Расчет и анализ приводных характеристик навозоуборочного транспортера

                        

  (23)

                              

    (24)

Где: n_скн – количество скребков наклонного транспортера, одновременно перемещающих навоз.

                                    

    (25)

Где: n_н – шаг скребков наклонного транспортера, м; n_н =0,65 м. 

Момент сопротивления  при перемещении наклонного транспортера на холостом ходу:

                        

  (26)

 

Момент сопротивления  при перемещении навоза:  

      Принимая  допущение, что вся цепь и навоз, находящийся в канале или желобе, трогается одновременно, определяем момент сопротивления при трогании транспортеров на холостом ходу:

                                    

   (27)

                                    

   (28)

Под нагрузкой:

                                    

   (29)

                                    

   (30) 

      Механические  характеристики горизонтального и  наклонного транспортеров представлены на рисунках 5 и 6 соответственно. Из них видно, что наибольший момент сопротивления будет при трогании транспортеров.

 
 

      Рисунок 5 – Механическая характеристика горизонтального транспортера 

 

      Рисунок 6 – Механическая характеристика наклонного транспортера 
 
 

1.2.4 Инерционная характеристика

      Инерционная характеристика представляет собой  зависимость момента инерции  от времени, углового или линейного  пути. Величина момента инерции влияет на время переходного процессов  и величину динамических моментов.

      Момент  инерции транспортеров состоит  из следующих составляющих:

     

    (31)

      Где: J_д – момент инерции двигателя, кг∙м²;

                  J_пер – момент инерции передаточного устройства, кг∙м²; J_пер=0,2J_д;

            J_ц – момент инерции цепи, кг∙м²;

                                                

     (32)

            J_нав – момент инерции навоза, кг∙м²;

                                                

     (33)

Для горизонтального  транспортера: 

 

Для наклонного транспортера: 

     Анализ  составляющих момента инерции транспортеров  позволяет сделать выводы о том, что без учета периода пуска  они обладают небольшим и практически  постоянным приведенным к валу двигателя  моментом инерции. Окончательно моменты инерции определяют после выбора двигателей и редукторов.

     1.2.5 Нагрузочная характеристика 

      Нагрузочная характеристика или диаграмма представляет собой зависимость момента сопротивления, усилия или мощности рабочей машины от времени, углового или линейного пути. Она необходима для определения режима работы двигателя, выбора его мощности, проверки на перегрузочную способность и нагрев.

      Для построения нагрузочной диаграммы  горизонтального транспортера определяем время его работы: 

     

   (34)

      В период включения весь навоз находится  в канале, поэтому момент сопротивления  в начале уборки будет максимальным. По мере разгрузки навоза М_с уменьшается и в конце уборки М_с = М_хг. При трогании транспортера М_с нарастает по мере выбора зазоров, удлинений от упругих деформаций и формирования тел волочения навоза перед скребками. Момент сопротивления достигает своего максимального значения за время перемещения цепи на 0,5…0,6 расстояния между скребками, то есть:

     

   (35)

      Где h_сг – шаг скребков горизонтального транспортера, м; h_сг=1,12 м.

Нагрузочная диаграмма  транспортеров представлена на рисунке 7.

     Рисунок 7 – нагрузочные диаграммы горизонтального (а) и наклонного (б) транспортеров 

      Время работы наклонного транспортера на 4…5 минут больше, чем горизонтального. Поскольку он включается первым, то сначала работает на холостом ходу. По мере заполнения желоба навозом нагрузка возрастает до максимального значения и до полной очистки канала горизонтального транспортера остается практически постоянной. По мере очистки желоба она уменьшается до момента сопротивления холостого хода.

     Время нарастания М_с от холостого хода до максимального значения определим из выражения:

     

  (36)

     Нагрузочная диаграмма наклонного транспортера представлена на рисунке 7б.

     Поскольку навоз убирается три раза в  сутки, между включениями проходит более 6 часов. Учитывая время работы и паузы между включениями, делаем заключение, что электродвигатели будут работать в кратковременном режиме, причем двигатель горизонтального транспортера работает с переменной нагрузкой, наклонного – с постоянной.   
 

     1.2.6 Энергетическая характеристика

      Энергетическая  характеристика показывает распределение энергии, потребляемой как отдельными рабочими узлами, так и всей машиной на холостом ходу и под нагрузкой.

      Для горизонтального транспортера потребная  мощность на холостом ходу:

     (36)

      При максимальной нагрузке:

     

      (37)

      Отношение потребной мощности на холостом ходу и под нагрузкой: 

     

       (38)

     При максимальной нагрузке мощность холостого  хода составляет 17% от максимальной, на перемещение навоза – 83%.

      Для наклонного  транспортера мощность на холостом ходу:

     

                 (39)

      Под нагрузкой:

     

       (40)

     Потребляемая  мощность на холостой ход составляет:

     

        (41)

      На  перемещение навоза – 62,4%.

      Используя данные энергетической характеристики, выбираем необходимые редукторы.

      Для горизонтального транспортера выбираем цилиндрический редуктор РМ500 с переменным числом 40,17 и передаваемой мощностью на быстроходном валу 5,2 кВт. С учетом этого ременная передача:

     

      (42)

      Для наклонного транспортера выбираем цилиндрический редуктор РМ250 с передаточным числом 23,34 (η=0,94) и мощностью на быстроходном валу 1,2 кВт.

      Поскольку действительной передаточное отношение  редуктора i_рд отличается от расчетного, уточним скорость, движения цепи и величину действующих в ней усилий:

     

    (43)

      Количество  навоза на транспортере:

     

    (44)

      С учетом этого определим действующие  усилия в цепи:

     

     (45)

       (46)

             (47)

Момент сопротивления при перемещении транспортера на холостом ходу и перемещении навоза:

     

       (48)

     

       (49)

      Полученные  результаты показывают, что нагрузочная  диаграмма транспортера останется  практически неизменной.

1.2.7 Заключение по  приводным характеристикам

      Результаты  расчета и анализа приводных  характеристик позволяют сделать  следующие выводы:

1. транспортеры работают во влажной, агрессивной среде;
2. привод нужен нерегулируемый, асинхронный;
3. в кинематической схеме имеются упругие элементы и зазоры, которые будут оказывать существенное влияние на начальном участке нагрузочной диаграммы;
4. транспортеры обладают постоянным и небольшим приведенным к валу двигателя моментом инерции;
5. режим работы электроприводов транспортеров кратковременный, причем горизонтальный транспортер работает с переменной нагрузкой,

наклонный –  с постоянной. 
 
 
 

1.3 Выбор электродвигателя

1.3.1 Выбор электродвигателя  для горизонтального  транспортера

     Мощность электродвигателя, работающего в кратковременном режиме, можно выбрать по нагреву, пуску или перегрузочной способности. Нагрузочная диаграмма транспортера показывает, что пуск электродвигателя начинается при небольшом моменте сопротивления, который возрастает по мере увеличения углового пути, проходимого валом электродвигателя. За счет выбора зазоров, провисаний и удлинений от упругих деформаций двигатель разгоняется раньше, чем начинается перемещение навоза [4]. В связи с этим предварительно мощность электродвигателя выбираем по перегрузочной способности:

     

     (50)

       Где: m_мах – кратность максимального момента предполагаемого габарита электродвигателя; m_мах=2,2;

             α – коэффициент, учитывающий возможное отклонение напряжения на зажимах электродвигателя; α=0,9.

       По  результат расчета выбираем электродвигатель 4АМ112МА6, предназначенный для работы в кратковременном режиме [5]. Исполнение двигателя по режиму работы Кр 1.

       Р_д = 4кВт;

       t_к = 37 мин;

       η = 78 %;

       cos φ = 0,78;

       m_пус = 2;  m_мах = 2,2;

       S = 0,05;

       m_д = 54 кг.

       Для окончательной проверки электродвигателя на перегрузочную способность определяем скорость, соответствующую мощности 4 кВт:

     

      (51)

Момент двигателя  при заданной скорости:

     

        (52)

      Выбранный электродвигатель будут удовлетворять  перегрузочной способности.

      Далее проверяем тепловой режим электродвигателя с учетом периода пуска.

      Для построения пусковой диаграммы двигателя необходимо знать механическую характеристику транспортера, двигателя и приведенный момент инерции системы двигатель – транспортер.

      Как указано в [2], для построения пусковой диаграммы необходимо использовать механическую характеристику транспортера на холостом ходу