Привод строительных машин. Нерегулируемый механический привод

Нерегулируемый механический привод. Приводом называют совокупность двигателей и трансмиссии.

Нагрузки на рабочий орган строительных машин, определяемые их технологическими функциями, редко бывают постоянными. Чаще приходится иметь дело с неравномерным режимом нагружения, с тем или иным различием в величине максимального и среднего рабочих усилий. Кроме того, режим нагружения зависит от продолжительности непрерывной работы, числа включений за единицу времени, скоростей и ускорений, перемены направления движения (реверсивности).

Для многих строительных машин типична практически малоизменяющаяся скорость рабочего органа. Но и при постоянной скорости V действующую на него силу F не представляется возможным выразить функционально; она имеет пульсации с пиками различной величины (рис. 2.40).

Рис. 2.40. График пульсирующей нагрузки на рабочем органе машины

В этом случае не требуется изменения мощности двигателя в процессе работы. Необходим лишь некоторый ее резерв, компенсирующий колебания нагрузки, который зависит от характера машины и обеспечивается надлежащим выбором двигателя. Это позволяет применять простейший нерегулируемый привод, состоящий из двигателя и трансмиссии, которая связана непосредственно с механизмами рабочего оборудования.

По такой схеме устроен привод камнедробилок, грохотов, бетоно- и растворосмесителей, ленточных конвейеров, центробежных насосов, компрессоров, воздуходувок, моторного инструмента и других машин сравнительно небольшой мощности, в которых часто применяют простые и компактные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Из курса электротехники известно, что скорость вращения ротора такого двигателя изменяется в зависимости от нагрузки незначительно, а крутящий момент — очень сильно.

Это обусловливает хорошую приспособляемость асинхронных двигателей к колебаниям внешней нагрузки. Специальные электродвигатели для кранов, подъемников и т. п. имеют максимальный момент, который в 3—4 раза превышает значение, соответствующее наиболее экономичному режиму работы. Однако двигатели при включении сразу набирают полное число оборотов. Машины с использованием в приводе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором приходится запускать вхолостую, а после этого ставить под нагрузку.

Для машин со значительными подвижными массами, например мощных дробилок, требуется высокий пусковой момент и в приводе используют электродвигатели с фазовым ротором и реостатом, включенным через контактные кольца в обмотку ротора. В процессе запуска сопротивление реостата уменьшается, двигатель постепенно набирает обороты, снижает крутящий момент до номинала (рис. 2.41, а), после чего обмотка ротора замыкается и двигатель превращается в короткозамкнутый.

Рис. 2.41. Зависимости крутящего момента от числа оборотов для электродвигателей: а — асинхронного с фазовым ротором; б — постоянного тока с параллельным (штриховые линии) и последовательным (сплошные линии) возбуждением; 1 — при полном сопротивлении реостата в цепи ротора; 2 — промежуточное положение; 3 — при выведенном реостате

Двигатель с фазовым ротором обеспечивает высокую плавность разгона машины, но он занимает достаточно длительное время; для работы с частыми включениями такие условия неприемлемы.

Полное и точное изменение скорости в широком диапазоне обеспечивают электродвигатели постоянного тока. Если достаточно изменение скорости только в сторону уменьшения, вводят сопротивление в цепь якоря. Крутящий момент двигателей параллельного возбуждения (шунтовых) связан с числом оборотов зависимостью, которую с некоторыми допущениями можно изобразить наклонной прямой. При выведенном реостате естественная характеристика шунтового двигателя почти такая же, как и асинхронного.

У двигателей с последовательным возбуждением (сериесных) магнитный поток создается тем же током, который проходит через якорь. Поэтому при увеличении нагрузочного момента число оборотов резко падает, а при уменьшении — возрастает (рис. 2.41, б). Это ценное качество двигателя последовательного возбуждения, позволяющее использовать его для привода ведущих колес транспортных машин. Двигатель постоянно соединяют простой передачей с валом приводных колес, что исключает возможность пуска вхолостую. Для сериесных двигателей такой пуск опасен, ибо при отсутствии нагрузки ротор набирает обороты и идет «вразнос».

Поскольку в электроснабжении производства находит преимущественное применение трехфазный переменный ток, для двигателей постоянного тока приходится вырабатывать энергию на самих машинах. Первичным источником механической энергии является обычно двигатель внутреннего сгорания, реже при возможности подключения к линии электропередачи — двигатель переменного тока. Первичный двигатель приводит в действие генератор постоянного тока, от которого в свою очередь питаются рабочие двигатели привода. Двухмашинные системы используются в карьерных экскаваторах, мощных тягачах, тракторах, скреперах.

Преобразование механической энергии в электрическую и электрической обратно в механическую — электрическая передача — позволяет резко улучшить внешнюю характеристику всего привода. Специальные системы автоматического управления током дают характеристики особого вида, учитывающие, например, особенности частых пусков и остановок с реверсированием, резкие изменения нагрузки. Поэтому в приводах достаточно высокой мощности, особенно когда рабочих двигателей несколько (многомоторный привод), электропередача вполне оправдана.