Аннотация
Устименко Д.С., Характеристики приводов перемещения очистных комбайнов на базе эдектродвигателей постоянного и переменного тока. В статье рассказывается о механических характеристиках в двигателях постоянного и переменного тока.
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами.
Создание очистных комбайнов для тонких пластов с высокими функционально-параметрическими характеристиками невозможно без применения в механизме перемещения электрических приводов. В частности, в Украине начинают широко применяться частотно-регулируемые привода. Однако, применяя частотно-регулируемый привод, мы сталкиваемся с проблемой обеспечения требуемого диапазона регулирования скорости подачи в механизмах перемещения. В то же время имеется опыт применения приводов на базе двигателей постоянного тока, характеризующийся, с одной стороны хорошими регулировочными свойствами, а с другой - имеющие большие габариты.
Анализ исследований и публикаций.
Исследования показали, что привод на базе электродвигателя постоянного тока обеспечивает более высокий диапазон регулирования скорости подачи механизма перемещения при одинаковой мощности, чем в частотно-регулируемом приводе. В литературе не обнаружено приемлемых способов повышения диапазона в частотно-регулируемых двухдвижительных приводах механизма перемещения очистных комбайнов при питание двигателей от одного частотно- регулируемого преобразователя.
Постановка задачи.
Выполнить сравнительный анализ характеристик в двигателях постоянного и переменного тока.
Изложение материала и результаты.
Передача зацеплением приводной звезды с рейкой осуществляет движение комбайна, зацепление представлено на рисунке 1. Диаметры звезд имеют различные габариты для различных типов комбайнов.
Строим характеристики привода механизма перемещения:
Рисунок 2 – механические характеристики привода подачи на базе частотно–регулируемого двигателя 2x30 кВт.
Минимальная скорость перемещения очистного комбайна должна составлять не более 0,5 м/мин. Мы видим из кривой (1), что минимальная скорость перемещения комбайна 2,5 м/мин, максимальная 10 м\мин. Фактический диапазон получили 4.
Устойчивый момент определялся из:
где Мк(a) = 2Мкд(a) - критический момент двухдвигательного привода;
Мкд(a) - критический момент одного электродвигателя;
Критический момент рассчитан по:
Рисунок 3 - Зависимости от скорости подачи тяговых усилий в режиме перегона,выемки (при сопротивляемости резанию 120, 240 и 360 Н/мм) для 2x30 кВт.
Анализ рисунков 2 и 3 показывает, что не один из приводов не даёт требуемого диапазона регулирования при обеспечении необходимых тяговых усилиях. Рассмотрим расширение диапазона за счёт применения двигателя более высокой мощности. Вместо 2x30 кВт поставим 2x45 кВт и 2x60 кВт. Анализ показывает, что 2x45 кВт расширяет диапазон до 8, а 2x60 кВт - 18. Недостатком такого решения является повышенная мощность и повышение габаритов.
Рассмотрим возможность применение в этих условия двигателя постоянного тока.
Рисунок 4 - механические характеристики двигателя постоянного тока ДРТ14,6.
Рассмотрим применение этого привода в составе комбайна УКД300/400.
Механические характеристики построены согласно:
Для данной мощности 2x14,6 кВт и при номинальном моменте 400 Нм диапазон равен 24,6.
Вывод: Двигатель 2x14,6 кВт реализует требуемый диапазон при тяговом усилии 300 кН.
Рассмотрим применение двигателя 2x27 кВт для реализации диапазона и усилий 450 и 600 кН.
Таблица 2 - сравнение диапазонов при различных тяговых усилиях.
При этом передаточные отношения редукторов изменяться, при применении двигателя 2x14,6 кВт передаточное число будет равно 135. При применении двигателя мощностью 2x27 кВт для тягового усилия 450 кН передаточное будет равным 200, при применении этого же двигателя для 600 кН - 280.
Выводы и направление дальнейших исследований.
Применение этих двигателей обеспечивают требуемый диапазон при требуемых тяговых усилиях, при мощностях двигателей в 2 раза меньше, что подтверждается так же немецкой фирмой Eickhoff SL300,SL500. Однако, что бы обеспечить требуемое тяговое усилие необходимо изменить передаточное отношение редуктора, что повлечет за собой изменение габаритов. В дальнейшем проанализируем изменение габаритов за счёт изменения передаточных отношений.
Список источников
1. В.П.Кондрахин, В.В.Косарев, Н.И.Стадник, А.В. Мезников - устойчивый момент и диапазон частотного регулирования двухдвигательного привода механизма перемещения очистного комбайна.
2. Кондрахин В.П., Косарев В.В., Стадник Н.И.- Электрические механизмы перемещения очистных комбайнов, 2010.
3. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. - Электрические машины том 2, 1972.
4. Н.И Стадник, А.В. Мезников, И.Ю. Руденко, В.П. Кондрахин - Методика формирования закона частотного регулирования привода перемещения очистных комбайнов.