книги / Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов

Как следует из рис. 1.7, усилия в трансмиссии и тяговом органе при торможении конвейера с предохранительной муфтой склады­ ваются из усилий, возникающих на двух этапах: до начала и после начала защитного срабатывания муфты. При определении началь­ ных условий второго этапа в зависимости от способа ограничения нагрузок к значению усилия или скорости, заданному настройкой защиты, необходимо приравнять выражение, описывающее измене­ ние соответственно усилия S (t) или скорости v (t) при движении на первом этапе, найденное из уравнения (1.60). Получаемые таким

Рис. 1.7. Характер действия предохранительной муфты при огра­ ничении нагрузок:

а — по скорости; б — по усилию

образом уравнения используются для определения времени совмест­ ного движения системы tp (до начала срабатывания муфты). При этом определяются также величины усилия Sp и скорости иру соответ­ ствующие времени tp и определяющие начальные условия уравнения движения на втором этапе (после срабатывания).

Для муфт вида А на втором этапе уравнение движения записы­ вается в виде

где пг2 — масса ведомых частей конвейера.

Усилие 5р для упрощения расчета может быть принято постоян­ ным, находящимся на уровне одной из вертикальных пунктирных

Решая уравнение (1.70)! получим следующее выражение для определения усилия в тяговом органе после срабатывания муфты:

Максимальное усилие в тяговом органе возникает в момент остановки ведомой части привода конвейера. Время ее движения, т. е. время изменения скорости от ир до нуля,

Для муфт вида Б уравнение движения на втором этапе имеет вид

Начальные условия уравнения (1.73) могут быть приняты такими же, как и для уравнения (1.70).

Решая уравнение (1.73), получим следующее выражение для определения усилия в тяговом органе после срабатывания муфты:

Время движения ведомой части привода конвейера при изменении скорости от ур до нуля, необходимое для нахождения максимальной величины усилия в тяговом органе, определится из формулы:

Точность настройки предохранительных муфт любого типа можно охарактеризовать коэффициентом точности срабатывания кт. Для муфт первой группы

Smax

КSmin *

где Smax и Smin — наибольшее и наименьшее усилие, передаваемое муфтой.

Управляемые муфты и некоторые виды самоуправляемых харак­ теризуются дополнительно временем запаздывания £заж при сраба­ тывании, которое определяет быстродействие муфты и равно времени совместного движения системы с момента поступления импульса на срабатывание до расцепления муфты (для муфт вида А — до пере­ хода на характеристику Sр).

Для управляемой муфты, автоматически отключаемой при пере­ грузках, например, кт отражает величину области разброса пара­ метра, по которому производится отключение, и его пропорциональ­ ность скорости; £зап включает в себя время срабатывания реле и время расцепления муфты. Если £зап мало по сравнению с общим временем движения системы при торможении, можно принять, что разъединение трансмиссии происходит мгновенно по истечении вре­ мени запаздывания.

Изложенное позволяет принять определенный порядок расчета усилий при заклинивании тягового органа конвейера, снабженного предохранительной муфтой. Расчет необходимо производить в сле­ дующей последовательности.

I. Построить механическую характеристику электродвигателя привода (см. рис. 1.4). Определить величины: m, m2, гх, г2, v0, S0 vKp, £ni> Sp. Задаться значением с. Вычислив значения dm и гЦАт2, определить, по каким выражениям: (1.62) и (1.64) или (1.63) и (1.65) необходимо вести расчет усилий и скорости на первом участке.

II. Определить, к какой группе и виду относится данная муфта. Для муфт первой группы определить скорость уи, при которой подается импульс на отключение муфты или начинается изменение характеристики муфты. Для муфт второй группы определить уси­ лие Sр, при котором начинается разъединение муфты. Величины vn

иSр устанавливаются с учетом коэффициента &т.

III. Для муфт первой группы продолжить расчет следующим образом.

1) Подставляя в левую часть уравнения (1.64) или (1.65) вели­

чину ип, определить время движения системы от начала торможе­ ния до подачи импульса на отключение. Трансцендентные уравне­ ния (1.64) и (1.65) решаются графически;

2) подставляя в левую часть уравнения (1.64) или (1.65) величину i;Kp, определить значение времени t± движения системы от начала торможения до достижения скорости i;Kp;

3) определить время tp движения системы от начала торможения до полного расцепления муфты (для муфт вида А — до перехода муфты на характеристику £ р)

*Р = *« + *э

4) при tp < tx определить, подставляя значение tp в выражение (1.64) или (1.65), величину скорости vp. Далее:

для муфт вида А из выражения (1.71) найти максимальное уси­ лие в тяговом органе; время t2 при этом надо предварительно найти

продолжить следующим образом.

1) из уравнения (1.62) или (1.63) определить время tp движения в устойчивой части характеристики, подставив в левую часть урав­ нения значение усилия Sp. По выражению (1.64) или (1.65) опре­ делить vp;

2)из уравнения (1.64) или (1.65), подставляя в его левую часть величину i;Kp, определить время t1 движения в устойчивой части характеристики от начала торможения до достижения скорости укр;

3)определить величину 5 Х, подставляя в выражение (1.62) или

(1.63) значение времени tx;

4) при tp < tx;

для муфт вида А определить из выражения (1.71) максимальное усилие в тяговом органе; время t2 при этом необходимо предвари­ тельно найти по формуле (1.72);

для муфт вида Б определить из выражения (1.74) максимальное усилие в тяговом органе; время t2 необходимо предварительно найти по формуле (1.75);

5) при tp > {vp < укр), подставив в левую часть уравнения (1.66) значение Sp, определить время At2 движения конвейера от скорости икр до начала относительного скольжения ведущей и ведо­ мой частей муфты при ее срабатывании. Затем из выражения (1.67), подставляя в него At2, определить vp.

Далее произвести расчет по пункту IV.4 с учетом того, к какому виду относится данная муфта.

§ 3. ДИНАМИКА ПРОЦЕССА ПУСКА

Для установления характера изменения и величин нагрузок в трансмиссии и тяговом органе конвейера при пуске необходимо знать динамические характеристики машины (моменты инерции, жесткость валопровода и тягового органа, усилия, развиваемые приводом и т. д.), а также характеристики сил сопротивления движе­ нию тягового органа. Характеристики привода могут быть с некото­ рым приближением получены расчетным путем и уточнены экспери­ ментально при лабораторных испытаниях.

При исследовании электропровода обычно пренебрегают влиянием переходных электромагнитных процессов в электродвигателе и в ка­ честве расчетного принимают момент, развиваемый двигателем, соответствующий его статической механической характеристике.

Значительно большие трудности вызывает определение сил внеш­ него сопротивления. Для забойного скребкового конвейера точное определение этих сил практически невозможно, в связи с чем при теоретическом анализе процесса пуска скребкового конвейера его

представляют в виде системы с дискретными параметрами, тогда как ленточный конвейер — в виде системы с распределенными пара­ метрами [2, 6].

Скребковый конвейер

Одноприводный скребковый конвейер можно представить как систему с двумя массами (рис. 1.8, а): масса пъ1 — приведенная по методу Рэлея масса тягового органа и присоединенного к нему груза, ведомая в процессе пуска; т2 — приведенная масса ротора двигателя и элементов передачи, ведущая в процессе пуска. Такая же расчетная схема может быть принята и при рассмотрении пуска

тягового органа, и использовать расчетную схему, приведенную на рис. 1.8, а.

Пуск одноприводного конвейера при отсутствии в его приводе пусковой муфты можно условно разделить на три этапа:

1) ускоренное движение ротора двигателя и элементов трансмис­

сусилием статических сопротивлений;

3)пуск тягового органа конвейера.

-Скорость ротора после выбора зазоров в передаче на первом этапе, если принять движение равноускоренным,

яле)

где фо — суммарный приведенный зазор в системе, складывающийся из зазоров в зубчатых передачах, шлицевых и шпоночных соединениях, а также между приводной эвездочкой и тя­ говым органом; его величина зависит от точности обра­ ботки и степени изношенности деталей;

муфты ускоренное движение за счет зазоров в передаче и деформации трансмиссии будет получать ведомая часть муфты (рис. 1.8, б).

Если принять скорость ротора двигателя в процессе пуска постоянной и изменение момента, передаваемого муфтой после вклю­ чения, линейным во времени, то скорость, которую приобретает ведомая часть муфты за счет выбора зазоров в трансмиссии, опре­ делится формулой

(1.80)

где а — коэффициент, характеризующий скорость нарастания пере­ даваемого муфтой усилия SM= ос£;

т2 — приведенная масса ведомой части муфты и деталей транс­ миссии.

На основании изложенного, решая (1.79), можно получить

где

c (wl + wS>). miт’2 '

А

а

сс—m2p2vx

Максимальные нагрузки возникают в трансмиссии и тяговом органе конвейера в случае «несостоявшегося» пуска при полном заклинивании тягового органа. Уравнение движения, описывающее этот процесс для привода с жесткой муфтой, имеет вид (1.77).

Решая уравнение (1.77) при начальных условиях

соответствующих этому случаю, получим выражение для определе­ ния максимального усилия:

Из (1.79) следует, что увеличение массы т1 приводит к росту динамических нагрузок при пуске. Например, для конвейера СК-38 в результате увеличения массы тх в 2 раза динамическая составля­ ющая усилия увеличивается на 30—40%. При нормальной работе забойного конвейера в условиях выемочного участка увеличение загрузки конвейера не может увеличить массу т1 более чем в 1,5— 2 раза. Однако в отдельных случаях может произойти и более зна­ чительное увеличение массы тх. При отсутствии напряжения на зажимах двигателей, недостаточном заполнении или отсутствии масла в турбомуфтах противоположного привода величина тх может

возрасти в 5—6 раз [и 'более, что вызывает значительное ухуд­ шение динамических условий пуска.

Случай пуска двухприводного конвейера СП-64 длиной 120 м с жесткими муфтами при отключенном двигателе хвостового привода иллюстрирует осциллограмма, представленная на рис. 1.9(, а. Для сравнения приводится осциллограмма пуска этого же конвейера при работе обоих приводов (рис. 1.9, б).

Как видно из осциллограмм, пусковой процесс сопровождается резким увеличением динамических нагрузок в трансмиссии, и тя­ говом органе. Максимальные значения усилия в тяговом органе и крутящего момента в трансмиссии при пуске конвейера одним при­ водом почти в 8 раз превысили соответствующие значения при пуске двумя приводами. Время достижения хвостовым приводом устано­ вившегося движения превышает 10 с, в то время как для голов­ ного привода оно составляет 1,2 с.

Ленточный конвейер

Уравнение движения при пуске ленточного конвейера (если представить его в [виде упругого стержня) можно записать в виде

(1.83)

где |д, — коэффициент ^затухания колебаний в ленте.

В. И. Лескевичем в "результате решения уравнения (1.83) полу­ чены выражения для расчета динамических усилий в ленте. В слу­ чае малого первоначального натяжения ленты или при установке грузового натяжного устройства максимальные динамические уси­

хронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором типа двой­ ной ',беличьей клетки),

(1.84)

где

пьп — приведенная |масса привода;

I — длина тягового органа конвейера;

р— погонная масса ленты;

—усилие, развиваемое двигателем на |приводном (барабане, соответствующее разности движущего момента и момента сопротивления;

б

Рис. 1.9. Осциллограммы процесса пуска двухприводного скребкового конвейера

J, 2 — скорости электродвигателей, соответственно головного и хвостового привода; 3 — на­ пряжение сети; 4 — Iкрутящий момент на валу звездочки головного привода; 5 — ток элек­ тродвигателя головного привода; б, 7 — усилия соответственно в правой и левой ветвях тягового органа конвейера; 8 — нулевая линия напряжения сети и скорости хвостового привода; 9 — нулевая линия крутящего момента и скорости головного привода; Ю — ток

электродвигателя хвостового привода