Режимы движения машины

В работе большинства машин можно выделить следующие фазы движения: разбег (разгон), установившийся режим движения и выбег. В режиме разбега скорость постепенно возрастает; во время выбега – постепенно уменьшается; в режиме установившегося движения скорость звена приведения постоянна или испытывает периодические колебания около средней величины, сохраняющей свое значение в течение некоторого времени. Причиной колебания скорости при установившемся движении является периодический характер действия сил (например, в двигателе внутреннего сгорания, в поршневых насосах и так далее), а также периодические изменения приведенного момента инерции в рычажных и кулачковых механизмах. У многих машин, работающих в условиях резких нерегулярных изменений нагрузки (экскаваторы) или при частых пусках и остановках (грузоподъемные краны), режим установившегося движения может отсутствовать.

Рассмотрим работу ленточного транспортера, предназначенного для подъема штучных грузов под углом к горизонту. Лента приводится в движение ведущим барабаном, который получает вращение от асинхронного двигателя через редуктор. При достаточной точности изготовления деталей и сборки отношения скоростей всех звеньев машины не зависят от положения, тогда в соответствии с формулой (6.13) приведенный момент инерции I_п будет постоянным. Силы сопротивления движению также не зависят от положения: приведенный момент от силы тяжести груза постоянный, а приведенный момент от сил трения и сопротивления масла в редукторе зависит от скорости.

На рис. 25 построены механические характеристики двигателя М_д( ) и транспортера на холостом ходу ( ) и под нагрузкой при подъеме груза ( ). Графики изображают зависимость приведенного момента двигателя и приведенного момента сопротивлений от угловой скорости звена приведения. Моменты сопротивлений на рис. 25 и в последующих формулах берутся по модулю. Дифференциальное уравнение движения (6.20) при имеет вид:

, (6.24)

где – разность движущего момента и момента сопротивлений. Из уравнений видно, что быстрота изменения угловой скорости звена приведения тем больше, чем больше . При запуске машины угловая скорость растет, пока . Когда разность становится равной нулю (точка 1 при разгоне с грузом, точка 2 – на холостом ходу, рис. 25), скорость достигает значений, соответственно, и .

Рис. 25. Механические характеристики двигателя и транспортера

При пуске на холостом ходу разность моментов значительно больше разности , поэтому скорость транспортера с грузом растет медленнее и время разбега больше. На рис. 26 приведены графики изменения угловой скорости с течением времени. Разбег транспортера с грузом, установленным на ленту, изображен отрезком кривой 01, разбег на холостом ходу – отрезком 02.

Значения скоростей и останутся постоянными, пока не изменятся условия движения. Если, например, на ленту транспортера с угловой скоростью звена приведения установить груз, то момент сопротивления сразу возрастает с величины, соответствующей точке 2, рис. 25 до величины, соответствующей точке .

Разность моментов окажется отрицательной, и тогда, по уравнению (6.24), скорость начнет уменьшаться. При уменьшении скорости момент двигателя резко возрастает (отрезок характеристики M_д от точки 2 до точки 1), а момент сопротивления незначительно уменьшается. Тогда после увеличения нагрузки, в результате переходного процесса в режиме выбега (отрезок на диаграмме рис. 26), получаем установившееся движение с угловой скоростью , при которой разность снова становится равной нулю. Если, наоборот, с ленты транспортера, движущегося со скоростью , снять груз, то в результате разгона машина перейдет на установившийся режим со скоростью . После отключения двигателя изменение угловой скорости при выбеге до остановки изображено на рис. 26 отрезком .

Рис. 26. Диаграммы угловой скорости звена приведения

Таким образом, в процессе работы машина может иметь несколько разбегов и выбегов, изменяющих ее скоростной режим. В случае, когда приведенные моменты сил зависят только от скорости и приведенный момент инерции постоянный, угловая скорость установившегося режима также постоянная.