Машинного агрегату - студопедія

Структура машинного агрегату і його механізмів показана на схемах малюнків до завдань на індивідуальну роботу. Щоб краще зрозуміти взаємодію механізмів, розглянемо функціональну схему, на якій частині агрегату, що виконують певну функцію, зображені у вигляді блоків (рисунок 1.Р). На цій схемі ланки механізмів не показані.

Асинхронний електродвигун є енергетичною машиною, в якій відбувається перетворення електричної енергії в механічну енергію обертання ротора. Редуктор (передавальний зубчастий механізм) призначений для зменшення кутової швидкості вхідного вала робочої машини в порівнянні з кутовий швидкістю ротора двигуна. Вихідна ланка робочої машини робить корисну роботу: робить обробку матеріалу (робочого тіла).

Малюнок 1.Р - Функціональна схема агрегату

Розглянемо більш докладно структурну схему (див. Малюнки до завдань). Зубчастий механізм, схема «а», має кілька ланок з встановленими на них колесами. Причому одне з коліс планетарної ступені (Z 4 - в завданнях 1 і 2; Z 3 - в завданнях 3 і 4) нерухомо: жорстко пов'язано зі стійкою. Ротор двигуна, деталі приводний муфти і вхідний вал редуктора з встановленим на ньому колесом Z 1 являють собою одну ланку структурної схеми агрегату. Воно обертається з кутовою швидкістю =, рад / с, що відповідає частоті обертання ротора nдв. об / хв. На вихідному валу редуктора встановлено або водило H (в завданнях 1 і 2), або колесо Z 5. Позначимо кутові швидкості цих валів, відповідно, і.

Кінематичну основу робочої машини в індивідуальних завданнях становлять найпростіші важільні механізми: кривошипно коромисло (шарнірний четирехзвеннік) в завданнях 1 і 2; кривошипно-повзуни в завданнях 3 і 4. На схемі «б» ланки важільного механізму показані в перерізі, перпендикулярному осі обертання вхідного вала робочої машини. На цьому валу встановлений кривошип 1 важільного механізму. Вихідний вал редуктора і вхідний вал робочої машини з кривошипом 1 складають одну ланку кінематичного ланцюга агрегату, тому мають однакові швидкості, тобто кутова швидкість кривошипа в завданнях 1 і 2, в завданнях 3 і 4.

Ланка 3 важільного механізму робить коливальний рух між двома крайніми положеннями. Відповідні положення кривошипа 1 і шатуна 2 на схемі «б» зображені тонкими лініями. Одне з крайніх положень, в якому осі обертальних кінематичних пар позначені буквами з одним штрихом - А 'і В', є нульовим. З цього положення починається робочий хід ланки 3, протягом якого машина долає опір оброблюваного матеріалу (робочого тіла). Дія робочого тіла на ланка 3 задано моментом в завданнях 1 і 2 або силою в завданнях 3 і 4. Робоче тіло не входить до складу механізму. Дія робочого тіла є «зовнішнім» для механізму.

Діаграма, на якій показаний графік зміни корисного опору (схема «в»), називається механічною характеристикою робочої машини. У всіх завданнях прийнято, що величина моменту або сили виробничого (корисного) опору лінійно залежить від кута повороту кривошипа 1.

На початку робочого ходу значення та є рівними нулю і досягають максимуму в кінці робочого ходу у другому крайньому положенні, в якому осі шарнірів на схемі «б» позначені А "і В". Під час холостого ходу ланки 3 точка В переміщується з положення В "в положення В '. Протягом цієї фази взаємодія ланки 3 і робочого тіла припиняється, тому значення і дорівнюють нулю. Потім відбувається наступний цикл роботи машини. За час кожного циклу кривошип здійснює один оборот.

Момент або сила спрямовані проти руху ланки 3, тому вони роблять негативну роботу. Часто модуль цієї роботи називають «корисною роботою», так як він чисельно дорівнює позитивну роботу моменту або сили, що діють на робоче тіло з боку ланки 3. Сили взаємодії ланки 3 і робочого тіла мають рівні модулі та протилежні напрямки.

Періодичні зміни навантаження є причиною коливань швидкості обертання всіх валів редуктора і ротора. Протягом циклу під час робочого ходу швидкості поступово зменшуються, а під час холостого ходу під дією двигуна зростають.

Є ще одна причина нерівномірності обертання ротора, валів редуктора і кривошипа. Вона полягає в тому, що обчислені навіть при постійній частоті обертання кривошипа 1 ланки 2 і 3 рухаються нерівномірно. У процесі руху важільного механізму з одного крайнього положення в інше крайнє швидкості точок цих ланок спочатку ростуть, а потім зменшуються. Реактивний протидію ланок 2 і 3 (пояснюване інертністю мас) призводить до того, що коли обчислювані значення їх швидкостей ростуть, то швидкості всіх рухомих ланок машинного агрегату зменшуються, коли швидкості ланок 2 і 3 зменшуються, - швидкості всіх ланок ростуть. Таким чином, при наявності в структурі агрегату важільного механізму, кутові швидкості всіх валів за один оборот кривошипа будуть двічі зменшуватися і двічі рости в порівнянні з номінальними значеннями.

З іншого боку, існують два фактори, що перешкоджають надмірного збільшення розмаху коливань швидкості ротора. Перший з них обумовлений принципом дії електродвигуна, який ілюструється його механічною характеристикою (див. Малюнок 2.Р). Характеристика показує, що зменшення швидкості ротора через опір призводить до збільшення рушійного моменту М і, навпаки, при зростанні швидкості момент зменшується: якщо. Отже, при періодичному зміні опору, що викликає коливання величини швидкості ротора, також періодично змінюється рушійний момент. Електромагнітне поле двигуна протидіє будь-якому відхиленню кутової швидкості ротора від її середнього за цикл значення.

Другим фактором, що перешкоджає збільшенню розмаху коливань величини w, є інертність мас, що обертаються приводу: ротора і всіх ланок передавального механізму. Чим більше моменти інерції I цих ланок щодо осей обертання, тим повільніше змінюється їх швидкість під дією сил, тим менше різниця між максимальною і мінімальною швидкостями обертання під час кожного циклу усталеного руху машинного агрегату.

При відсутності опору вільний ротор обертався б синхронно з електромагнітним полем двигуна. Залежно від числа пар полюсів в обмотці статора асинхронні двигуни мають ряд «синхронних» частот обертання: 3000 1500, 1000, 750 об / хв. На малюнку 2.Р відповідна синхронної частоті кутова швидкість ротора позначена.

У каталогах асинхронних електродвигунів наводиться «номінальна» частота обертання ротора. при якій коефіцієнт корисної дії двигуна як окремої машини має найбільше значення. В цьому випадку ротор долає оптимальне для даного двигуна опір. Номінальна частота обертання на 3 ... 6% менше синхронної. Значення швидкостей всіх ланок агрегату, обчислені при заданій номінальній частоті обертання ротора. назвемо «номінальними швидкостями».

Розмах коливань кутової швидкості по відношенню до її середньому значенню при сталому режимі регламентується коефіцієнтом нерівномірності руху d. Якщо за результатами розрахунків величина d виявляється більше необхідної для даної машини, на один з валів приводу встановлюють маховик, що збільшує інерційність обертових мас. Для різних типів машин величина # 948; встановлюється від 1/10 до 1/300.