Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министерлігі
«Алматы энергетика және байланыс университеті»
коммерциялық емес акционерлік қоғамы
П.И. Сагитов Н.К. Алмуратова
ӚНЕРКӘСІП МЕХАНИЗМДЕРДІҢ ЭЛЕКТР ЖЕТЕГІ
Оқу құралы
АЭжБУ 2016
2 ӘОЖ 621.313 (075.8)
С 14
Пікір берушілер:
техника ғылымының кандидаты, К.И. Сатпаев атындағы ҚазҰЗТУ,
«ЭжТКА» кафедрасының меңгерушісі, профессор Е. Хидолда,
К.И. Сатпаев атындағы ҚазҰЗТУ, «ЭжТКА» кафедрасының профессоры Д.Б. Акпанбетов,
техника ғылымының докторы, АЭжБУ, «ӚҚЭА» кафедрасының профессоры Алдибеков И.Т.
Алматы энергетика және байланыс университетінің Ғылыми кеңесі басуға ұсынды (11.10.2016 ж. №2 хаттама). АЭжБУ 2015 ж. ведмостік әдебиеттер басылымдарын шығарудың тақырыптық жоспары бойынша
басылады, реті 8.
Сагитов П.И.
С 14 Ӛндірістік механизмдердің электр жетегі: Оқу құралы (жоғарғы оқу орындарының «Электр энергетикасы» мамандығының студенттеріне арналған) П.И. Сагитов, Н.К. Алмуратова – Алматы: АЭжБУ, 2016. – 62 бет.:
суреттер 28, әдебиеттер тізімі – 3 атау.
ISBN 978 - 601 – 7889-14-2
Ұсынылған оқу құралында қазіргі уақыттағы автоматты электр жетегі жүйелерінде элементтер ретінде кең қолданылатын микромашиналардың негізгі түрлері, яғни атқарушы қозғалтқыштар, тахогенераторлар, айналмалы трансформаторлар және синхронды байланыстан тұратын машиналар, сонымен қатар олардың құрылысы мен тәжірибеде қолданылуы қарастырылған.
Оқу құралы «Электр энергетика» мамандығы бойынша оқитын студенттерге арналған.
ӘОЖ 621.313 (075.8) ISBN 978 - 601 – 7889-14-2
© АЭжБУ, 2016 © Сагитов П.И., Алмуратова Н.К.
3 Аннотация
Технический прогресс в промышленности сопровождается
увеличивающимся многообразием технологических процессов, механизмов по их назначению и принципам действия, ужесточением режимных
характеристик производственных процессов, сокращением технологических циклов, повышением точности обработки и т.д. Очевидно, что в этих условиях преимущество электроэнергии, как энергоносителя, по своим специфическим свойствам полностью соответствует задачам создания
высокопроизводительных орудий труда и новых технологий, обеспечивающих этот технический прогресс.
4
Мазмұны
Кіріспе...
.
4 1 Типтік ӛнеркәсіптік механизмдерінің классификациясы, жалпы
ұғымы және анықтамасы... 5 2 Тұрақты жүктемедегі үздіксіз қозғалыстың механизмі... 7 3 Жинақталған күш салудағы үздіксіз қозғалыстың механизмі... 14 4 Орнықталған режімдегі үздіксіз қозғалыстың механизміндегі
электржетек жұмысының ерекшеліктері...
20 5 Жылдамдықтан тәуелді моменттік жүктемедегі үздіксіз қозғалыстың
механизмінің электржетегі. Қозғалтқыш білігіндегі жүктеме анықтамасы және талдауы... 22 6 Жылдамдықтан тәуелді типтік электржетекті таңдау және моменттік
жүктемелік механизмдердей ортадан тепкіш сорғыштардың ӛнімділігін реттеу амалдары... 26 7 Уақыттан тәуелді жүктемелі үздіксіз қозғалыс механизмінің
электржетегі. Жүктеме талдауы. Электржетек типін таңдау... 30 8 Үздіксіз қозғалыс механизміндей ыстық прокатка үздіксіз стан
электржетегі... 34 9 Циклдік қозғалыс механизмі. Бірұштық ауыр жүк кӛтеретін шығыр,
кӛтергіш механизм... 37 10 Екіұшты ауыр жүк кӛтеретін шығыр, оның ерекшеліктері,
қозғалтқыш білігіндегі жүктеменің есебі... 42 11 Циклдік қозғалыс механизмі электржетегінің статикалық
жүктемелері – қозғалуы мен бұрылуы... 47 12 Циклдік қозғалыс механизміндегі сүргілейтін станок электржетегі.... 51 13 Айналу бағытын ӛзгерте алатын прокаттық стандар. Прокатканың
технологиялық процесі мен теория элементтері...
55 Әдебиеттер тізімі... 61
5
Кіріспе
Ӛндірісте техникалық үрдістер әртүрлі технологиялық процестермен бірге, олардың механиздері мен қозғалыс мақсатымен, технологиялық циклдың қысқаруымен, айналым нақтылығының жоғарылаумен дамып отырады. Сірә, энергия тасығыш ретінде, электрэнергия артықшылығы бұл шарттарда, ӛзінің ерекше қасиеттерімен жаңа технология және жоғарыӛндірістік еңбек құрал-саймандарын шығару мәселелеріне толығымен сәйкес келеді және осы техникалық процесті қамтамасыз етеді.
Электрэнергияның басты тұтынушыларының бірі электрлік жетек болып табылады – электрмеханикалық құрылғы, машинаның жұмыс істейтін бӛлімдерін қозғалысқа келтіретін және оның технологиялық үрдістерін басқарушы. Қазіргі заманғы ӛндірістік және ауыл шаруашылық ӛндірістерінде технологиялық үрдістің басым кӛпшілігі электрмеханикалық түрлендіру арқылы алу ыңғайлы механикалық энергия арқылы іске асады.
Сонымен қатар, бір технологиялық процесте кӛп түрлі жұмыс машиналары қатыса алады. Сол уақытта бір машина, толығымен ерекшеленген технологиялық процестерде жұмыс істей алады.
Машиналар, келісілген жұмыс істеуші бӛліктері бар механикалық құрылғы сияқты анықталған және энергияны түрлендіру, материалдар және информациялар жасау үшін нақты қозғалыс жеткілікті, олардың орындайтын функцияларына байланысты – энергетикалық, энергияны түрлендіруге үшін арналған (мысалы, электрқозғалтқыштар, электрлік генераторлар, құбырлар және т.б.), және жұмысшы, формасының, қасиеттерінің, күйінің және еңбек құралдарының орны немесе жинақ, ӛңделген және қолданылған информациялар жасайды. Жұмысшы машиналарға технологиялық машиналар жатады – құралдар (металл кесетін станоктар, прокаттық станоктар, ауылшаруашылық, токымалық, құрылыстық машиналар және т.б.).
Жылжымалы-байланысқан денелер (жүйесі) жиынтығы сияқты, келтірілген күш әсерінен нақты жағдайда қозғалыс жасайтын, не болмаса басты (жұмысшы), немесе қосымша қозғалыстарды орындайтын, негізгі технологиялық немесе кӛтергіш-транпорттық операцияны іске асырушыны – механизм деп атаймыз. Анықталған механизм әртүрлі технологиялық немесе жұмысшы машиналар құрамында болуы мүмкіндігін айта кету маңызды.
6
1 Типтік ӛнеркәсіптік механизмдерінің классификациясы, жалпы ұғымы және анықтамасы
Технологиялық процестердің, машиналардың, механизмдердің кӛп түрлілігі, электржетектің ерекшелігін және нақты механизмдердің электржетектік бӛлімінде принципиалды шешімдерін оқып-білу есебін іс жүзінде қыйындата түседі. Электрмехинакалық құрылғылар жүйесін талдау және синтездеу негізіне, механизмдердің классификациясындағы белгілер қатарына, механизм сипаттамасына сүйене отырып, электржетектерге қойылытын негізгі талаптарын білу қажет.
Механизм сипаттамасының белгілері, электржетек жүйесінің принципиалды шешімін таңдауын анықтаушылар тӛмендегідей (1 сурет):
1) Уақыт бойынша жұмыс режімі – үздіксіз (1-ші қисық) және циклдық (2 қисық) қозғалыстар. Механизм жұмысының үздіксіз режімінде оның жұмысының, яғни технологиялық операцияның толығымен аяқталуы түсіндіріледі. Механизмнің үздіксіз қозғалыс уақыты жетектік қозғалтқыштың тұрақты қыздыруынан Тн тӛмен болмауы керек. Технологиялық операция циклі tц кезіндегі пауза tп мен жұмыс периодының tж алмасуы арқылы циклдік режім сипатталады.
2) Жұмыс режімі жылдамдықпен – айналу бағытын ӛзгерте алмайтын (1 қисық) және айналу бағытын ӛзгерте алатын (2 қисық). Байқағанымыздай, берілген режім электржетек жүйесінің принципиалды шешіміне әсер етеді, бірақ та, мысалы, үздіксіз қозғалыс механизмі жағдайында қыздыруы бойынша жетектік қозғалтқыш таңдау кезінде аса кӛп мән берілмейді.
3) Уақыт бойынша жүктеменің ӛзгеру сипаттамасы – тұрақты (1 қисық), айнымалы (2 қисық), екпінді (1 қисық), кездейсоқ (2 қисық) болып келген.
4) Жылдамдық бойынша жүктеменің ӛзгеру сипаттамасы – тұрақты (активті жүктеме, 1 қисық), құрғақ тірелу түрінде (реактивті жүктеме) М = sin() (2 қисық), айнымалы түрі M = bn (3 қисық) және заң бойынша былай белгіленеді:
Электржетекте басқару жүйесін анықтайтын белгілер тӛмендегідей:
а) координатты реттеу – талап етілмейді; жылдамдықтың , үдеудің , моменттің М, жолдың S және т.б. реттелуі керек;
б) реттелудің дәлдігі – талап етілмейді, реттелудің шектелген дәлдігі талап етіледі, жоғары дәлдікті реттелу қажеттілігі бар;
в) координат реттелуінің бір қалыптылығы;
г) реттелу әдісі – қолмен, жартылай автоматты, автоматты, программалық.
).
(
1
0
f dt
M
.
7
а. б
в. г.
д. е.
1.1 сурет
Ӛнеркәсіптік механизмдердің электржетек курсында аталған белгілер, ӛндірістік механизмдердің әртүрлілігіне тән сипаттамалары қарастырылады, олар екі топқа бӛлінеді: үздіксіз қозғалыс механизмдері және циклдік қозғалыс механизмдері. Электрлік машиналар жүктемелерінің халықаралық стандартқа сәйкес номиналды режімдері, механизмдердің әртүрлі сипаттамадағы үздіксіз және циклдық қозғалыстардың сегіз тобын құрайды.
Типтік номиналды режімге бӛлу, электржетектік қозғалтқыштардың білігінде болуы мүмкін жүктемелерді нақты және толығымен қамтиды. Үздіксіз және циклдық қозғалыстарды топтарға бӛлу кезінде жүктеме режімінің ерекшелігі келтірілген классификацияға сәйкес болуы ескеріледі.
Тұрақты жүктемелі курста қарастырылған, орнатылған және динамикалық режімдерде үздіксіз қозғалыс механизмдер жұмысының ерекшелігі бұл механизмдердің электржетектеріне қойылған талапты анықтау және оның түрін таңдауға мүмкіндік береді, олар тӛмендегідей түрде кӛрсетіледі:
- үздіксіз қозғалыс механизмдерінің кӛп саны үшін жылдамдықтың реттелуі талап етілмейді. Мұнда, кӛбіне, конвейерлер, жылжымалы баспалдақтар, ӛте ұзын емес бойылықтағы арқан бойымен жүретін жолдар және т.б. жатады. Бұл жағдайда қысқатұйықталған асинхронды
8
қозғалтқыштар кеңінен қолданылады, олар сонымен бірге басты электржетектік, ағаш және металл жонатын станоктардың кейбір түрлерінің, ондағы жылдамдықтың реттелуі механикалық құралдармен іске асырылады:
- механизмнің таралу сипатындағы жүктемесі үшін технологиялық процестің темпін (шапшаңдығын) ӛзгерту мақсатында маңызсыз D = 2:1 диапазонды жылдамдықты реттеу талап етіледі. Мұнда, кернеу реттеуіштің әртүрлілігі арқылы жылдамдығы реттелген қысқатұйықталған және фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыштар қолданылады;
- металл кесетін станоктар механизмдері үшін: ағаш және металл кесетін, каруселді және т.б. (басты жетек және жеке жетек беру жағдайында) – кӛптеген жағдайларда басты жетектер DГ = (100-150):1 диапазонындағы жылдамдықтың кең кӛлемде реттелуі және жетек беру DП = (6000 - 8000):1.
келесі жолы электржетектік станоктарға қойылған бұл талап айырықша қарастырылады;
- механизмдер үшін қалай белгіленсе (кӛбіне сыртқы қондырғысымен):
конвейерлер, арқан бойымен жүретін жолдар, жетек беру станоктары – тыныштық үйкеліс моментінің ӛлшеміне сипаттас (1.1 сурет), бұл тайғанауы және жіберу моменті жоғары асинхрондық электр қозғалтқыштардың қолданылуын шарттандырады;
- адамдарды тасымалдау барысында жүк шайқалуын болдырмау (немесе мүлде тоқтату) үшін, механизмнің жүргізу және тежелуі кезінде бірқалыпты орныққан режимін қамтамасыз ету үшін, қозғалтқыштың білігіне келтірілген жүрісін реттейтін ауыр дӛңгелекті тартылыс бӛліктерінің созылғыштығына үдеу немесе баяулауына шектеу қойылуы талап етіледі (динамикалық процестердің шектеу екпіні). Бұл жағдайда роторлы шынжырдағы фазалық роторлы кедергінің кӛп сатылы қысқа тұйықталған асинхронды қозғалтқыштар кернеуі тиристорлы реттеуш, қанығу дросселдерімен, сырғу муфталарымен (электрмагниттік, ұнтақтық, гидравликалық) қозғалтқышты қолдану жеткілікті.
1.1 Жҥктемесі тұрақты ҥздіксіз қозғалыс механизмі
Жүктемені сараптау, жүктеме сипаттамасын тұрғызу. Қозғалтқыштың қуатын есептеу.
Ӛндіріс механизмін классификациялағанда үздіксіздік жұмыс барысында тұрақты жүктеме ерекшелігіне байланысты топ бӛлінді, оның ерекшелігі үздіксіз жұмыс кезіндегі тұрақты жүктеме болып табылады. Бұл топқа мысалы, жұмыстық машина механизмі, транспорттау функцияларын орындайтын (рольганг, шынжырлы және кішкене баулы конвейерлер, арқан бойымен жүретін жолдар, жылжымалы баспалдақтар және т.б. ) және металл кесетін станоктар (ағаш, металл жонатын, карусельді, бұрғылайтын станоктар сияқты), басты қозғалысты орындайтын, үздіксіз прокаттық стандар механизмдері жатады.
9
Функция белгіленуі, бұл механизмдердің конструкциялық элементтері әртүрлі. Статикалық жүктеменің пайда болу табиғаты да әртүрлі. Бірақта, жүктеме тұрақтылығы ұзақ режім кезіндегі берілген жылдамдықтағы жұмыстары жетектік қозғалтқыш білігіндегі қуатты Рc (кВт) анықтаудың жалпылығын мына түрде кӛрсетеді:
103
V k F
PC CMAX немесе 103
Cм м а
C
k M
P (1.1)
мұндағы Fcmax, Mcmax – максималды статикалық күш салу (Н) немесе кедергі моменті (Нм);
V, - берілген машина жұмыс бӛлігінің жылдамдық орнын ауыстыруы (м/с) немесе айналу (рад/с);
- ПӘК механизмі;
= 1,2 – 1,3 – қор коэффициенті, механизм жұмысының ерекшелігінен пайда болған қосымша күш салуын есептегіш.
Жалғастыру жұмыс режімі бар ӛндірістік механизмдердің қарастырылатын кластары, жетектік қозғалтқыш қуатын есептеу кезінде, ауыспалы үрдістер мен онымен байланысы бар динамикалық күш салу есепке алынбайды. Статикалық жүктемелердің сипаттамасы бойынша механизмдердің кӛрсетілген тобын, таралған және жинақталған күш салу механизмдеріне бӛлуге болады. Бірінші жағдайда, кӛбінесе, транспорттау функцияларын орындайтын рольганг, шынжырлы және кішкене баулы конвейерлер, арқан бойымен жүретін жолдар, жылжымалы баспалдақтар және т.б. Екінші жағдайда – металл кесетін станоктар ағаш, металл жонатын, карусельді, бұрғылайтын станоктар сияқты, басты қозғалысты орындайтын, үздіксіз прокатты стандар механизмдері жатады.
Таралған күш салу механизмдердің статикалық жүктемесін анықтау.
Нақты мысалдар қатарына токтала кетейік. Технологиялық үрдіске сәйкес берілген жолдарда үйілген және талданған жүктерді үздіксіз траснпорттауға арналған конвейерлер (немесе транспортерлер).
Баулы және шынжырлы конвейерлердің айырмашылығы тарту бӛлімінің (бау немесе шынжыр) орындалуына тәуелді. Баулы конвейерде бау тарту және тасу бӛлімінің функцияларын орындайды. Шынжырлы конвейерлерде тасу бӛлімінің түрлері бойынша әр түрі бар болуы мүмкін:
қырғышты, ожаулы, аспалы және т.б.
Тұрақты жылдамдықты ауыстырғанда, жылжымалы тіректе ролик тебу кезінде (жылжымалы баспалдақта болаттан жасалған бағыттаушы, арқан бойымен жүретін жолдарда арқан арқылы жүретін тіректер), бекітілген ролик тебу кезінде (арқан бойымен жүретін жолдарда арқанды тарту, конвейерлердегі бау, рольгангідегі бұйымдар), тербелуге роликтің айналу білігінде үйкеліс күші және кедергі моменті пайда болады.
10
Заманауи конвейерлердің жүк кӛтеріп жылжыту жылдамдығы 6 м/с (ленталы) жұмыс деңгейі 20 000 т/сағ жетеді.
Эскалаторлар сондай-ақ, адамдарды да тасымалдауға арналған машиналар жатады. 1.2 суретте бір жұмышшы сапты эскалатор кӛрсетілген.
Жұмысшы жұлдызша 3 арқылы қозғалысқа келтірілетін, баспалдақтың жұмыс жаймасы шарнирлі екі тұйықталған шынжырмен 2 байланыстырылған.
Тӛменгі жұлдызша 4 тартылыс жүгімен байланысқан. Басқаратын жұлдызша білігі редуктор және шынжырлы беріліс арқылы жетекті қозғалтқышпен байланысқан 5. Эскалатор жетегі жұмысшы және апаттық тежегіштермен қамтылған. Жұмысшы тежегіші тікелей қозғалтқышта, ал апаттық тежегіш басқаратын жұлдызшада орналастырылады (кинематикалық шынжырдың үзілуінде). Эскалатордың тұтқыштары 6 кинематикалық шынжырлар арқылы жетектік қозғалтқышпен қозғалысқа келтіріледі. Эскалатордың тӛсегішінің жылдамдығы 0,45-1 м/с аралығында болады. Жылдамдықтың жоғарғы аймағын кӛтеру, конвеер тӛсегіштің толуына байланысты оның ӛнімділігін арттыра қоймайды және жолаушылардың кіру және шығу кездерінде кедергі етеді.
Арқанды аспалы жолдар таулы аймақтарды, орманды және тоғай аймақтарында гидротехникалық құрылғылар орнату барысында, әсіресе спорт және туризм мақсаттарында аса кӛп қолданыс тапқан.
Қанатты аспалы жолдар негізгі екі түрге бӛлінеді: үздіксіз қозғалысты (кӛпкабиналы) және маятникті (екі кабиналы). Бірінші жағдайда созылмалы арқан үздіксіз қозғалыста болып, ал кабиналары автоматты немесе қолмен басқару кезінде мінгізіп түсіру кезінде жүргізіледі. Екінші жағдайда кабиналар тарту органымен қатаң байланыста болып, бір біріне қарсы бағытта қозғалады. Арқанды жолдың бұл түрі циклдық қозғалыс механизміне жатады.
Кӛптеген жағдайларды маятникті арқанды жолдардың ұзақтығында электр жетегінің циклы 10 мин, яғни қозғалтқыштың қызу жұмыс режімі ұзақтық режіміне жақындайды. Заманауи арқанды аспалы жолдар ұзақ ара- қашықтықтарымен (сағатына 800 жолаушы) және жоғары қозғалыс жылдамдығымен (10 м/с) ерекшеленеді.
11
1.2 сурет – Эскалатор
Рольгангтер (роликті конвеер) түрлі заттарды айналатын роликтер арқылы тасмалдаушы механизм. Металлургия ӛнеркәсібінде тӛсейтін металды тасымалдауда рольгангтер аса кӛп қолданыс тапқан (металл ӛңдейтін станның білдек қапасында жұмысшы, созғыш немесе жұмысшы, тасымалдаушы рольгангтер). Сондай-ақ, рольгангтардың белгілі бір түрлері қайталама-қысқа жұмыс режіміне жатады және циклдық механизмдер қатарына жатады.
Дегенмен статикалық жүктеме сипаттамасы және оны анықтау әдістемелері екі режімге де бірдей. Үздіксіз механизмдер жұмысына тұрақты жүктемемен де бірқатар мысалдар да келтіруге болады.
Бұндай механизмдерге қозғалыс кезінде энергияны шығындайтын, кӛптеген қозғалысқа келтірілген элементтері бар: дӛңгелек, айдын, барабан, жұлдызша және тағы басқа сол сияқтылар тән. Созылмалы заттардың майысуы кезінде де шығындар пайда және олардың негізгі шығындардан кӛптеген есе тӛмен болғандықтан, оларды ескермейді. Қозғалмайтын тіректің дӛңгелектеріндегі жүктің тұрақты жылдамдықпен жылжыту кезінде, қозғалу және тербелу (эскалаторлардығы болат бағдарлаушылар, аспалы жолдардағы тірек аспалары), сондай-ақ бекітілген дӛңгелектердегі тербелістер (аспалы жолдардағы тартушы арқан, конвеер лентасы) арқасында дӛңгелектерде үйкеліс күші және кері әсер иін күші пайда болады.
12
Жалпы жағдайда роликтің қозғалысының кӛлбеу бӛлігінде кедергінің нәтижелі күші былай анықталады:
Fр = c(G + G0 ) cos, (1.2) мұндағы G – транспортталатын жүктің салмағы;
G0 – тарту және тасу элементтерінің ӛзіндік салмағы (роликтердің, арқандардың, баулардың, шынжырлардың және т.б.) Н;
- жазықтыққа қатысты кӛлбеу бӛлігінің бұрышы;
c = p (2f + dp) / Dp – қозғалыс кедергісінің жалпы кедергісі;
f – тербелу үйкеліс коэффициенті, м (болат тіректегі болат ролик тербелісі (0,5 - 0,8) • 1013, роликтегі ыстық металл тербелісі кезінде - 1,5·10-3, суық - 10-3);
- роликтің айналу білігіндегі (тербеліс айналу білігі үшін (0,01-0,03)) сырғанау үйкеліс коэффициенті
dp – роликтің айналу білігі мойынының диаметрі, м;
Dp - ролик диаметрі, м;
p - 1,2 – каток қырының қосымша үйкелісін есептейтін коэффициент (қыры жоқ механизмдер үшін p = 1).
1.3 сурет – Баулы конвейер элементтерінің кинематикалық сұлбасы Баулы конвейерлер және аспалы жолдар үшін резеңкедегі болаттың тербелу үйкеліс f коэффициент ӛлшемін есептеу жолымен анықтау қиын (конвейерлердегі – резеңкелі бау, арқан бойымен жүретін жолдардағы – катоктардың резеңкелі құрсауы). Әдетте, бұл ӛлшем эмпирикалық формуламен немесе берілген тәжірибелі массалық ӛлшеу негізінде қабылданады. Сонымен, әртүрлі конвейер қондырғыларның түрлері үшін келесідей эксплуатациялық шарттар с = 0,02 - 0,08 белгіленген [2]. Негізгі кедергі күшінен Fp басқа, статикалық күш салу қосындысын есептеу кезінде Fc , барабан шкивтері немесе жұлдызшаларындағы үйкеліске байланысты Fб қосымша кедергілерді, сонымен қатар транспортталатын жүкте бойлай
13
құрайтын кедергі Fг және қондырғының қозғалатын бӛлігінің салмағын есепке алу керек.
Бірінші құраушы Fб айналу білігіне түсірілген бірдей әсер ететін күштен тәуелді анықталады. Егер барабанның құлашын тең 180° қабылдасақ және оның ӛзінің салмағын елемесек, айналу білігіндегі үйкелістегі тарту бӛліміндегі күш салу былай анықталады:
Fб=2Тнабdб/Dб, (1.3) мұндағы Тнаб - барабанның жүгіру аймағындағы Н созылған бӛлімнің керілуі;
dб - айналу білігі мойынының диаметрі, м;
Dб - барабанның диаметрі (шкивтің немесе жұлдызшаның), м.
Екінші құраушыға Fг байланысты орынауыстыру жүгі жоғарлау немесе тӛмендеу, келесі түрде анықталуы мүмкін.
Fr=Lу(q+q0)sin , (1.4) мұндағы L –кӛлбеу бӛлігінің ұзындығы, м;
q0 - жүктің ұзындық метрінің салмағы, Н/м;
q – тарту және тасу бӛлімінің ұзындық метрінің салмағы, Н/м.
(1.4) бойынша «+» или «-» белгілері жоғарылау жіне тӛмендеу қозғалысына сәйкес келеді.
Механизмді қозғалысқа келтіруге қажетті тарту күш салуы, механизмнің барлық бӛліктеріндегі нәтижелі қозғалыс күш салу кедергісін анықтағандай анықталады, яғни
Fc= Fpi+Fбi Fri , (1.5) мұндағы i, жолдың 1-ші бӛлігіндегі ӛлшем мәндеріне сәйкес.
Есептеу кезінде тарту күш салу қосындысы және үздіксіз қозғалыстағы жетектік қозғалтқыш механизмнің таралу сипатындағы жүктемесі эпюра керілуін барлық жол бойымен контурлық және нүктелік есептеу әдісінен құрылады.
Мысал ретінде 1.4 – суретте кинематикалық сүлбесі кӛрсетілген конвейердегі эпюра керілуінің тұрғызылуын қарастырайық. Барлық контур, тарту элементімен жасалған (бұл жағдайда бау ретінде), жетектік барабанның (жалпы жағдайда шкивтер және жұлдызшалар) тарту элементінің тӛмен түсу нүктесінен бастап тіксызықты және қисықсызықты бӛліктерге бӛледі, бӛліктердің кездесетін нүктелерін нӛмірлейді (1.4 сурет, а). Контурдың тізбектей айналып ӛтуін нүкте бойынша орындау, жетектің тарту элементінің жоғары және тӛмен бӛліктерінің керілуін, олардың ӛлшемі бойынша жалпы кедергісін, сонан соң, қажет етілген тарту күш салуын анықтайды. Барлық жағдайларда контурдың айналып ӛтуін жетектің екі жағынан да аз керілу
14
нүктесінен бастау қолайлы. Аса кіші керілу ӛлшемі транспорттық қондырғылардың түрінен және олардың жұмыс шартынан тәуелділігінен қабылданады.
Контурдың нүктелік керілуін анықтауда келесі ережелерді қолданады:
керілу тарту элементінің әрбір келесі оның жүру нүктесінде ӛткен нүктенің керілу қосындысына және екі нүктенің арасындағы бӛліктердің кедергісіне тең, яғни:
Ti = Ti-1 + Fi. (1.6)
а – кинематикалық сұлба; б – тартылыстың конвейер бойымен бӛлінуі 1.4 сурет – Баулы конвейер
Тартылыс күші әсерінен туындағын аймақты жетекті барабанның тартқыш элементінің бӛлінген жерінен (лента арқылы) турасызықты және қисықсызықты аудандарға бӛліп, жанасқан нүктелерін номерлейді.
Ауданды тізбектей нүктелерге бӛле отырып, жетектің келу және кету тармақтарының тартылысын анықтап, жалпы кедергі есептелінеді.
Тартылысты есептеу барысында келесі ережені пайдаланған жӛн:
Ti = Ti-1 + Fi . (1.7)
Қарастырылып отырған мысал үшін (1.4 сурет) минималды керілу барабанға Б қозғалтқыш орнату кезінде, 1 және 3 нүктелерінде орын алуы мүмкін. Егер 1-2 және 2-3 бӛліктерінде (Gо,1-2+С0,2-3)cos, - тең кедергі, Gо,2-3sin 2-3 шартталған кӛлбеу бӛлігіндегі күш салуына қарағанда үлкен болып шықса, онда минималды керілу 1 нүктеден орын алады, яғни T1= То (алғашқы керілу). Басқа нүктелерде керілу тӛмендегідей болады:
T1 = T0;
T2 = T0 + G0,1-2;
T3 = T2 +cG0,2-3 cos - L2-3 q0 sin;
15 T4 = T3 + cG0,3-4 cos;
T5 = T4 +2T4 dб /Dб;
T6 = T5 + c(G0,5-6 + G5-6 ) cos ; (1.8) T7 = T6 + c(G0,6-7 + G6-7 ) cos + L6-7 (q + q0 )sin;
T8 = T7 + c(G0,7-8 + G7-8 ) cos; T1 = T8 +2T8 dб /D.
Контур бойынша керілу ӛлшемінің ӛзгеру сипаттамасын диаграмма түрінде салуға болады (1.4, б сурет), ондағы абцисса осінде – конвейердің жолының бӛліктерінің ұзындығы масштабта қалдырылады, ал ордината осінде – керілу ӛлшемі (бӛліктердің ұзындықтары бұрылу пунктінде нӛлге теңестіріліп алынады).
Тұрғызылған диаграммадан аса кӛп керілу конвейердің жоғарғы жұмыс бӛлігінен орын алатынын байқауға болады. Сондықтан осы жерде, келесі аса кӛп жүктелген бӛлік, жетектік қозғалтқыштың қондырылуы жеткілікті.
Статикалық күш салу,
Fc = T1 – T0
тең, (1.1) сәйкес жетектік қозғалтқыштың қуатын есептеу негізіне енгізілу керек.
1.2 Жинақталған кҥш салудағы ҥздіксіз қозғалыстың механизмі Тұрақты жинақталған жүктемелі үздіксіз қозғалыс механизмдерінің мысалдарына, металл кесетін станоктардың механизмдері (мысалға, ағаш және темір жонатын, тербелмелі, серпімді және т.б.), үздіксіз прокаттық стандар механизмдері жатады.
1.5 сурет – Ағаш және металл кесетін қайта ӛңдеу. Күш салудың таралуы
16
Станоктағы қайта ӛңделетін, металл кесетін станоктарды дайындап беру, керекті форманы және шаманы дайындауға қатысты құралдың кесетін жиегіндегі ауысумен іске асырылады. Металл кесетін станоктардағы қайта ӛңделу түрінен тәуелді негізгі қозғалыстар әртүрлі әдісте жасалады. Мысалы, ағаш және металл кесетін қайта ӛңделу жағдайында бұл дайындаудың айналу қозғалыс байланыстыруы – басты қозғалыс және құралдың бастау қозғалысы – беру қозғалысы. Ал серпіліс кезінде құрал қозғалысы айналмалы және қозғалмайтын дайындау кезінде бастау сипаттамалы.
Бұйымның 1 ағаш және темір кесу арқылы қайта ӛңдеу процесінде (1.5- сурет) күш салу пайда болады, құралдың кесетін 2 жиегіне кейбір бұрышпен қойылған. Бұл күш салу 3 құрамнан тұрады:
а) тангенсиалды FZ немесе жетектің басты станогымен қабылданған кесу күш салуы, дайындау бекітілген шпиндел жетегінен;
б) суппортқа (кесетін құралды) қысым түсіретін радиалды Fу;
в) ӛстік FX немесе тікелей беру механизмімен жеңіп шығатын беру күш салуы.
FZ(H) күш салуын және VРЕЗ (м/с) кесу жылдамдығын есептеу үшін, эмиприкалық ӛрнектер [4] қолданылады:
FZ=9.81CFtXFSYFVnРЕЗ ; (1.9)
60 .
S t T
с
x
рез m (1.10) CF, CV – қайта ӛңделген материалдың қайта ӛңделу түрін және кесіндісін сипаттайтын коэффициенттер;
t – кесу тереңдігі (1.5 сурет), мм;
S – бұйымның бір айналымдағы кескіш ауысуы, мм/айналым;
T – кескіш беріктілігі (екі жона бастау арасындағы жұмыс уақыты), мн;
m, n, XF, XV, YF, YV – қайта ӛңделген металдың қасиеттеріне, кескіш материалына және қайта ӛңдеу түріне тәуелді кӛрсеткіштер.
Барлық жағдайлар қатарында (1.9)-ғе сәйкес FC = FZ болғанда анықталған жылдамдық, күш салу және кесу қуаты берілуі мүмкін.
(1.9) мен (1.10) ӛрнектері кесетін құралдың тек анықталған жону шарттарында қолданылады. Бұл шарттардан ауытқу болып жатқан жағдайда түзету коэффициенттерін енгізу қажет.
Айта кетсек, ӛлшемі бойынша үлкен жылдамдықтарға кесу күш салуының аз мағынасы сәйкес келеді. Бұл кесу қуатының үнемі тұрақтылығына әкеліп соғады. Сонымен қатар, 10 минуттен кӛп жұмыстың жалғастыру режімі бұйымның қайта жасалу кезінде орын алады. Тұрақты жүктемелі үздіксіз қозғалыс механизмдерінің тобына, металл және ағаш жонатын станоктарды апаруға соңғы жағдайлар мүмкіндік берді.
17
Бірақ, жалпы жағдайда қайта ӛңделген, жай геометриялық ӛлшемдер және операциялар (ӛткелдер) келтірілген бӛлшек эскизі негізінде, бұйым үшін станда орындалатын, кесу тереңдігі және жіберуі есептелген күш салуды FZ
және қуатты РZ анықтайды, және жүктемелік диаграммасын тұрғызады.
Станок жұмысындағы үзіліс бӛлшекті орнатуға және алуға, мӛлшерін ӛлшеуге уақытты еске алады және т.б.
Нақты операциялар жүргізетін бӛлшек эскизі негізінде: мысалға, - жону, - цилиндр бетін үшкірлеу және т.б.
Әрбір оперция үшін S, t, V, F, демек Рc да беріледі.
Жүктемелік диаграмма бойынша, негізінде, мысалға, орташа шығын немесе эквивалентті қуат әдістері қыздырылуы бойынша таңдалып алынған қозғалтқышта, ал сосын артық салмақ қабілеттілігімен тексеріледі.
Радиалды күш салу FY мен ӛстік күш салу FX бір-біріне ұқсас анықталады (1.9).
Жетек жіберуін жеңіп шыққан жиынтық күш салу, мынаған тең:
) ( Z Y
П FX F F
F . (1.11) Жетек жіберілуінің қуаты Рп (кВт), мынаған тең:
103
П
П П
k F
P (1.12) немесе
2 , 10
60 6
F S
k
P П
мұндағы Vп – жіберу жылдамдығы, м/с;
ω – қайта ӛңделген бұйымның бұрыштық жылдамдығы, рад/с.
Жіберу жылдамдығы Vп кесу жылдамдығынан Vрез аса кӛп кіші болғандықтан, жіберу қуаты Рп кесу қуатынан PП 0,0010,01PC елеулі кіші.
Технологиялық немесе машиналық уақыт тӛмендегідей анықталады:
nS ,
tM l (1.13)
мұндағы I - ӛту ұзындығы, мм;
п - бұйымның бір минуттағы айналым саны;
S - жіберу, мм/айналым.
Ӛрнектен байқағанымыздай (1.13), кесу жылдамдығының ғана үлкеюуінен емес, жіберудің үлкеюінен уақыттың tM қысқаруы мүмкін. Соңғы жағдай соңғы уақыттарда күштік кесілуі деп аталатын металдардың таралуымен байланысты.
18
Ағаш, металл жонатын қайта ӛңдеуде ұқсас күш салу сұрақтары қарастырылуы мүмкін және бұйымның бұрғымен тесілуінде 1 (1.6 сурет), мұндағы кесетін құралға 2 бір уақытта екі қозғалыс, жұмыс беріледі: бастысы – 3 (бұрғының айналуы) және жіберілу (бұрғының бойлай ауысуы).
Кесу жылдамдығы мен бұрғылау кезіндегі күш салу, [4]-те келтірілген ӛрнектер бойынша анықталады.
Тұтас қатар жағдай үшін келтірілген механикалық қозғалыста бір-біріне байланысы жоқ секциялар (үлкен бойлықты конвейер), бір секциялы конвейердегі тарту бӛлімінің керілуін азайту үшін жетектік қозғалтқыштың қуатын тӛмендету үшін және т.б. тұрақты (таралу негізі) жүктемелі үздіксіз қозғалыс механизмінде кӛп қозғалтқышты электржетегі қолданылады.
Осыдан кейін жеке жетектік қозғалтқыштың таралу жүктемесінде және жылдамдық келісімі бойынша айналымда сұрақтар туындайды. Әсіресе, үлкен мәндер бау, арқан, шынжыр, және т.б. арқылы жетектің механикалық байланысы осы сұрақтарды қанағаттандырады.
Айтқан шынжырлы және кішкене баулы конвейер мысалын түсіндірейік. Бұл жағдайда барабанның айналу білігін және конвейердегі жұмыс істемейтін бӛлігіндегі үйкелісті қолданбаймыз.
Бір қозғалтқышты жетекте максималды керілу жетектік жұлдызша кірісінен орын алады: Т1 = Т0+FC. Бұл кезде қозғалтқыш күш салу FC. ӛлшем шығуынан таңдалынады. Екінші қозғалтқышты орнату кезінде, олардың механикалық сипатын шамалаған ұқсастық және жылдамдық теңдігі күшіне қарай 2-нүктедегі қозғалтқыш жұлдызша 1 және 2 нүктеге тең таралады. Бұл жағдайда максималды керілу жұлдызша шығуында 1 Т1˝=Т1 - FC /2 тең болады.
Үшінші қозғалтқышты қосқанда (жұлдызша 3) максималды керілу Т1˝=Т1-2FC/3 тең болады, салыстырмалы түрде шынжырлы конвейерде бірқозғалтқышты түрдегі жетекте азайған болады. Қозғалтқыш қабылдауына қарай күш салу да аз болады, яғни бірлік қуаттан жетектік қозғалтқыш аз болуы мүмкіндігі таңдалынады. Сәйкесінше конвейер жолында керілу теңдігін таңдап алынған 2 және 3 жұлдызша орнықтылығының орнындағы жүгірушілер бӛлігінен алуға болады.
1.6 сурет
19
Керілу басқаша кӛпқозғалтқышты жетекті баулы конвейерге қолданған жағдайда таралады. Қозғалысқа бір ғана барабанды қолданса, онда оның қозғалтқышы толық күш салу FC мен ӛсетін моментті MC. қабылдайды.
Баудың аса кӛп керілуі барабанның жүгірушілер бӛлігінен орын алады, FC + T0 тең болады. Барабан мен баудың керілу арасы Т0 тең. Қосымша барабан қозғалтқыштарды қосқан кезде сипаттамасы бойынша жұмысшы нүктелері жылжиды. Бұл кезде барабан қозғалтқыштарының моменті 1/2Мс тең болады. Барабан мен керілу аралығы T0 + FC/2 тең, ал келесі барабандармен аралығы T0 тең болып қала береді. Біруақыттылық жетекте үш барабан және оның қозғалтқыштары моментті 1/3МC ӛсіреді. Барабан мен керілу аралығы T0+FC, ӛзгермей қалады, барабандар арасы 2/ЗFC+T0 және 1/3FC+T0 тең болады.
Осындай түрде, баулы конвейерде кӛпқозғалтқышты жетек әр қозғалтқыш қабылдауда күш салуды тӛмендетеді. Бірақ та, жұмысшы бӛлігінде керілу ӛзгеріссіз қалады және жұмыс істемейтін бӛлігінде үлкейе береді. Керілудің баулы барабанды жоғарылау және тӛмендеу бӛліктері арасындағы айырмашылығы біршама азаяды, бұл, әрине, баулы барабанның қоршап алу шартын жақсартады және соңғы бастапқы керілуін азайтуға мүмкіндік береді.
Қарастырылған мысалдарда жетектік қозғалтқыштардың орнатылған қуат бірлігінің тӛмендетілуі орын алды. Олардың сипаттамалары ұқсас болар деп болжанды. Қаталдықтары бірдей емес сипаттамалы қозғалтқыштарды қолданған жағдайда, қозғалтқыштар бірдей қосылмайды. Сонымен, жетектік қозғалтқыштардың жүктемесі механикалық сипаттамаларының қатаңдығына пропорционал бӛлінеді. Егер қарастырылып отырған үздіксіз қозғалыс механизмдерінің класы ұзақтық режімде жұмыс істесе, онда байқағанымыздай, кез келген қозғалтқыштың артық жұмыс істеуі мүмкін емес. Механикалық сипаттамалардың ұқсамайтынынан оларды теңестіру арқылы құтылуға болады, асинхронды фазалық роторлы жетектік қозғалтқыш ретінде, тұрақты ток қозғалтқыштарын немесе сырғумуфталы қысқатұйықталған асинхронды қозғалтқышты қолдану кезінде болуы мүмкін.
Аз қуатты конвейер жағдайында жоғары сырғуасинхронды қозғалтқышты қолдануы мүмкін.
1.7 сурет – Шынжырлы конвейердегі кӛп қозғалтқышты электржетек: жетектік жұлдызшалар арасындағы күш салудың таралуы
20
Егер кесік баудың тартып тұрған бӛлік ӛзгерісі соңғы қатаңдық керілу ӛлшемінен тәуелді болса, жетектік қозғалтқыштар арасындағы жүктемелер таралуы күрделілене түседі. Баулы конвейердің екі қозғалтқышты жетектің мысалына қайта келеміз. Т1 керілу Т2 керілуден үлкен болғандықтан, 1 барабандағы бау тығыздығы 2 барабандағыға қарағанда кіші, яғни γ1 < γ2. Тарту бӛлігіндегі секундтық кӛлем тығыздығы сақталған жағдайда:
const Q
Q
1
1
1
2
2
2
(1.14) тіпті бірінші жақындасуда (1 және 2 барабандардың құлашында Q1 және Q2баудың кесік ұқсастықтары) бау жылдамдығының ауыспалылығының теңсіздігіне әкеліп соғады, яғни, V1≠V2. Және де V1>V2. Және де Q1 және Q2
кесіктері бір-бірінен (Q1<Q2, T1>T2) ерекшеленеді, ол барабан кірістеріндегі 1 мен 2 (V1>V2) бау ауыспалылығының сызықты жылдамдық теңсіздігінде байқалады, демек барабан айнылымдағы бұрыштық жылдамдық теңсіздігі мен жетектік қозғалтқыш ω1 > ω2, сондықтан V1= ω1Rб және V2 = ω2Rб - барабан радиусы 1 және 2 (оларды бірдей деп аламыз). (1.14) ӛрнекте бау қалыңдығы есепке алынбайды. Жұмыстың қарастырылған ерекшеліктері кӛпқозғалтқышты электржетектің орнатылған процестерде жетектік қозғалтқыштар арасындағы жүктеменің таралу сипаттамасында байқалады.
а - кинематикалық шынжырлы бӛлік;
б - элетржетектің механикалық сипаттамасы.
1.8 сурет
ω2 және ω1 бұрыштық жылдамдықтарының қатынастары
1 2
. (1.15)
Қозғалтқыштардың механикалық сипаттамалары бірегей және түзусызықты деп күтеміз (1.8 б сурет, 1,2 қисықтары). Бұл жағдайда
s1+s2=2sн , (1.16)
