Узнай больше

Выберите список(-ки):

Контрольные, курсовые, дипломные работы жд техникумов
 banerputeetz2

Электромеханический привод путевых машин, расчет параметров

Электромеханический привод путевых машин

Электромеханический привод путевых машинЭлектромеханический привод путевых машин, устройство, расчет параметров. На путевых машинах нашел широкое применение электромеханический привод рабочих органов и вспомогательного оборудования. Он содержит электродвигатель, передаточный механизм и аппаратуру управления.

В качестве передаточного механизма используется зубчатый редуктор, если требуется преобразовать вращательное движение вала электродвигателя – соответствующий винтовой или рычажный механизм.

В зависимости от назначения, кинематических и динамических характеристик приводимого механизма, условий его работы, габаритных ограничений, экономических и экологических требований применяется электрический привод постоянного или переменного тока.

Электромеханический привод путевых машин постоянного тока применяется в основном в тех случаях, когда требуется производить плавное и в широком диапазоне регулирование скорости движения приводимого устройства или механизма.

Такой привод, прежде всего, используется в качестве тягового на многих машинах, так как позволяет получать рациональную тяговую характеристику: в начале движения, когда требуется преодоление инерции и разгон машины, сила тяги максимальна, а по мере ускорения она уменьшается.

Электромеханический привод путевых машин постоянного тока используется на путеукладочных машинах, для привода роторов снегоочистителей и сетчатых лент центробежного грохота щебнеочистительных машин.

В тяговом приводе применяются в основном электродвигатели с последовательным включением обмотки возбуждения и обмотки якоря. Они имеют мягкую механическую характеристику, но если сбросить нагрузку, то начинают ускоряться вразнос.

В тяговом приводе включение электродвигателя без нагрузки исключено. Если во время работы механизма требуется поддерживать стабильную скорость вращения ротора на разной частоте его вращения, то применяются электродвигатели последовательного или параллельно-последовательного возбуждения (смешанного).

Регулирование скорости вращения электродвигателя постоянного тока достигается путем изменения напряжения питания, тока в обмотках возбуждения. Плавный разгон электродвигателя постоянного тока обеспечивается переключением сопротивлений в силовых цепях (рис. 1 а).

Разгон начинается с пускового момента M1 по характеристике с максимальным включенным пусковым сопротивлением. Когда момент снижается до величины M2, сопротивление уменьшается и двигатель переходит на другую характеристику разгона.

После последовательного отключения всех сопротивлений двигатель выходит на естественную характеристику с работой в установившемся режиме, характеризуемом моментом M0.

При одновременном регулировании обмотки возбуждения генератора достигается разгон с плавным ускорением за счет увеличения числа переключений (рис. 1, б).

Механические характеристики электропривода

Рис. 1 Механические характеристики электромеханический привод путевых машин: а – постоянного тока; б – системы генератор – двигатель с дополнительным регулированием возбуждения генератора; в – переменного тока с асинхронным короткозамкнутым двихетелем; г – переменного тока с асинхронным электродвигателем, имеющим фазный ротор

В тех случаях, когда исполнительный механизм не требует регулирования скорости вращения, необходимо применять электродвигатели переменного тока.

На путевых машинах в основном применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, когда их запуск и работа производятся по естественной механической характеристике (рис. 1, в), и электродвигатели с фазным ротором, позволяющие реализовать плавный разгон за счет временного подключения пусковых сопротивлений (рис. 1, г).

По сравнению с электродвигателями постоянного тока асинхронные электродвигатели имеют жесткую механическую характеристику, что позволяет им стабильно работать с заданной скоростью, имеют более простую систему управления через магнитные пускатели, при одинаковой мощности меньшую массу и габариты, сокращают количество дефицитной меди.

Асинхронные электродвигатели переменного тока применяются для привода виброплит, привода выгребных цепей и грохотов щебнеочистительных машин, рабочих органов снегоуборочных машин, привода насосов насосных станций и др.

Частота вращения вала при соответствующем конструктивном исполнении электродвигателя может изменяться ступенчато путем переключения числа пар полюсов, или непрерывно за счет изменения частоты питающей сети.

В последнем случае режим пониженной скорости вращения вала должен быть кратковременным, так как устойчивая работа электродвигателя реализуется только на номинальной частоте.

При работе электродвигателя происходит преобразование электрической в механическую энергию, которое сопровождается потерями энергии, выделяемой в виде тепла. Часть тепловой энергии рассеивается в окружающей среде, а часть приводит к нагреванию электродвигателя.

Поэтому при выборе мощности двигателя анализируются условия его нагрева. При любом режиме работы перегрев не должен превышать допустимых значений. В расчетах рассматриваются следующие режимы работы электродвигателя.

Продолжительный номинальный режим, при котором электродвигатель длительное время нагружен постоянной нагрузкой N1 (рис. 2, а) или изменяющимися во времени нагрузками N1, N2, N3 (б).

При этом температура нагрева достигает установившегося значения tуст (в), поддерживается в течение работы, а после остановки двигатель полностью охлаждается до температуры окружающей среды.

Время переходных процессов должно быть пренебрежимо мало по сравнению с продолжительностью работы. В этом режиме работают приводы конвейеров, виброплит, вырезных устройств балласта.

Графики нагрузки и кривые нагрева электродвигателя

Рис. 2 Графики нагрузок и кривые нагрева электродвигателя при различных режимах работы: продолжительный с не изменяющейся (а) и изменяющейся (б) нагрузками и кривая из-менения температуры (в); кратковременный режим нагрузки (г) и кривые изменения температуры (д); повторно-кратковременный режим (е) и кривые изменения температуры (ж); к определению допускаемой нагрузки двигателя постоянного тока (з)

Мощность электродвигателя рассчитывается по мощности Nп, кВт, потребляемой механизмом с учетом КПД передачи h: , кВт.

Электромеханический привод путевых машин, устройство, расчет параметров

В случае переменной во времени нагрузки определяется эквивалентная мощность, кВт (рис. 2, б):

Электромеханический привод путевых машин, устройство, расчет параметров

При необходимости аналогично определяется эквивалентный ток Iэ, А или вращающий момент Mэ, кН/м.

После выбора по каталогу электродвигателя ближайшей большей мощности проверяется его перегрузочная способность. Нагрузки, возникающие при разгоне или торможении (если торможение осуществляется двигателем) определяются из динамического анализа исполнительного механизма.

Например, для электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением кратковременная нагрузка при работе не должна превышать (4,0 – 4,5)Mн, а в момент пуска – (5,0 – 5,5)Mн. Для асинхронных электродвигателей, у которых при перегрузке значительно возрастает пусковой ток, момент не должен превышать (1,7 – 1,8)Mн.

Расчетная температура окружающей среды не должна превышать  35° С. При большей температуре нагрузку расчетную нагрузку следует уменьшать.

Кратковременный номинальный режим. При работе температура электродвигателя не успевает достигнуть установившегося значения, а после отключения происходит полное охлаждение электродвигателя. Расчетная длительность рабочего периода составляет 15, 30, 60 или 90 мин.

В этом режиме максимальная температура в конце цикла не должна превышать значения для продолжительного номинального режима. Режим характерен для приводов механизмов установки рабочих органов в рабочее или транспортное положения с возможными непродолжительными включениями при работе.

Для электродвигателя постоянного тока допускаемая кратковременная нагрузка по току может быть предварительно определена по эмпирической зависимости (рис. 2, з) кратности токов I/Iчас от времени работы (I, Iчас – расчетный нагрузочный ток и допустимый в течение одного часа ток).

Если известна постоянная времени нагрева, то расчетная температура, °С (рис. 2, в, д):

Электромеханический привод путевых машин, устройство, расчет параметров

где tуст – установившаяся температура нагревания в продолжительном номинальном режиме, °С; t – время работы электродвигателя, мин; T – постоянная времени нагревания, по физическому смыслу равная времени нагревания электродвигателя без его теплообмена с окружающей средой, мин.

Повторно-кратковременный режим. В нем электродвигатель попеременно включается в период tрп и  выключается в период пауз tц. Температура нагрева не успевает достигнуть установившегося значения при включениях и не успевает произойти полное охлаждение двигателя.

Режим характерен для электромеханический привод путевых машин циклического действия, прежде всего, для путеукладчика. Такой режим характеризуется относительной продолжительностью включения:

Электромеханический привод путевых машин, устройство, расчет параметров

Стандартные относительные продолжительности включения, для которых приводятся данные в каталогах по электродвигателям, составляют 15, 25, 40 или 60%. Продолжительность цикла должна составлять не более 10 мин.

Данные по продолжительности включений и пауз получаются из циклограммы работы машины, привязанной к технологии выполнения работы.

При расчете мощности электродвигателя вначале находят среднюю мощность, кВт (рис. 2, е):

Электромеханический привод путевых машин, устройство, расчет параметров

 Далее по этому же графику определяется фактическая относительная продолжительность включения:

Электромеханический привод путевых машин, устройство, расчет параметров

После округления до ближайшего стандартного значения ПВ (15, 25, 40 и 60 %) определяется мощность электродвигателя:

Электромеханический привод путевых машин, устройство, расчет параметров

В случае замены электродвигателя мощностью N1, кВт с данным значением ПВ1% на электродвигатель с другим значением ПВ2% допустимая мощность последнего, кВт:

Электромеханический привод путевых машин

Во всех расчетных случаях, производится оценка перегрузочной способности электродвигателя по пусковому моменту.

Промышленность выпускает электродвигатели разных конструктивных исполнений, что позволяет рационально компоновать электропривод с учетом реальных условий его применения.

На путевых машинах для питания силового электропривода переменного трехфазного тока используется напряжение 220В или 380В, а для питания электропривода постоянного тока – 220В.

Электродвигатели постоянного тока напряжения 24В используются для приводов систем автоматики и некоторых вспомогательных устройств.

Механические передачи, являющиеся одной из составляющих частей электропривода, примененные на путевых машинах, отличаются разнообразием.

Помощь студентам железнодорожникам

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Яндекс
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal

Оставить комментарий

Место вашей рекламы