Keuze uit elektrische aandrijving voor transportbanden

Ondanks de grote ontwerpdiversiteit van transportbanden, kunnen ze bij het kiezen van een elektrische aandrijving worden gecombineerd tot één karakteristieke groep. Allereerst moet worden opgemerkt dat deze mechanismen vanwege technologische omstandigheden meestal geen snelheidsregeling vereisen.

Slechts enkele transportbanden gebruiken een ondiepe snelheidsregeling in het 2:1 bereik om de werksnelheid te veranderen. Transportbandmotoren werken onder verschillende omgevingsomstandigheden, in veel gevallen in stoffige, vochtige ruimtes met hoge of lage temperaturen, buiten, in werkplaatsen met agressieve omgevingen, enz.

Een kenmerkend kenmerk van transportbanden is het grote statische weerstandsmoment in rust, dat in de regel om verschillende redenen de nominale waarde overschrijdt, waaronder het stollen van het smeermiddel in wrijvende delen. Aldus worden vereisten voor hoge betrouwbaarheid, onderhoudsgemak en het verschaffen van een verhoogd startkoppel gesteld aan de elektrische aandrijving van transportbanden.

In sommige gevallen zijn er aanvullende eisen om een ​​soepele start te garanderen, slippen van de riem te voorkomen, kleine snelheidsregeling en gecoördineerde rotatie van meerdere elektrische aandrijvingen. Aan al deze vereisten wordt adequaat voldaan door asynchrone motoren met kooianker of faserotor.

De vermogensselectie van de aandrijfmotor van de transportband wordt gedaan door een geleidelijke convergentiemethode samen met de berekening en selectie van alle mechanische apparatuur. De eerste fase van de berekening bestaat uit de geschatte bepaling van de tractie-inspanning en -spanning, volgens welke de voorlopige selectie van het motorvermogen en de keuze van mechanische uitrusting wordt gemaakt. In de tweede fase van de berekening wordt een bijgewerkte grafiek van de spanningsafhankelijkheid gebouwd, rekening houdend met verliezen langs de lengte van de transportband. Na het tekenen van de grafiek worden de plaatsen voor montage van de elektrische aandrijving geselecteerd, de motor en mechanische uitrusting worden gecontroleerd tegen de resulterende kracht en spanning.

Er is een groot aantal formules bekend voor het bij benadering bepalen van de trekkracht en spanning van de transporteur, voorgesteld op basis van ervaring in het ontwerp en de werking van transporteurs. Een ervan ziet er zo uit:

waarbij T de transportbandspanning is, N; F is de inspanning die de elektromotor moet overwinnen, N; T0 — voorspanning, N; Fп is de inspanning als gevolg van het heffen van de last, N; ΔF is de totale kracht veroorzaakt door wrijvingskrachten op delen van de transportbaan, N.

Afhankelijk van de inspanning en spanning in het tractie-element van de transportband, wordt een voorlopige selectie van de motor en mechanische uitrusting gemaakt.Formules voor het berekenen van verliezen in trommels, tandwielen, blokken en andere uitrustingselementen zijn te vinden in speciale literatuur over het mechanische deel van transportbanden.

Om een ​​trekkrachtdiagram te construeren, wordt een transportbaan getekend met alle ups en downs, bochten, aandrijf- en spanstations, geleidingsblokken en trommels. Als we vervolgens uitgaan van het minst belaste deel van de transportband, wordt rekening gehouden met de verliezen in elk element en wordt de spanning van het trekelement over de gehele lengte verkregen. In afb. 1 toont diagrammen van de trekkrachten van band- en kettingtransporteurs met een enkelmotorige elektrische aandrijving.

Rijst. 1. Schema van trekkrachten in transportbanden met band (a) en ketting (b): a — aandrijfstation; b — spanningsstation.

Het vermogen van de aandrijfmotor van de transportband wordt bepaald door de formule

hier P — motorvermogen, kW; FH — kracht op het aankomende deel van het tractie-element, N; v is de bewegingssnelheid van het trekelement, m / s; η — efficiëntie aandrijfmechanisme.

Bij het ontwerpen van bandtransporteurs wordt na het uitzetten van een trekkrachtdiagram de locatie van het aandrijfstation op de transportbaan bepaald. Elektrische aandrijving van lange transportbanden, bijvoorbeeld transportsystemen voor grote stromen, is onpraktisch met een enkele motor, aangezien in dit geval veel moeite wordt gestoken in de mechanische apparatuur die zich nabij het aandrijfstation bevindt.

De overbelasting van de gespecificeerde secties van de transportband leidt ertoe dat de afmetingen van het mechanische deel en vooral van het trekelement sterk toenemen.Om te voorkomen dat er grote trekkrachten ontstaan, worden de transportbanden aangedreven door meerdere aandrijfstations. In dit geval wordt in het tractie-element van het aandrijfstation een kracht gegenereerd die evenredig is met de statische weerstand van slechts één sectie, en het tractie-element brengt geen krachten over om de gehele transportband aan te drijven.

Als er meerdere aandrijfstations op de transportband zijn, wordt de locatie van hun installatie gekozen volgens het trekkrachtdiagram, zodat de trekkracht van de motoren van verschillende stations ongeveer gelijk is aan de kracht van een elektrische aandrijving met één motor ( Fig. 2).

Rijst. 2. Schema van de trekkrachten van een bandtransporteur: a — met een eenmotorige elektrische aandrijving; b — met meermotorige elektrische aandrijving.

Er moet echter rekening mee worden gehouden dat het voor de uiteindelijke selectie van het motorvermogen van het aandrijfstation noodzakelijk is om voor elke tak een bijgewerkt diagram van trekkrachten op te stellen. Deze verfijning is te wijten aan het feit dat de som van de inspanningen van alle secties mogelijk niet gelijk is aan de kracht met een aandrijving met één motor, die wordt bepaald door een vermindering van de sectie van het tractie-element en een overeenkomstige vermindering van wrijvingsverliezen met een meermotorige aandrijving.

Merk op dat voor grote transportbanden, waar het motorvermogen tientallen en honderden kilowatts bereikt, de trajectlengte tussen de aandrijfstations meestal ongeveer 100-200 m is. Opgemerkt moet worden dat de structurele integratie van de aandrijfstations in de transportband geassocieerd met bepaalde moeilijkheden, vooral voor transportbanden ... Daarom zijn de meest geschikte plaatsen voor hun installatie de eindpunten van de route.In sommige ondernemingen bereikt de lengte van niet-gesegmenteerde transportbanden 1000-1500 m.

De installatie van meerdere aandrijfstations op een transportband leidt in de regel tot een prestatieverhoging van een meermotorige elektrische aandrijving in vergelijking met een enkele. Dit wordt bepaald door het feit dat bijvoorbeeld bij het starten van een lopende band een motor stationair kan draaien.

Naarmate de belasting toeneemt, wordt de tweede motor ingeschakeld en vervolgens de volgende. Bij vermindering van de belasting kunnen de motoren gedeeltelijk worden uitgeschakeld. Deze schakelaars leiden tot een vermindering van de looptijd van de motoren bij lage belasting en een toename van hun prestaties. In het geval van blokkering van transportbanden door getransporteerde materialen, toename van het statische moment als gevolg van stolling van smeermiddel, enz., is het mogelijk om alle motoren samen te starten om een ​​verhoogd startkoppel te creëren.

Van groot belang bij het kiezen van een systeem voor het aansturen van de elektrische aandrijving van transportbanden is de juiste berekening van de elastische vervormingen van het trekelement en de versnellingen die kunnen optreden tijdens transiënte processen. Laten we naar afb. 3, die de grafieken toont van de snelheidsverandering bij het starten van de motor van de komende 1 en het verstrijken van 2 takken van de strip. De transportband wordt aangedreven door een inductie-kooiankermotor, het statische koppel van de motoras wordt verondersteld constant te zijn.

De aard van de snelheidsverandering in tak 1 en 2 van de transportband zal grotendeels afhangen van de lengte van de band.Voor een kleine lengte van de transportbanden, ongeveer enkele tientallen meters, de grafieken van veranderingen in de snelheid van tak 1 en 2 zullen na verloop van tijd dicht bij elkaar liggen (Fig. 3, a). Uiteraard zal tak 2 in dit geval met enige vertraging gaan bewegen ten opzichte van tak 1 door elastische vervorming van de strip, maar de snelheden van de takken vlakken vrij snel af, zij het met enige schommelingen.

De situatie is iets anders bij lopende transportbanden met lange banden, zo'n honderden meters. In dit geval kan het starten vanaf de locatie van de uitgaande tak 2 van de transportband beginnen nadat de aandrijfmotor een constante snelheid heeft bereikt (fig. 3, b). Op lange bandtransporteurs kan een vertraging worden waargenomen in het begin van de beweging van de bandsecties op een afstand van 70-100 m van de inkomende tak bij een constant motortoerental. In dit geval wordt extra elastische spanning in de riem gecreëerd en wordt de trekkracht met een trap op de volgende delen van de riem uitgeoefend.

Aangezien alle secties van de transportband een constante snelheid bereiken, neemt de elastische spanning van de band af. De terugkeer van de opgeslagen energie kan leiden tot een toename van de snelheid van de band in vergelijking met de stationaire en tot zijn oscillaties (Fig. 3, b). Een dergelijke voorbijgaande aard van het trekelement is buitengewoon ongewenst, aangezien dit leidt tot verhoogde slijtage van de riem en in sommige gevallen tot scheuren.

Deze omstandigheden leiden ertoe dat vanwege de aard van het opstarten en andere overgangsprocessen in de elektrische aandrijving van bandtransporteurs strenge eisen worden gesteld om de versnelling van het systeem te beperken. Hun tevredenheid leidt tot een zekere complicatie van de elektrische aandrijving: er verschijnen bedieningspanelen met meerdere niveaus voor asynchrone motoren met een faserotor, extra belasting, startinrichtingen, enz.

Rijst. 3. Snelheidsdiagrammen van verschillende secties van de bandtransporteur bij opstarten.

De eenvoudigste manier om versnelling in de elektrische aandrijving van bandtransporteurs bij het opstarten te beperken, is reostaatregeling (fig. 4, a). De overgang van de ene startkarakteristiek naar de andere zorgt voor een soepele acceleratie van het systeem. Een vergelijkbare oplossing voor het probleem wordt vaak gebruikt op transportbanden, maar leidt tot een aanzienlijke toename van de afmetingen van bedieningspanelen en startweerstanden.

In sommige gevallen is het handiger om de versnelling van het elektrische aandrijfsysteem te beperken door extra afremming van de motoras tijdens het opstarten, aangezien het creëren van extra remkoppel MT het dynamische koppel vermindert (afb. 4, b). Zoals uit de grafieken blijkt, wordt de versnelling van het systeem kunstmatig verminderd door vertraging, waardoor de snelheidsfluctuaties in de inlaat- en uitlaattakken van de transporteur worden verminderd. Aan het einde van de start moet de bron van het extra remkoppel worden losgekoppeld van de motoras.

Rijst. 4. Naar de methoden om transportbanden te starten.

Laten we terloops opmerken dat de beperking van versnellingen in het elektrische aandrijfsysteem kan worden bereikt door beide methoden tegelijkertijd te gebruiken, de regelweerstand begint bijvoorbeeld door een bron van extra remkoppel aan te sluiten. Deze methode wordt gebruikt op lange eendelige transportbanden waar de kosten van de band het grootste deel van de kapitaalkosten van de gehele installatie bepalen.

De soepele start van het systeem met het creëren van een kunstmatige belasting op de as wordt praktisch uitgevoerd met behulp van conventionele remschoenen met elektrische of hydraulische bediening, het aansluiten van inductie- of wrijvingskoppelingen op de motoras, het gebruik van extra remmachines, enz. het statorcircuit.

We merken ook op dat het probleem van het beperken van versnellingen in de transportband op andere manieren kan worden bereikt, bijvoorbeeld met behulp van een tweemotorig roterend statoraandrijfsysteem, een kooiankermotorsysteem met meerdere snelheden, een asynchrone elektrische aandrijving met thyristorbesturing in het motorrotorcircuit en andere.

Opgemerkt moet worden dat de aandrijfmotor voor kettingtransporteurs in de regel achter het gedeelte met de grootste belasting moet worden geplaatst, dwz. het gedeelte van de route met veel ladingen en steile beklimmingen en bochten.

Gewoonlijk wordt de motor op basis van deze aanbeveling op het hoogste hefpunt geplaatst. Houd er bij het installeren van de aandrijving rekening mee dat de baanvakken met veel bochten zo weinig mogelijk spanning moeten hebben: dit leidt tot minder verliezen op het gebogen deel van de baan.

Bepaling van het vermogen van de aandrijfmotor van de kettingtransporteur wordt ook uitgevoerd op basis van het tekenen van het diagram van de trekkracht langs de gehele route (zie figuur 1, b).

Als u in overeenstemming met het diagram de spanning en kracht op het aankomende deel van het tractie-element kent, evenals de bewegingssnelheid, kan de kracht van de elektrische aandrijving worden berekend met de formule.

Kettingtransporteurs werken, ondanks de aanzienlijke lengte van de routes, vanwege de relatief lage snelheden, bijvoorbeeld in machinebouwbedrijven, meestal met één aandrijfmotor met een relatief laag vermogen (enkele kilowatt). In dezelfde fabrieken zijn er echter krachtigere transportinstallaties met kettingaandrijvingen waarbij meerdere aandrijfmotoren worden gebruikt. Dit elektrische aandrijfsysteem heeft een aantal onderscheidende kenmerken.

Bij een kettingtransporteuraandrijving met meerdere motoren zullen de rotoren van de motoren in evenwicht dezelfde snelheid hebben omdat ze mechanisch zijn verbonden via het tractie-element. In tijdelijke modi kunnen de rotorsnelheden enigszins verschillen vanwege de elastische vervormingen van het tractie-element.

Door de aanwezigheid van een mechanische verbinding tussen de rotoren van de machines van een meermotorige transportband ontstaan ​​extra spanningen in het trekelement, door verschillende belastingen op de takken. De aard van deze spanningen kan worden verduidelijkt door het pijplijndiagram in Fig. 5. Met dezelfde belasting op de transportbandsplitters hebben alle vier de motoren, als hun kenmerken hetzelfde zijn, dezelfde snelheid en belasting.

Rijst. 5. Schema van een transportband met meerdere motoren.

Een toename van de belasting op tak I zal ertoe leiden dat allereerst de snelheid van motor D1 zal afnemen en de snelheid van motoren D2, D3 en D4 constant zal blijven. Motor D2 zal dus draaien met een snelheid die groter is dan die van motor D1 en zal een extra spanning creëren in takken II en daarna I.

De spanning op tak II zal motor D1 enigszins ontlasten en zijn snelheid verhogen. Hetzelfde beeld zal zich voordoen in tak II, aangezien motor D3 een deel van de belasting van tak II van de transportband zal overnemen. Geleidelijk worden de snelheden en belastingen van de motoren gelijk, maar er ontstaat extra spanning in het tractie-element.

Bij het kiezen van een kettingaandrijving met meerdere motoren wordt het trekkrachtdiagram op dezelfde manier uitgezet als voor een enkele motor. De elektrische aandrijving moet de maximale trekkracht leveren die nodig is om de weerstand tegen de beweging van de transportband te overwinnen. In afb. 1, b toont een diagram van de trekkrachten in het trekelement van de transporteur, volgens welke het mogelijk is om de installatieplaats van de aandrijfstations te schetsen.

Als we bijvoorbeeld de voorwaarde stellen dat het aantal aandrijfstations drie is en alle motoren dezelfde trekkracht moeten leveren, dan moeten de motoren worden geïnstalleerd op een locatie gekenmerkt door punt 0 en op een afstand 0 -1 en 0- 2 ervan respectievelijk (fig. 6, a).Tijdens de werking van de transportband, in het geval van volledige afstemming van de mechanische kenmerken van de motoren, creëert elk van hen ongeveer dezelfde trekkracht (Fn - T0) / 3 .

Rijst. 6. Grafieken van lastverdeling in het trekelement van de kettingtransporteur.

Door toepassing van meermotorige aandrijvingen op kettingtransporteurs wordt de belasting van het trekelement aanzienlijk verminderd, waardoor de mechanische uitrusting lichter kan worden gekozen. Het optimale aantal aandrijfstations op de transportband wordt geselecteerd door een technische en economische vergelijking van de opties, waarbij zowel rekening wordt gehouden met de kosten van de elektrische aandrijving als met de mechanische uitrusting.

In het geval dat de kenmerken van de motoren enigszins verschillen, kan elke machine een tractie-inspanning leveren die verschilt van de berekende. In afb. 6a toont de mechanische eigenschappen van drie motoren met hetzelfde vermogen, met dezelfde parameters, en in Fig. 6, b — kenmerken van motoren met verschillende parameters. De krachten die de motoren zullen creëren, worden gevonden door gemeenschappelijk kenmerk 4 te bouwen.

Aangezien de rotoren van alle transportmotoren stevig zijn verbonden met het trekelement, komt hun snelheid overeen met de snelheid van de ketting en is de totale kracht gelijk aan (Fa — T0). De stuwkracht van elke motor kan eenvoudig worden verkregen door een horizontale lijn te trekken die overeenkomt met de nominale snelheid en kruiskarakteristieken 1, 2, 3 en 4.

In afb. 6, a en b, naast de mechanische kenmerken van de motoren, worden trekkrachtdiagrammen getoond. In het trekelement, met verschillende karakteristieken van de motoren, kan extra spanning worden gecreëerd door het verschil in de trekkrachten die worden ontwikkeld door de transportmotoren.

Bij het kiezen van de motoren van de aandrijfstations van de transportband moeten hun kenmerken worden gecontroleerd en, indien mogelijk, moet een volledige match worden bereikt.Op basis van deze omstandigheden is het raadzaam om asynchrone motoren met een gewikkelde rotor te gebruiken, waarbij de afstemming van karakteristieken kan worden bereikt door extra weerstanden in het rotorcircuit te introduceren.

In afb. 7 toont de mechanische kenmerken van de tweemotorige elektrische transportbandaandrijving. Karakteristieken 1 en 2 zijn natuurlijk, respectievelijk karakteristieken 1 'en 2' worden verkregen met extra weerstand die wordt geïntroduceerd in het rotorcircuit van de motor. Het totale koppel en de trekkracht die door de motoren worden ontwikkeld, zullen hetzelfde zijn voor zowel harde 1, 2 als zachte 1', 2' kenmerken. De belasting tussen de motoren wordt echter gunstiger verdeeld met zachte eigenschappen.

Rijst. 7. Ladingsverdeling tussen de transportbandmotoren met verschillende stijfheid van hun kenmerken.

Bij het ontwerpen van mechanische apparatuur moet er rekening mee worden gehouden dat de snelheid van de transportband afneemt met het verzachten van de eigenschappen van de motoren, en om een ​​constante nominale snelheid van de transportband te behouden, is het noodzakelijk om de overbrengingsverhouding van de versnellingsbakken. In de praktijk is het raadzaam om in het rotorcircuit van transportmotoren extra weerstand te introduceren met niet meer dan 30% van de nominale weerstand van de rotor. In dit geval zou het motorvermogen ongeveer 1 / (1 —s) keer moeten toenemen. Wanneer asynchrone motoren met eekhoornkooi op de transportband zijn geïnstalleerd, moeten deze worden geselecteerd met verhoogde slip.