Fig. 3, b). La transportoarele cu bandă lungă se poate observa o întârziere la începutul deplasării secțiunilor de bandă la o distanță de 70-100 m de ramura de intrare la o turație constantă a motorului. În acest caz, se creează o tensiune elastică suplimentară în centură și forța de tracțiune este aplicată următoarelor secțiuni ale centurii cu o lovitură.

Pe măsură ce toate secțiunile transportorului ating o viteză constantă, tensiunea elastică a benzii scade. Revenirea energiei stocate poate duce la o creștere a vitezei curelei față de cea staționară și la oscilațiile acesteia (Fig. 3, b). O astfel de natură tranzitorie a elementului de tracțiune este extrem de nedorită, deoarece duce la o uzură crescută a curelei și, în unele cazuri, la ruperea.

Aceste circumstanțe duc la faptul că, datorită naturii pornirii și a altor procese tranzitorii în antrenarea electrică a transportoarelor cu bandă, sunt stabilite cerințe stricte pentru a limita accelerația sistemului. Satisfacția lor duce la o anumită complicație a acționării electrice: apar panouri de control pe mai multe niveluri pentru motoare asincrone cu rotor de fază, sarcină suplimentară, dispozitive de pornire etc.

Orez. 3. Diagrame de viteză ale diferitelor secțiuni ale transportorului cu bandă la pornire.

Cea mai simplă modalitate de a limita accelerația în acționarea electrică a transportoarelor cu bandă la pornire este controlul reostatului (Fig. 4, a). Trecerea de la o caracteristică de pornire la alta asigură o accelerare lină a sistemului. O soluție similară a problemei este adesea folosită pe transportoarele cu bandă, dar duce la o creștere semnificativă a dimensiunii panourilor de control și a reostatelor de pornire.

În unele cazuri, este mai oportun să se limiteze accelerația sistemului de acționare electrică prin frânarea suplimentară a arborelui motorului în timpul pornirii, deoarece crearea unui cuplu de frânare suplimentar MT reduce cuplul dinamic (Fig. 4, b). După cum se poate observa din grafice, accelerația sistemului este redusă artificial datorită decelerației, ca urmare a reducerii fluctuațiilor de viteză în ramurile de intrare și de ieșire ale transportorului. La sfârșitul pornirii, sursa cuplului de frânare suplimentar trebuie deconectată de la arborele motorului.

Orez. 4. La metodele de pornire a transportoarelor cu bandă.

Să remarcăm în trecere că limitarea accelerațiilor în sistemul de acționare electrică poate fi realizată prin utilizarea ambelor metode în același timp, de exemplu, reostatul pornește prin conectarea unei surse de cuplu de frânare suplimentar. Această metodă este utilizată pe transportoare lungi cu o singură secțiune, unde costul benzii determină majoritatea costului de capital al întregii instalații.

Pornirea lină a sistemului cu crearea unei sarcini artificiale pe arbore se realizează practic folosind frâne convenționale cu saboți cu comandă electrică sau hidraulică, conectând ambreiaje cu inducție sau fricțiune la arborele motorului, folosind mașini de frânare suplimentare etc. circuitul statorului.

De asemenea, observăm că problema limitării accelerațiilor în banda transportoare poate fi realizată în alte moduri, de exemplu, folosind un sistem de antrenare a statorului rotativ cu două motoare, un sistem de motor cu colivie cu mai multe viteze, o acționare electrică asincronă cu control tiristor. în circuitul rotorului motorului și altele.

Trebuie remarcat faptul că motorul de antrenare pentru transportoarele cu lanț ar trebui să fie amplasat, de regulă, după secțiunea cu cea mai mare sarcină, adică. secțiunea traseului cu o cantitate mare de încărcături și urcușuri și viraje abrupte.

De obicei, pe baza acestei recomandări, motorul este poziționat în cel mai înalt punct de ridicare. Când instalați unitatea, luați în considerare faptul că secțiunile șinei cu un număr mare de coturi ar trebui să aibă o tensiune cât mai mică posibil: acest lucru duce la o reducere a pierderilor pe partea curbată a căii.

Determinarea puterii motorului de antrenare al transportorului cu lanț se realizează și pe baza desenării diagramei forței de tracțiune de-a lungul întregului traseu (vezi Fig. 1, b).

Cunoscând, în conformitate cu diagrama, tensiunea și forța pe secțiunea următoare a elementului de tracțiune, precum și viteza de mișcare, puterea acționării electrice poate fi calculată prin formula.

Transportoarele cu lanț, în ciuda lungimii considerabile a rutelor, datorită vitezelor relativ mici, de exemplu în întreprinderile de construcție de mașini, funcționează cel mai adesea cu un singur motor de antrenare cu o putere relativ scăzută (câțiva kilowați). În aceleași fabrici, însă, există instalații de transport mai puternice cu unități de tracțiune cu lanț în care sunt utilizate mai multe motoare de antrenare. Acest sistem de acționare electrică are o serie de caracteristici distinctive.

Într-un transportor cu lanț cu mai multe motoare, rotoarele motoarelor aflate în echilibru vor avea aceeași viteză, deoarece sunt conectate mecanic prin elementul de tracțiune. În modurile tranzitorii, vitezele rotorului pot diferi ușor din cauza deformărilor elastice ale elementului de tracțiune.

Datorită prezenței unei conexiuni mecanice între rotoarele mașinilor unui transportor cu mai multe motoare, apar tensiuni suplimentare în elementul de tracțiune, din cauza sarcinilor diferite pe ramuri. Natura acestor tensiuni poate fi elucidată luând în considerare diagrama conductei prezentată în Fig. 5. Cu aceeași sarcină pe distribuitoarele transportoare, toate cele patru motoare, dacă caracteristicile lor sunt aceleași, vor avea aceeași viteză și sarcină.

Orez. 5. Schema unui transportor multimotor.

O creștere a sarcinii pe ramura I va duce la faptul că, în primul rând, viteza motorului D1 va scădea, iar viteza motoarelor D2, D3 și D4 va rămâne constantă. Astfel, motorul D2 se va roti cu o viteză mai mare decât cea a motorului D1 și va crea o tensiune suplimentară în ramurile II și apoi I.

Tensiunea de pe ramura II va provoca o oarecare descărcare a motorului D1 și va crește viteza acestuia. Aceeași imagine se va întâmpla în ramura II, deoarece motorul D3 va prelua o parte din sarcina din ramura II a transportorului. Treptat, vitezele și sarcinile motoarelor se egalizează, dar se creează stres suplimentar în elementul de tracțiune.

Atunci când alegeți o transmisie cu lanț cu mai multe motoare, diagrama forței de tracțiune este reprezentată în același mod ca pentru un singur motor. Acționarea electrică trebuie să asigure forța maximă de tracțiune necesară pentru a depăși rezistența la mișcarea transportorului. În fig. 1, b prezintă o diagramă a forțelor de tracțiune în elementul de tracțiune al transportorului, conform căreia este posibil să se contureze locul de instalare a posturilor de antrenare.

Dacă, de exemplu, punem condiția ca numărul de posturi de rulare să fie trei și toate motoarele să asigure aceeași forță de tracțiune, atunci motoarele trebuie instalate într-un loc caracterizat prin punctul 0 și la distanța 0 -1 și 0- 2 din acesta, respectiv (Fig. 6, a).În timpul funcționării transportorului, în cazul potrivirii complete a caracteristicilor mecanice ale motoarelor, fiecare dintre ele creează aproximativ aceeași forță de tracțiune (Fn — T0) / 3 .

Orez. 6. Grafice de distribuție a sarcinii în elementul de tracțiune al transportorului cu lanț.

Utilizarea acționărilor cu mai multe motoare pe transportoarele cu lanț reduce semnificativ sarcina pe elementul de tracțiune, drept urmare echipamentul mecanic poate fi selectat mai ușor. Numărul optim de stații de antrenare pe transportor este selectat printr-o comparație tehnică și economică a opțiunilor, care ține cont atât de costul acționării electrice, cât și al echipamentului mecanic.

In cazul in care caracteristicile motoarelor sunt usor diferite, fiecare utilaj poate crea un efort de tractiune diferit de cel calculat. În fig. 6a prezintă caracteristicile mecanice a trei motoare de aceeași putere, cu aceiași parametri, iar în fig. 6, b — caracteristicile motoarelor cu parametri diferiți. Forțele pe care le vor crea motoarele sunt găsite prin construirea caracteristicii comune 4.

Deoarece rotoarele tuturor motoarelor transportoare sunt conectate ferm la elementul de tracțiune, viteza lor corespunde vitezei lanțului, iar forța totală este egală cu (Fa — T0). Tracțiunea fiecărui motor poate fi obținută cu ușurință prin trasarea unei linii orizontale corespunzătoare vitezei nominale și caracteristicilor de trecere 1, 2, 3 și 4.

În fig. 6, a și b, pe lângă caracteristicile mecanice ale motoarelor, sunt prezentate diagramele forțelor de tracțiune. În elementul de tracțiune, cu caracteristici diferite ale motoarelor, se poate crea tensiune suplimentară datorită diferenței de forțe de tracțiune dezvoltate de motoarele transportoarelor.

La alegerea motoarelor stațiilor de antrenare a transportoarelor, caracteristicile acestora trebuie verificate și, dacă este posibil, trebuie realizată o potrivire completă.Pe baza acestor condiții, se recomandă utilizarea motoarelor asincrone cu rotor bobinat, unde potrivirea caracteristicilor se poate realiza prin introducerea unor rezistențe suplimentare în circuitul rotorului.

În fig. 7 prezintă caracteristicile mecanice ale acționării transportorului electric cu două motoare. Caracteristicile 1 si 2 sunt naturale, respectiv caracteristicile 1 'si 2' se obtin cu rezistenta suplimentara introdusa in circuitul rotor al motorului. Cuplul total și forța de tracțiune dezvoltate de motoare vor fi aceleași atât pentru caracteristicile hard 1, 2, cât și soft 1', 2'. Cu toate acestea, sarcina dintre motoare este distribuită mai favorabil cu caracteristici moi.

Orez. 7. Distribuția sarcinii între motoarele transportoarelor cu rigiditate diferită a caracteristicilor lor.

La proiectarea echipamentelor mecanice, trebuie luat în considerare faptul că viteza transportorului scade odată cu înmuierea caracteristicilor motoarelor, iar pentru a menține o viteză nominală constantă a transportorului, este necesar să se schimbe raportul de transmisie al cutiile de viteze. În practică, este recomandabil să se introducă rezistență suplimentară în circuitul rotor al motoarelor transportoare cu cel mult 30% din rezistența nominală a rotorului. În acest caz, puterea motorului ar trebui să crească de aproximativ 1 / (1 —s) ori. Când pe transportor sunt instalate motoare asincrone cu colivie, acestea ar trebui selectate cu alunecare crescută.