книги / Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов

а/

Имея в виду (1.1), на основании (1.41) и (1.43) получим динами­ ческие нагрузки 5 Д для точки набегания тягового органа на привод:

при закритическом натяжении

и отличаются знаком: в первом случае они отрицательны, во вто­ ром — положительны.

Следовательно, например, для закритического натяжения

Из (1.44) можно сразу получить (1.45), если в первом заменить LJ2 на Lq. Это можно было предвидеть, так как при закритическом натяжении колебания совершаются симметрично относительно сере­ дины тягового органа и каждая его половина может быть рассмотрена как целый тяговый орган при докритическом натяжении. По этой же причине при закритическом натяжении динамические нагрузки посредине тягового органа (на концевой звездочке) равны нулю, как и на свободном конце тяговой цепи при докритическом натя­ жении.

При определении расчетной динамической нагрузки необходимо принять во внимание мгновенное изменение ускорения, а значит, и мгновенное приложение нагрузки, что требует удвоения величины £д (1.46). Кроме того, в этот момент времени амплитуда изменения ускорения / равна 2///, в связи с чем расчетную величину нагрузки необходимо удвоить еще раз. Эффект действия расчетной нагрузки уменьшается благодаря тому, что в момент, предшествующий за­

тельный характер приложения нагрузки коэффициентом приведен­ ной жесткости системы, который определяется жесткостью препят­ ствия, заклинившегося участка тягового органа и трансмиссии [5,19] Исходя из изложенных допущений, движение конвейера с одной приводной станцией при заклинивании цепи можно рассматривать как процесс колебаний системы имеющей, одну сосредоточенную

массу (рис. 1.2, б). Этот процесс описывается уравнением

По аналогии конвейер с двумя приводными станциями при заклини­ вании цепи можно рассматривать как систему с двумя сосредоточен­ ными массами (рис. 1.2, в), где движущиеся массы головной и хвосто­ вой приводных станций т1 и т2 соединены упругой связью с жест­

производилось заклинивание тягового органа на различном удале­ нии от привода. Эти эксперименты показали, что привод, работающий на незаклиниваемую ветвь цепи, в течение времени, за которое про­ текает процесс, не успевает отреагировать на перегрузки другого и создать до срабатывания защиты от перегрузок сколько-нибудь большое дополнительное натяжение цепи. Иллюстрацией этому может служить осциллограмма процессса заклинивания цепи на до­ статочно большом удалении (105 м) от головного привода, пред­ ставленная на рис. 1.3. Регистрировались усилия в тяговом органе; токовые нагрузки электродвигателей обоих приводных станций; скорости двигателя, приводной звездочки и крутящий момент на валу головного привода; ток возбуждения электромагнитных муфт, находящихся в приводе в качестве средств защиты.

Процесс заклинивания цепи (вправо от линии А —А) сопровож­ дается резким ростом усилий б и 7 в ветвях цепи, крутящего момента 4, тока двигателя 3 головного привода при одновременном сни­ жении скоростей {1 и 2). При этом токовая нагрузка электродвига­ теля хвостового привода увеличивается незначительно, а в начале процесса при интенсивном росте нагрузки на головной привод даже снижается.

Учитывая это, при изучении динамики резкого торможения (особенно при наличии предохранительных устройств) можно огра­ ничиться рассмотрением тормозного режима одноприводного кон­ вейера.

Усилие Sдр в уравнении (1.57) является функцией скорости вра­ щения ротора двигателя и определяется его механической характе-

характеристики двигателя позволяет определить £ дв аналитически. Анализ результатов выполненного на ЭВМ решения уравнения

Рис. 1.3. Осциллограмма процесса заклинивания цепи скребкового конвейера СП-64 с двумя приводными станциями:

1 — скорость электродвигателя головного привода оДв; 2 — скорость приводной эвездочки головного привода t>3B; 3 — ток электродвигателя головного привода; 4 — крутящий момент

на валу приводной звездочки головного привода; 5 — ток возбуждения электромагнитных муфт головного и хвостового приводов; 6 ,7 — усилия соответственно в правой и левой ветвях тягового органа; 8 — ток электродвигателя хвостового привода; 9 — нулевые линии усилий в ветвях цепи; 10 — нулевая линия крутящего момента; 11 — нулевые линии токов электродвигателей; 12 — нулевая линия скоростей ядв и vgB и тока возбуждения электро­

магнитных муфт

(1.57) показывает, что погрешность в определении усилий для слу­ чая линейной аппроксимации по сравнению с реальной механической характеристикой не превышает нескольких процентов.

При линейной аппроксимации усилие в тяговом органе, разви­ ваемое двигателем за счет электромагнитного момента, при работе на устойчивой части характеристики

а при работе на неустойчивой части характеристики

где r-j и гп — угловые коэффициенты прямых;

Скорость движения конвейера при работе электродвигателя на участке I механической характеристики (см. рис. 1.4):

при 1 > 4Е0т/г\

где <Sj — максимальное усилие, возникающее при работе двигателя на участке I, рассчитанное по (1.62) или (1.63).

Усилие в тяговом органе для участка I I в результате решения уравнения (1.61)

Функция Su (Z) принимает максимальное значение при ско­ рости конвейера v = 0. Время остановки найдем, если приравняем (1.67) нулю. Отсюда получим время конвейера на участке I I характе­ ристики

Подставляя значение tu в (1.66), находим величину максималь­ ного усилия SJJ max в тяговом органе.

Для определения £ Iimax можно воспользоваться приближенной формулой, которая получена для случая аппроксимации механиче­ ской характеристики двигателя двумя отрезками прямых, проведен­ ных перпендикулярно к осям усилия и скорости (см. рис. 1.4). При этом

где скорость ун, определяющая в этом случае положение горизон­ тальной прямой механической характеристики, может быть принята

минальной (0,735 м/с) до критической (0,68 м/с), т. е. всего на 7,5%. Хотя условия указанного примера вряд ли могут встретиться при эксплуатации конвейеров, он объясняет причины возникновения опасных нагрузок, приводящих к разрушению деталей трансмиссии и тягового органа.

Для ограничения величин усилий, возникающих в режиме рез­ кого торможения, приводы конвейеров снабжают предохранитель­ ными муфтами.

Привод конвейера с предохранительной муфтой

Рассмотрим случай, когда двигатель связан трансмиссией с тя­ говым органом с помощью предохранительной муфты. В качестве расчетной схемы можно принять схему, изображенную на рис. 1.2, г, где тх — суммарная приведенная масса ведущих частей конвейера (ротор двигателя и ведущая часть муфты), а т2 —■суммарная при­ веденная масса ведомых частей конвейера (ведомая часть муфты, редуктор и тяговая цепь).

Предохранительные муфты по способу расчета усилий при резком торможении конвейера можно разделить на две основные группы:

1) муфты, начало защитного срабатывания которых определяется величиной скорости привода или другого зависящего от скорости параметра;

2) муфты, начало защитного срабатывания которых определяется непосредственно величиной передаваемого усилия.

К первой группе относятся самоуправляемые муфты, в которых автоматический переход с одной характеристики на другую опреде­ ляется величиной скольжения в муфте (например, предохранитель­

видов которых являются муфты, снабженные механизмами повыше­ ния точности срабатывания.

Каждую группу предохранительных муфт можно дополнительно разделить на два вида:

муфты вида А, передающие значительный крутящий момент после срабатывания;

муфты вида Б, передающие после срабатывания весьма малый или нулевой крутящий момент.

Предохранительное действие муфт заключается в разъединении трансмиссии. При срабатывании муфты привод разделяется на две группы деталей с приведенными массами т1 и т21 жестко связанных соответственно с ведущей и ведомой частями муфты. Разъединение трансмиссии происходит в одной из точек (например, точке А) кри­ вой 1 (рис. 1.6) изменения кинетической энергии, которая передается трансмиссии и тяговому органу при торможении привода, вызван­ ном стопорением тягового органа. В муфтах первой группы эта точка определяется скоростью машины, в муфтах второй группы — пере­

например, относительного скольжения полумуфт фрикционной муфты, характеризовалось кривой 1 , после срабатывания муфты характе­ ризуется кривой 2 или 3 (кривая 2 построена при соотношении

цессе торможения кинетической энергии массы т2.

При ограничении по скорости основная часть кинетической энер­ гии независимо от быстроты торможения выделяется за время дви­ жения системы до срабатывания муфты. При ограничении по усилию в случае быстрого торможения разъединение трансмиссии может наступить при малом снижении скорости и энергия, передающаяся тяговому органу за время торможения после срабатывания муфты, может быть соизмерима или даже больше энергии, выделившейся до срабатывания.

Вполне понятно, что значительные усилия в трансмиссии могут быть вызваны даже небольшим количеством энергии, если она вос­ принимается малоэластичным звеном (заклиненный участок цепи небольшой длины), в связи с чем быстрое торможение приводит к опасным нагрузкам уже за счет разряда кинетической энергии ведомых масс привода. Таким образом, предохранительные муфты обеих групп можно рассматривать только как средство уменьшения кинетической энергии, передающейся при торможении трансмиссии и тяговому органу конвейера. Предохранение деталей от поломок независимо от способа и средств ограничения усилий осуществимо лишь в определенном диапазоне быстроты торможения, ввиду чего бо­ лее правильно называть предохранительные муфты ограничивающими.

Эффективность действия муфты как средства снижения динами­ ческих нагрузок может быть определена путем решения дифферен­ циальных уравнений движения привода конвейера.

В зависимости от групп, к которым относятся муфты, требуется дифференцированный подход к решению уравнений движения си­ стемы. На рис. 1.7, а показан характер действия муфт первой группы. Кривые 7, 2 и 3 отражают изменение усилия в тяговом органе кон­ вейера с жесткой муфтой привода при различной быстроте торможе­ ния. Если разъединение трансмиссии предохранительной муфтой происходит при скорости укр, то усилия возрастают далее не по кривым 7, 2 и 3, а по кривым 7, 2 и 3. Пунктирные линии показывают изменение усилия, соответствующего моменту, передаваемому муф­ той после срабатывания.

На рис. 1.7, б показан характер действия муфт второй группы, у которых разъединение ведущей и вздомой частей привода в различ­ ных случаях торможения происходит при различных значениях скорости, например z;lp, т;2р, узр. В зависимости от того, обеспечи­ вает муфта защиту электродвигателя от опрокидывания или нет, усилие, соответствующее статическому моменту, передаваемому ею при проскальзывании, изменяется по пунктирным линиям, пересека­ ющимся (S[р) или непересекающимся (S2р) с кривой механической характеристики двигателя.