Электропривод машины, тип и структура

Содержание

Электропривод машины, тип и структура 3

Подвесные конвейеры 7

Винтовой конвейер 12

Задача 15

Список использованной литературы 16 
Электропривод машины, тип и структура

Приступая к изучению систем электроприводов, необходимо, прежде всего, определить общую структурную схему электропривода, обозначить задачи, решаемые отдельными его элементами. Проиллюстрируем структурную схему электропривода (рис. 1.1). 

Рис. 1.1. Структурная схема электропривода  

Электропривод служит для преобразования энергии, поступающей от внешней сети энергоснабжения в энергию движения рабочего органа (РО). Непосредственное преобразование электрической энергии в механическую производится электрической машиной – ЭМП (электромеханическим преобразователем) переменного или постоянного тока. Для передачи движения от электродвигателя к рабочему органу машины служит механическое передаточное устройство: редуктор, трансмиссия, ремённая передача, канатная передача, кривошипно-шатунный механизм, передача винт-гайка и др., но принято пересчитывать (приводить) параметры нагрузки РО к валу машины и в дальнейшем систему передач не рассматривать как отдельное звено. Для изменения режима работы ЭМП и согласования параметров энергетической сети (рода тока, питающего напряжения или частоты тока) служит преобразователь тока П. В современных электроприводах в качестве силового преобразователя П используется либо полупроводниковый выпрямитель-инвертор (для работы совместно с двигателем постоянного тока), либо преобразователь частоты (для работы совместно с асинхронным или синхронным двигателем).

Необходимо отметить, что в общем случае направление потока энергии может быть как прямым (то есть энергия поступает от сети через преобразователь П к электрической машине ЭМП, вследствие чего на выходе привода имеем механическую энергию движения РО), так и обратным. Аименно: механическая энергия, поступающая от РО, преобразуется в ЭМП, работающем в генераторном режиме, в электрическую энергию, затем либо поглощается элементами привода (режим электрического тормоза), либо возвращается обратно в сеть (режим рекуперативного торможения).

Процессом преобразования энергии (работой привода) управляет оператор, задавая командные воздействия на систему управления (СУ). Система управления, сравнивая командные воздействия с информацией о текущем состоянии и режиме работы РО, получаемой посредством системы измерительных преобразователей ИП, организует работу силовых ключей преобразователя П и соответственно изменяет режим работы ЭМП таким образом, чтобы характеристики работы РО соответствовали заданным.

Исходя из вышеизложенного, выделим следующие основные задачи, решаемые системой управления электропривода:

– считывание команд оператора;

– определение текущего режима работы РО;

– определение текущего режима работы ЭМП;

– управление работой преобразователя П;

– защита отдельных элементов и системы электропривода в целом от аварийных режимов.

Все системы электропривода для удобства их анализа можно классифицировать по различным признакам: типу электрической машины, роду тока, типу связи с объектом и т. п. Пример различных классификаций электроприводов приведён в табл. 1.1. 

Таблица 1.1 Классификация автоматизированных электроприводов

Современной тенденцией является всё более широкое использование регулируемых индивидуальных конструктивно-интегрированный электроприводов.

Понятие «регулируемый электропривод» включает в себя выполнение следующих функций:

· установку требуемой скорости в пределах заданного диапазона;

· стабилизацию установленного значения скорости с заданной точностью при возмущающих воздействиях, например изменении нагрузки на валу двигателя;

· регулирование момента, развиваемого двигателем в двигательном и тормозном режимах, и ускорения (замедления) привода;

· формирование требуемого характера изменения скорости во времени ( ) с заданной точностью.

Возрастающие технологические требования к качеству производственных процессов, необходимость использования высоких технологий обусловливают устойчивую тенденцию внедрения в различные отрасли промышленного производства современных регулируемых электроприводов. В настоящее время самым распространённым двигателем промышленных электроприводов является трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Про него можно сказать, что он является самым простым, самым надёжным и самым дешёвым электродвигателем в широком диапазоне частоты вращения и мощности.

Самым эффективным и самым распространённым среди глубокорегулируемых асинхронных электроприводов является частотнорегулируемый электропривод на основе преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Применение регулируемого асинхронного электропривода в механизмах подъемно-транспортного оборудования является эффективным методом повышения технологичности производства.

Подвесные конвейеры

Подвесной конвейер, как и всякий конвейер, служит для непрерывного (очень редко - периодического) транспортирования штучных грузов или сыпучих материалов в таре по замкнутому контуру сложной, в большинстве случаев пространственной трассы. Подвесным он называется потому, что перемещаемые им грузы находятся на подвесках (или в подвешенных коробах), движущихся по подвесному пути; одна из характерных особенностей подвесного конвейера — подвес и расположение груза ниже точки его опоры.

Подвесной конвейер основного, грузонесущего типа состоит из замкнутого тягового элемента  с постоянно прикрепленными к нему каретками, к которым шарниром прикрепляют несущие или рабочие элементы в виде подвесок. На подвески укладывают или подвешивают транспортируемые грузы. Каретки при помощи тягового элемента движутся по замкнутому однорельсовому (или двухрельсовому) подвесному пути, подвешенному к элементам здания или прикрепленному к конструкциям конвейера. (рис. 1.2)

Рисунок 1.2 – Схема подвесного конвейера

 
Тяговый элемент приводится в движение электродвигателем приводного механизма. Тяговым элементом подвесного конвейера служит специальная цепь или стальной канат (трос).

Гибкость тягового элемента во всех направлениях позволяет подвесному конвейеру иметь пространственную трассу, т. е. его подвесной путь может быть с поворотами, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях в любом направлении. Повороты тягового элемента в горизонтальной плоскости осуществляются поворотным устройством, а в вертикальной плоскости — при помощи вертикальных перегибов направляющего пути, выполняемых по соответственно выбранным радиусам. 
Пространственная гибкость пути конвейера дает возможность обслуживать большое количество рабочих мест и отделений в одном или нескольких цехах, расположенных на различных этажах.

Путь конвейера можно опустить вниз до необходимого уровня в местах загрузки и разгрузки; поднять вверх до перекрытия цеха над проходами, проездами и рабочими местами, где нет загрузки и разгрузки, и направить в другой цех по межцеховой галерее над шоссейной дорогой или железнодорожными путями. При такой трассе конвейера не загромождаются производственные площади цеха, остаются свободными проходы и проезды, можно направить конвейер в обход встречающихся на его пути препятствий и, следовательно, не нарушать производственную работу цеха и предприятия. 
Подвески загружают транспортируемыми грузами и разгружают на ходу конвейера вручную или же при помощи каких-либо грузоподъемных устройств (крана, электротали и т. п.). Характерная особенность современных конструкций подвесных конвейеров — автоматическая загрузка и разгрузка подвесок в одном или нескольких местах трассы конвейера. Замкнутый контур пути конвейера позволяет транспортировать грузы почти на всем его протяжении, сводя до минимального размера холостые (незагруженные) участки.

Подвесные конвейеры применяют для внутрицехового и межцехового транспорта различных штучных грузов (заготовок, деталей и узлов машин, тюков, ящиков, картонок, мешков и т. п.) и межоперационной передачи изделий в поточном производстве самых разнообразных отраслей промышленности, включая и выполнение на отдельных участках движущегося конвейера различных технологических операций.

Конфигурация, габаритные размеры и вес транспортируемого груза могут быть разнообразными. Грузы могут быть длиной от нескольких миллиметров до 6—12 м и весом от долей килограмма до 2. Плавность хода и сравнительно небольшие скорости подвесных конвейеров гарантируют надежность транспортирования хрупких (например, ламп для телевизоров) и даже взрывоопасных грузов и изделий.

Подвешенные на конвейере изделия могут на пути транспортирования подвергаться различным технологическим операциям: механической очистке в пескоструйных или дробеструйных камерах, мойке или травлению в химических ваннах, различным металлопокрытиям, окраске, сушке в покрасочных и сушильных камерах, термообработке и т. п.  Длину и скорость конвейера подбирают так, чтобы обеспечить строгое соблюдение режима времени, необходимого для сушки, охлаждения и выполнения какой-либо другой одной или нескольких взаимно связанных друг с другом технологических операций.

Общая длина подвесного конвейера может быть различной и в зависимости от его назначения колеблется от нескольких до 500 м и более при однодвигательном приводе и до 2 и при многодвигательном приводе. Скорость подвесных конвейеров, особенно технологических, также бывает различной: от нескольких до 30 м/мин, а в отдельных случаях до 45 м/мин.

Таким образом, у подвесных конвейеров по сравнению с другими машинами непрерывного транспорта имеются следующие характерные особенности и преимущества.

Пространственная гибкость. Подвесной конвейер — это единственная машина из всего транспортирующего оборудования, которая легко допускает движение ходовой части с грузами в любом направлении в пространстве. 
Большая протяженность конвейера, которая в сочетании с его гибкостью позволяет обслуживать одним конвейером законченный производственный цикл вне зависимости от расположения производственных отделений в цехе, по этажам или близко расположенным корпусам. Это снижает брак изделий и стоимость транспортирования вследствие отсутствия промежуточных погрузочно-разгрузочных операций.

Подвесным конвейером толкающего типа можно объединить в одну транспортно-технологическую систему отдельные разнородные по ритму линии.

Не загромождаются площади пола производственного помещения. Подвесной конвейер почти не влияет на расположение оборудования, потому что пути конвейера в большинстве случаев прикрепляют к перекрытию здания.

- Легкая приспособляемость  трассы конвейера к возможным  изменениям технологического процесса.

- Возможность создания  на конвейере подвижного запаса  изделий и уничтожения промежуточных  складов в цехе, занимающих производственную  площадь.

- Малый расход  энергии на транспортирование.

- Возможность широкого  применения автоматизации управления  и погрузочно-разгрузочных операций.

Эти особенности подвесных конвейеров сделали их основными, наиболее распространенными машинами непрерывного транспорта на предприятиях серийного и массового производства самых различных отраслей промышленности. Широкое применение подвесных конвейеров вызывает необходимость создания разнообразных типов и конструкций как машины в целом, так и отдельных ее элементов, что затрудняет строгую классификацию машин. Подвесные конвейеры можно классифицировать по нескольким основным признакам.

По роду тягового элемента подвесные конвейеры разделяют на цепные, получившие наибольшее распространение, и канатные. 
По характеру привода различают подвесные конвейеры с однодвигательным и многодвигательным приводом. В первом случае тяговый элемент конвейера приводится в движение от механизма с одним электродвигателем, а во втором — при помощи нескольких приводных механизмов с электродвигателями, расположенными в различных местах трассы конвейера. 
По профилю трассы различают горизонтальные конвейеры, трасса которых размещается только в горизонтальной плоскости, и пространственные, имеющие вертикальные перегибы и повороты, располагаемые на различных уровнях.

По способу соединения тягового элемента с транспортируемым грузом и по характеру перемещения грузов подвесные конвейеры разделяют на следующие типы:

1. Основной тип  — грузонесущий конвейер, у которого  каретки с подвесками для грузов  постоянно прикреплены к тяговому  элементу.

2. Грузотолкающий подвесной конвейер, у которого тележки с подвесками для грузов не прикреплены к тяговому элементу и движутся по подвесным путям при помощи кулаков (толкателей), закрепленных на тяговом элементе и толкающих находящиеся перед ними тележки с грузом.

3. Грузотянущий конвейер, у которого каретки, постоянно прикрепленные к тяговому элементу, специальными крюками (захватами) цепляются за штанги 7 напольных тележек и передвигают последние по полу помещения.

Подвесные конвейеры описанных типов имеют в большинстве случаев одинаковые конструктивные элементы, поэтому в дальнейших главах рассматриваются конструкции общих элементов подвесного конвейера применительно к основному грузонесущему типу, а в гл. III и IV кратко даются специфические особенности конструкций и расчета грузотолкающих и тянущих типов конвейеров. Основные параметры подвесных конвейеров грузонесущего типа с разборной цепью с шагом 100 и 160 мм стандартизованы (ГОСТ 5946-51); на остальные типы конвейеров стандарты отсутствуют.

Винтовой конвейер

Винтовой конвейер (или шнековый конвейер, шнек) — транспортирующее устройство для сыпучих, мелкокусковых, пылевидных, порошкообразных материалов.

Шнеки используют на предприятиях по производству строительных материалов, в комбикормовой, мукомольной и химической промышленности для перемещения в горизонтальном, вертикальном и наклонном направлениях сыпучих, мелкокусковых, пылевидных, порошкообразных материалов (как правило на расстояние до 40 м по горизонтали и до 30 м — по вертикали). В машиностроительных цехах применяется для транспортировки сливной стружки от станков.

Нецелесообразно при помощи шнеков перемещать липкие, высокоабразивные, а также сильно уплотняющиеся грузы. К положительным свойствам шнеков относятся несложность технического обслуживания, простота устройства, небольшие габаритные размеры, герметичность, удобство промежуточной разгрузки. Отрицательными качествами шнеков являются значительное истирание и измельчение груза, высокий удельный расход энергии, повышенный износ желоба и винта.

Винтовые конвейеры классифицирую:

по наклону жёлоба (горизонтальные, пологонаклонные, крутонаклонные, вертикальные);

по направлению спирали;

по переменности шага и диаметра винта;

по конструктивному исполнению винта (сплошные, лопастные, ленточные, фасонные).

Форма винта выбирается в зависимости от вида транспортируемого груза.

Горизонтальный шнек состоит из привода (редуктор и электродвигатель), вращающего винт (рабочий орган машины), приводного вала с укрепленными на нем витками транспортирующего винта, желоба с полуцилиндрическим днищем, загрузочного и разгрузочного устройства. Через отверстия в крышке желоба подается насыпной груз и скользит вдоль желоба при вращении винта. Совместному вращению груза с винтом препятствует сила тяжести груза и трение его о желоб. Через отверстия в днище, снабженные затворами осуществляется разгрузка желоба. Винт шнека выполняют одно, двух или трехзаходным, с правым или левым направлением спирали. Поверхность винта шнека бывает лопастной, фасонной, ленточной, сплошной (применяют при перемещении порошкового насыпного, сухого мелкозернистого груза, не склонного к слеживанию). При перемещении слеживающихся грузов применяют винты шнека с лопастной, фасонной, ленточной поверхностью.Вал винта шнека состоит из отдельных секций и может быть трубчатым (скрепляются между собой с помощью вставляемых по концам коротких соединительных валиков, имеют меньшую массу) или сплошным. Вал винта шнека лежит в концевых (укрепляют в торцовых стенках желоба) и промежуточных (подвешиваются сверху на укрепленных на желобе поперечных планках) подшипниках. Один из концевых подшипников делают упорным и устанавливают со стороны начала движения груза. Промежуточные подшипники имеют малые диаметр и длину, а также надежное уплотнение во избежание загрязнения частицами груза.По сути питателем является двигатель, муфта и редуктор, который вводится в зацепление с рабочим органом не посредственно через зубчатую передачу.

Вертикальный шнек состоит из короткого горизонтального винта-питателя, вращающегося в цилиндрическом кожухе (трубе) и подвешенного на упорном подшипнике вала со сплошными винтовыми витками, также вращающегося в трубе, и одного или двух раздельных приводов для обоих винтов. Через патрубок вверху кожуха осуществляется разгрузка шнека. Груз подается в нижний участок вертикального винта шнека, и делают его либо с уменьшенным шагом, либо переменного, уменьшающегося кверху диаметра. Вертикальные шнеки используют для подъема груза на высоту до 15 м, а при перемещении зернистых, порошкообразных, и мелкозернистых материалов при ограниченной производительности — не больше 30 м. Вертикальные шнеки применяют в качестве установок для бурения скважин. Вертикальные шнеки энергоемки, а также имеют небольшие габаритные размеры, удобство разгрузки в любую сторону.

Задача

Определить мощность на ведомом валу, если сила тяги 20 кг/с, скорость движения конвеера ленты 0,9 м/с.

Исходные данные:

F=20 кг/с

V=0,9 м/с

Расчетная часть:

N=(F+V)/(Чб*Чм)=(20+0,9)/(0,95*0,9)=20,9/0,855=24,4 кВт

Ответ: мощность на ведомом валу ровна 24,4 кВт.

Список используемой литературы

Арустамов Э.А. Оборудование предприятий (торговля). – М.: Издательский Дом "Дашков и Ко", 2000г.

Архипов И.А., Клишин В.Ф. "Торговое оборудование" изд. «Экономика», 1990г.

Дашков Л. П. , Памбухчиянц В. К. Коммерция и технология торговли. М. : ИВЦ «Маркетинг» , 2007г.

Пашков А.К., Полярин Ю.Н.  "Складское хозяйство и складские работы". М.: ИКЦ «Академкнига», 2003г.