Val av elektrisk drivning för transportörer

Trots den betydande designmångfalden hos transportörer, när man väljer en elektrisk drivning, kan de kombineras till en karaktäristisk grupp. Först och främst bör det noteras att på grund av tekniska förhållanden kräver dessa mekanismer vanligtvis inte hastighetskontroll.

Endast ett fåtal transportörer använder en grund hastighetskontroll i intervallet 2:1 för att ändra drifthastigheten. Transportörmotorer fungerar under olika miljöförhållanden, i många fall i dammiga, fuktiga rum med höga eller låga temperaturer, utomhus, i verkstäder med aggressiva miljöer, etc.

Ett karakteristiskt drag hos transportörer är det stora statiska motståndsmomentet i vila, som i regel överstiger det nominella på grund av olika skäl, inklusive stelning av smörjmedlet i gnidningsdelar. Således ställs krav på hög tillförlitlighet, lätt underhåll, samt tillhandahållande av ökat startmoment på den elektriska drivningen av transportörer.

I vissa fall uppstår ytterligare krav för att säkerställa en mjuk start, förhindra remslirning, liten hastighetskontroll och samordnad rotation av flera elektriska drivningar. Alla dessa krav uppfylls på ett adekvat sätt av induktionsmotorer med ekorrbur eller fasrotor.

Effektvalet för transportörens drivmotor görs genom en gradvis konvergensmetod tillsammans med beräkning och val av all mekanisk utrustning. Det första steget av beräkningen består i den ungefärliga bestämningen av dragkraften och spänningen, enligt vilken det preliminära valet av motoreffekten och valet av mekanisk utrustning görs. I det andra steget av beräkningen byggs en uppdaterad graf över spänningsberoendet, med hänsyn till förluster längs transportörens längd. Efter att ha ritat grafen väljs platserna för montering av den elektriska drivenheten, motorn och den mekaniska utrustningen kontrolleras mot den resulterande kraften och spänningen.

Ett stort antal formler är kända för att ungefärligen bestämma dragkraften och spänningen hos transportören, föreslagna på grundval av erfarenhet av konstruktion och drift av transportörer. En av dem ser ut så här:

där T är transportörspänningen, N; F är ansträngningen som elmotorn måste övervinna, N; T0 — förspänning, N; Fп är ansträngningen på grund av att lyfta lasten, N; ΔF är den totala kraft som orsakas av friktionskrafter på sektioner av transportbanan, N.

Beroende på ansträngningen och spänningen i transportörens dragelement görs ett preliminärt val av motor och mekanisk utrustning.Formler för beräkning av förluster i trummor, kugghjul, block och andra utrustningselement finns i speciallitteratur om den mekaniska delen av transportörer.

För att konstruera ett dragkraftsdiagram ritas en transportbana med alla upp- och nedgångar, böjar, driv- och spännstationer, styrblock och trummor. Sedan, om vi går från den minst belastade delen av transportören, beaktas förlusterna i varje element och dragelementets spänning längs hela längden erhålls. I fig. 1 visar diagram över dragkrafterna för band- och kedjetransportörer med en enmotorisk elektrisk drivning.

Ris. 1. Diagram över dragkrafter i band (a) och kedja (b) transportörer: a — Drivstation; b — spänningsstation.

Effekten hos transportörens drivmotor bestäms av formeln

här P — motoreffekt, kW; FH — kraft på den kommande sektionen av dragelementet, N; v är dragelementets rörelsehastighet, m/s; η — drivmekanismens effektivitet.

Vid konstruktionen av bandtransportörer, efter att ha ritat ett dragkraftdiagram, bestäms läget för drivstationen på transportbanan. Elektrisk drivning av långa transportörer, till exempel stora flödestransportsystem, är opraktisk att göra med en enda motor, eftersom i detta fall avsevärd ansträngning läggs på den mekaniska utrustningen som är placerad nära drivstationen.

Överbelastningen av de specificerade sektionerna av transportören leder till att dimensionerna på den mekaniska delen och speciellt av dragelementet ökar kraftigt.För att förhindra uppkomsten av stora dragkrafter drivs transportörerna av flera drivstationer. I detta fall genereras en kraft i drivstationens dragelement som är proportionell mot det statiska motståndet för endast en sektion, och dragelementet överför inte krafter för att driva hela transportören.

Om det finns flera drivstationer på bandtransportören väljs platsen för deras installation enligt dragkraftsdiagrammet, så att dragkraften hos motorerna i flera stationer är ungefär lika med kraften hos en enmotors elektrisk drivning ( Fig. 2).

Ris. 2. Schema för dragkrafterna för en bandtransportör: a — med en enmotors elektrisk drivning; b — med flermotorig elektrisk drivning.

Det bör dock beaktas att för det slutliga valet av drivstationens motoreffekt är det nödvändigt att bygga ett uppdaterat diagram över dragkrafter för varje gren. Denna förfining beror på det faktum att summan av ansträngningarna för alla sektioner kanske inte är lika med kraften med en enmotors drivning, som bestäms av en minskning av dragelementets sektion och en motsvarande minskning av friktionsförlusterna med multimotordrivning.

Observera att för stora bandtransportörer, där motoreffekten når tiotals och hundratals kilowatt, är väglängden mellan drivstationerna oftast cirka 100-200 m. Det bör noteras att den strukturella integrationen av drivstationerna i transportören är förknippas med vissa svårigheter, särskilt för bandtransportörer ... Därför är de mest bekväma platserna för deras installation slutpunkterna på rutten.I vissa företag når längden på icke-sektionerade transportörer 1000-1500 m.

Installationen av flera drivstationer på en bandtransportör leder som regel till en ökning av prestandan hos en flermotorig elektrisk drivning jämfört med en enda. Detta bestäms av att, till exempel, vid start av en transportör kan en motor gå på tomgång.

När belastningen ökar slås den andra motorn på och sedan de följande. Om belastningen minskas kan motorerna stängas av delvis. Dessa omkopplare leder till en minskning av motorernas gångtid vid låg belastning och en ökning av deras prestanda. Vid blockering av transportörer av transporterade material, ökning av statiskt moment på grund av stelning av smörjmedel etc., är det möjligt att starta alla motorer tillsammans för att skapa ökat startmoment.

Av stor betydelse när man väljer ett system för att styra den elektriska drivningen av bandtransportörer är den korrekta beräkningen av de elastiska deformationerna av dragelementet och de accelerationer som kan uppstå under transienta processer. Låt oss gå över till fig. 3, som visar graferna för hastighetsändringen vid starten av motorn för den kommande 1 och utgången av 2 grenar av remsan. Transportören drivs av en induktionsmotor med ekorrbur, det statiska vridmomentet för motoraxeln antas vara konstant.

Karaktären av hastighetsändringen i transportörens grenar 1 och 2 kommer till stor del att bero på bandets längd. För en liten längd av transportörerna, cirka några tiotals meter, visas graferna för förändringar i hastigheten hos grenarna 1. och 2 över tiden kommer att ligga nära varandra (Fig. 3, a). Naturligtvis kommer gren 2 i detta fall att börja röra sig med viss eftersläpning i förhållande till gren 1 på grund av elastisk deformation av remsan, men grenarnas hastigheter planar ut ganska snabbt, om än med vissa fluktuationer.

Situationen är något annorlunda när man kör transportörer med långa band, cirka hundratals meter. I detta fall kan starten från platsen för den utgående grenen 2 av transportören börja efter att drivmotorn når en konstant hastighet (fig. 3, b). På långa bandtransportörer kan en fördröjning observeras i början av rörelsen av bandsektionerna på ett avstånd av 70-100 m från den inkommande grenen vid konstant motorvarvtal. I detta fall skapas ytterligare elastisk spänning i bältet och dragkraften appliceras på följande sektioner av bältet med en spark.

När alla delar av transportören når en jämn hastighet, minskar den elastiska spänningen i bandet. Återföringen av den lagrade energin kan leda till en ökning av bandets hastighet jämfört med den stationära och till dess svängningar (fig. 3, b). En sådan övergående karaktär hos dragelementet är extremt oönskad, eftersom det leder till ökat slitage på bältet och i vissa fall till rivning.

Dessa omständigheter leder till det faktum att på grund av arten av uppstart och andra transienta processer i den elektriska drivningen av bandtransportörer ställs strikta krav för att begränsa accelerationen av systemet. Deras tillfredsställelse leder till en viss komplikation av den elektriska drivningen: kontrollpaneler på flera nivåer för asynkronmotorer med en fasrotor, extra belastning, startanordningar etc. visas.

Ris. 3. Hastighetsdiagram för olika sektioner av bandtransportören vid start.

Det enklaste sättet att begränsa accelerationen i den elektriska drivningen av bandtransportörer vid uppstart är reostatstyrning (fig. 4, a). Övergången från en startkaraktäristik till en annan säkerställer en mjuk acceleration av systemet. En liknande lösning på problemet används ofta på bandtransportörer, men leder till en betydande ökning av storleken på kontrollpaneler och startreostater.

I vissa fall är det mer ändamålsenligt att begränsa accelerationen av det elektriska drivsystemet genom ytterligare bromsning av motoraxeln under start, eftersom skapandet av ytterligare bromsmoment MT minskar det dynamiska vridmomentet (fig. 4, b). Som framgår av graferna reduceras systemets acceleration artificiellt på grund av retardation, vilket gör att hastighetsfluktuationerna i transportörens inlopps- och utloppsgrenar reduceras. Vid slutet av starten måste källan till det extra bromsmomentet kopplas bort från motoraxeln.

Ris. 4. Till metoderna för att starta bandtransportörer.

Låt oss notera i förbigående att begränsningen av accelerationer i det elektriska drivsystemet kan uppnås genom att använda båda metoderna samtidigt, till exempel startar reostaten med att ansluta en källa för ytterligare bromsmoment. Denna metod används på långa ensektionstransportörer där kostnaden för bandet bestämmer merparten av kapitalkostnaden för hela installationen.

Den mjuka starten av systemet med skapandet av en konstgjord belastning på axeln utförs praktiskt taget med hjälp av konventionella skobromsar med elektrisk eller hydraulisk styrning, anslutning av induktions- eller friktionskopplingar till motoraxeln, med hjälp av ytterligare bromsmaskiner etc. statorkretsen.

Vi noterar också att problemet med att begränsa accelerationer i transportbandet kan uppnås på andra sätt, till exempel genom att använda ett tvåmotorigt roterande statordrivsystem, ett flerhastighets ekorrburmotorsystem, en asynkron elektrisk drivning med tyristorstyrning i motorrotorkretsen och andra.

Det bör noteras att drivmotorn för kedjetransportörer som regel bör placeras efter sektionen med störst belastning, dvs. sträckan med stora mängder laster och branta stigningar och svängar.

Vanligtvis, baserat på denna rekommendation, är motorn placerad vid den högsta lyftpunkten. När du installerar drivenheten, ta hänsyn till att spårets sektioner med ett stort antal krökar ska ha så lite spänning som möjligt: ​​detta leder till en minskning av förlusterna på den krökta delen av spåret.

Bestämning av kraften hos kedjetransportörens drivmotor utförs också på grundval av att rita diagrammet över dragkraften längs hela sträckan (se fig. 1, b).

Genom att i enlighet med diagrammet känna till spänningen och kraften på den kommande delen av dragelementet, såväl som rörelsehastigheten, kan kraften hos den elektriska drivningen beräknas med formeln.

Kedjetransportörer, trots den avsevärda längden på sträckorna, på grund av de relativt låga hastigheterna, till exempel i maskinbyggande företag, fungerar oftast med en drivmotor med relativt låg effekt (några kilowatt). I samma anläggningar finns dock kraftfullare transportörinstallationer med kedjedragenheter där flera drivmotorer används. Detta elektriska drivsystem har ett antal utmärkande egenskaper.

I en kedjetransportördrift med flera motorer kommer motorernas rotorer vid jämvikt att ha samma hastighet eftersom de är mekaniskt anslutna genom dragelementet. I transienta lägen kan rotorhastigheterna skilja sig något på grund av dragelementets elastiska deformationer.

På grund av närvaron av en mekanisk anslutning mellan rotorerna på maskinerna på en multimotortransportör uppstår ytterligare spänningar i dragelementet på grund av olika belastningar på grenarna. Typen av dessa spänningar kan belysas genom att betrakta rörledningsdiagrammet som visas i fig. 5. Med samma belastning på transportördelaren kommer alla fyra motorerna, om deras egenskaper är samma, att ha samma hastighet och belastning.

Ris. 5. Schema för en multimotortransportör.

En ökning av belastningen på gren I kommer att leda till det faktum att, först och främst, hastigheten på motorn D1 kommer att minska och hastigheten på motorerna D2, D3 och D4 kommer att förbli konstant. Således kommer motor D2 att rotera med en hastighet högre än motor D1 och kommer att skapa en extra spänning i grenarna II och sedan I.

Spänningen på gren II kommer att orsaka viss avlastning av motor D1 och öka dess hastighet. Samma bild kommer att ske i gren II eftersom motor D3 tar en del av lasten från gren II på transportören. Gradvis utjämnas motorernas hastigheter och belastningar, men ytterligare spänningar skapas i dragelementet.

Vid val av kedjedrift med flera motorer ritas dragkraftsdiagrammet på samma sätt som för en enskild motor. Den elektriska drivningen måste ge den maximala dragkraft som är nödvändig för att övervinna motståndet mot transportörens rörelse. I fig. 1, b visar ett diagram över dragkrafterna i transportörens dragelement, enligt vilket det är möjligt att beskriva installationsplatsen för drivstationerna.

Om vi ​​till exempel ställer in villkoret att antalet drivstationer är tre och alla motorer ska ge samma dragkraft, så måste motorerna installeras på en plats som kännetecknas av punkten 0 och på avståndet 0 -1 och 0- 2 från den, respektive (Fig. 6, a) Under transportörens drift, i fallet med fullständig matchning av de mekaniska egenskaperna hos motorerna, skapar var och en av dem ungefär samma dragkraft (Fn — T0) / 3 .

Ris. 6. Grafer över lastfördelningen i kedjetransportörens dragelement.

Användningen av multimotordrivningar på kedjetransportörer minskar belastningen på dragelementet avsevärt, vilket gör att den mekaniska utrustningen kan väljas lättare. Det optimala antalet drivstationer på transportören väljs genom en teknisk och ekonomisk jämförelse av alternativen, som tar hänsyn till både kostnaden för den elektriska drivningen och den mekaniska utrustningen.

I det fall att motorernas egenskaper är något annorlunda kan varje maskin skapa en dragkraft som skiljer sig från den beräknade. I fig. 6a visar de mekaniska egenskaperna hos tre motorer med samma effekt, med samma parametrar, och i fig. 6, b — egenskaper hos motorer med olika parametrar. Krafterna som motorerna kommer att skapa hittas genom att bygga gemensam egenskap 4.

Eftersom rotorerna på alla transportörmotorer är fast anslutna till dragelementet, motsvarar deras hastighet kedjans hastighet och den totala kraften är lika med (Fa - T0). Varje motors dragkraft kan enkelt erhållas genom att dra en horisontell linje som motsvarar den nominella hastigheten och korsningsegenskaperna 1, 2, 3 och 4.

I fig. 6, a och b, förutom motorernas mekaniska egenskaper, visas dragkraftsdiagram. I dragelementet, med olika egenskaper hos motorerna, kan ytterligare spänning skapas på grund av skillnaden i dragkrafterna som utvecklas av transportörmotorerna.

Vid val av motorer för transportörens drivstationer bör deras egenskaper kontrolleras och, om möjligt, en fullständig matchning uppnås.Baserat på dessa förhållanden är det lämpligt att använda asynkronmotorer med en lindad rotor, där matchningen av egenskaper kan uppnås genom att införa ytterligare motstånd i rotorkretsen.

I fig. Fig. 7 visar de mekaniska egenskaperna hos den tvåmotoriga elektriska transportördrivningen. Karakteristika 1 och 2 är naturliga, respektive egenskaper 1 'och 2' erhålls med ytterligare motstånd infört i motorns rotorkrets. Det totala vridmomentet och dragkraften som utvecklas av motorerna kommer att vara densamma för både hårda 1, 2 och mjuka 1', 2' egenskaper. Belastningen mellan motorerna fördelas dock mer fördelaktigt med mjuka egenskaper.

Ris. 7. Lastfördelning mellan transportörmotorerna med olika styvhet av deras egenskaper.

Vid konstruktion av mekanisk utrustning bör det tas hänsyn till att transportörens hastighet minskar med uppmjukningen av motorernas egenskaper, och för att upprätthålla en konstant nominell hastighet på transportören är det nödvändigt att ändra utväxlingsförhållandet på växellådorna. I praktiken är det tillrådligt att införa ytterligare motstånd i rotorkretsen för transportörmotorer med högst 30% av rotorns nominella motstånd. I detta fall bör motoreffekten öka cirka 1 / (1 —s) gånger. När asynkronmotorer med ekorrbur är installerade på transportören bör de väljas med ökad slirning.