Elecció d'accionament elèctric per a transportadors

Malgrat la gran diversitat de dissenys dels transportadors, en triar un accionament elèctric, es poden combinar en un grup característic. En primer lloc, cal tenir en compte que a causa de les condicions tecnològiques, aquests mecanismes normalment no requereixen control de velocitat.

Només uns quants transportadors utilitzen un control de velocitat poc profund en el rang 2:1 per canviar la velocitat de funcionament. Els motors transportadors funcionen en diferents condicions ambientals, en molts casos en habitacions polsegoses, humides amb temperatures altes o baixes, a l'aire lliure, en tallers amb ambients agressius, etc.

Un tret característic dels transportadors és el gran moment estàtic de resistència en repòs, que, per regla general, supera el nominal per diverses raons, inclosa la solidificació del lubricant en les peces de fregament. Per tant, s'imposen requisits d'alta fiabilitat, facilitat de manteniment, així com la prestació d'un parell d'arrencada més gran a l'accionament elèctric dels transportadors.

En alguns casos, sorgeixen requisits addicionals per garantir un arrencada suau, evitar el lliscament de la corretja, el control de velocitat petit i la rotació coordinada de diversos accionaments elèctrics. Tots aquests requisits es compleixen adequadament amb els motors d'inducció de gàbia d'esquirol o de rotor de fase.

La selecció de potència del motor d'accionament del transportador es realitza mitjançant un mètode de convergència gradual juntament amb el càlcul i la selecció de tots els equips mecànics. La primera etapa del càlcul consisteix en la determinació aproximada de l'esforç de tracció i la tensió, segons la qual es fa la selecció preliminar de la potència del motor i l'elecció de l'equip mecànic. En la segona etapa del càlcul, es construeix un gràfic actualitzat de la dependència de la tensió, tenint en compte les pèrdues al llarg de la cinta transportadora. Després de dibuixar el gràfic, es seleccionen els llocs per muntar l'accionament elèctric, es comprova el motor i l'equip mecànic amb la força i la tensió resultants.

Es coneixen un gran nombre de fórmules per determinar aproximadament l'esforç de tracció i la tensió del transportador, proposades a partir de l'experiència en el disseny i funcionament de transportadors. Un d'ells té aquest aspecte:

on T és la tensió del transportador, N; F és l'esforç que ha de superar el motor elèctric, N; T0 — pretensió, N; Fп és l'esforç degut a l'aixecament de la càrrega, N; ΔF és la força total causada per les forces de fricció en seccions de la pista del transportador, N.

Segons l'esforç i la tensió de l'element de tracció de la cinta transportadora, es fa una selecció preliminar del motor i de l'equip mecànic.Les fórmules per calcular les pèrdues en tambors, engranatges, blocs i altres elements d'equips es poden trobar a la literatura especial sobre la part mecànica dels transportadors.

Per construir un diagrama de força de tracció, es dibuixa un recorregut de la cinta transportadora amb tots els pujades i baixades, revolts, estacions d'accionament i tensió, blocs de guia i tambors. Aleshores, si procedim de la secció menys carregada del transportador, es tenen en compte les pèrdues de cada element i s'obté la tensió de l'element de tracció al llarg de tota la longitud. A la fig. La figura 1 mostra diagrames de les forces de tracció dels transportadors de corretja i cadena amb un únic motor elèctric.

Arròs. 1. Esquema de les forces de tracció als transportadors de corretja (a) i cadena (b): a — estació de conducció; b — estació de tensió.

La potència del motor d'accionament del transportador ve determinada per la fórmula

aquí P — potència del motor, kW; FH — força sobre la propera secció de l'element de tracció, N; v és la velocitat de moviment de l'element de tracció, m / s; η — eficiència del mecanisme d'accionament.

En el disseny de cintes transportadores, després de traçar un diagrama de força de tracció, es determina la ubicació de l'estació d'accionament a la pista del transportador. L'accionament elèctric de transportadors llargs, per exemple sistemes de transport de gran flux, no és pràctic per fer-ho amb un sol motor, ja que en aquest cas es fa un esforç considerable en l'equip mecànic situat a prop de l'estació d'accionament.

La sobrecàrrega de les seccions especificades del transportador fa que les dimensions de la part mecànica i especialment de l'element de tracció augmentin bruscament.Per evitar que es produeixin grans forces de tracció, els transportadors són accionats per diverses estacions d'accionament. En aquest cas, es genera una força a l'element de tracció de l'estació d'accionament que és proporcional a la resistència estàtica d'una sola secció, i l'element de tracció no transfereix forces per impulsar tot el transportador.

Si hi ha diverses estacions d'accionament a la cinta transportadora, la ubicació de la seva instal·lació es selecciona segons el diagrama de força de tracció, de manera que la força de tracció dels motors de diverses estacions sigui aproximadament igual a la força d'un accionament elèctric d'un sol motor ( Fig. 2).

Arròs. 2. Esquema de les forces de tracció d'una cinta transportadora: a — amb un accionament elèctric d'un sol motor; b — amb accionament elèctric multimotor.

Tanmateix, s'ha de tenir en compte que per a la selecció final de la potència del motor de l'estació d'accionament, cal construir un diagrama actualitzat de les forces de tracció per a cada branca. Aquest refinament es deu al fet que la suma dels esforços de totes les seccions pot no ser igual a la força amb un accionament d'un sol motor, que està determinada per una reducció de la secció de l'element de tracció i una reducció corresponent de les pèrdues per fricció. amb un accionament multimotor.

Tingueu en compte que per als transportadors de cinta grans, on la potència del motor arriba a desenes i centenars de quilowatts, la longitud de la ruta entre les estacions d'accionament és més sovint d'uns 100-200 m. Cal tenir en compte que la integració estructural de les estacions d'accionament al transportador és associades a determinades dificultats, especialment per a cintes transportadores... Per tant, els llocs més convenients per a la seva instal·lació són els punts finals del recorregut.En algunes empreses, la longitud dels transportadors no seccionats arriba als 1000-1500 m.

La instal·lació de diverses estacions d'accionament en una cinta transportadora comporta, per regla general, un augment del rendiment d'un accionament elèctric multimotor en comparació amb un únic. Això ve determinat pel fet que, per exemple, quan s'engega una cinta transportadora, un motor pot funcionar al ralentí.

A mesura que augmenta la càrrega, s'encén el segon motor i després els següents. Si la càrrega es redueix, els motors es poden apagar parcialment. Aquests interruptors comporten una reducció del temps de funcionament dels motors a baixa càrrega i un augment del seu rendiment. En cas d'obstrucció de les cintes transportadores per materials transportats, augment del moment estàtic per solidificació del lubricant, etc., és possible arrencar tots els motors junts per crear un parell d'arrencada augmentat.

El càlcul correcte de les deformacions elàstiques de l'element de tracció i de les acceleracions que es poden produir durant els processos transitoris és de gran importància a l'hora d'escollir un sistema de control de l'accionament elèctric de les cintes transportadores. Passem a la fig. 3, que mostra els gràfics del canvi de velocitat a l'arrencada del motor del proper 1 i la caducitat de 2 branques de la franja. El transportador és accionat per un motor de gàbia d'esquirol d'inducció, es suposa que el parell estàtic de l'eix del motor és constant.

La naturalesa del canvi de velocitat a les branques 1 i 2 del transportador dependrà en gran mesura de la longitud de la cinta.Per a una petita longitud dels transportadors, unes poques desenes de metres, els gràfics de canvis en la velocitat de les branques 1 i 2 amb el temps aniran a prop l'un de l'altre (fig. 3, a). Naturalment, en aquest cas, la branca 2 començarà a moure's amb un cert retard respecte a la branca 1 a causa de la deformació elàstica de la banda, però les velocitats de les branques s'anivellan amb força rapidesa, encara que amb algunes fluctuacions.

La situació és lleugerament diferent quan s'executen transportadors amb cintes llargues, d'uns centenars de metres. En aquest cas, l'inici des de la ubicació de la branca de sortida 2 del transportador pot començar després que el motor d'accionament assoleixi una velocitat constant (Fig. 3, b). En transportadors de cinta llarga, es pot observar un retard en l'inici del moviment de les seccions de la cinta a una distància de 70-100 m de la branca d'entrada a una velocitat del motor constant. En aquest cas, es crea una tensió elàstica addicional al cinturó i la força de tracció s'aplica a les següents seccions del cinturó amb una puntada de peu.

A mesura que totes les seccions del transportador assoleixen una velocitat constant, la tensió elàstica de la cinta disminueix. El retorn de l'energia emmagatzemada pot comportar un augment de la velocitat de la corretja respecte a l'estacionària i les seves oscil·lacions (Fig. 3, b). Aquesta naturalesa transitòria de l'element de tracció és extremadament indesitjable, ja que condueix a un augment del desgast del cinturó i, en alguns casos, al trencament.

Aquestes circumstàncies porten al fet que, a causa de la naturalesa de la posada en marxa i d'altres processos transitoris en l'accionament elèctric de les cintes transportadores, s'estableixen requisits estrictes per limitar l'acceleració del sistema. La seva satisfacció porta a una certa complicació de l'accionament elèctric: apareixen quadres de control multinivell per a motors asíncrons amb rotor de fase, càrrega addicional, dispositius d'arrencada, etc.

Arròs. 3. Diagrames de velocitat de diverses seccions de la cinta transportadora a la posada en marxa.

La manera més senzilla de limitar l'acceleració en l'accionament elèctric de les cintes transportadores a la posada en marxa és el control del reòstat (Fig. 4, a). La transició d'una característica inicial a una altra garanteix una acceleració suau del sistema. Sovint s'utilitza una solució similar al problema en les cintes transportadores, però comporta un augment significatiu de la mida dels panells de control i dels reòstats d'arrencada.

En alguns casos, és més convenient limitar l'acceleració del sistema d'accionament elèctric mitjançant un frenat addicional de l'eix del motor durant l'arrencada, ja que la creació d'un parell de frenada addicional MT redueix el parell dinàmic (Fig. 4, b). Com es pot veure en els gràfics, l'acceleració del sistema es redueix artificialment a causa de la desacceleració, com a conseqüència de la qual cosa es redueixen les fluctuacions de velocitat a les branques d'entrada i sortida del transportador. Al final de l'arrencada, la font del parell de frenada addicional s'ha de desconnectar de l'eix del motor.

Arròs. 4. Als mètodes d'arrencada de cintes transportadores.

Observem de passada que la limitació de les acceleracions en el sistema d'accionament elèctric es pot aconseguir utilitzant tots dos mètodes al mateix temps, per exemple, el reòstat comença connectant una font de parell de frenada addicional. Aquest mètode s'utilitza en transportadors llargs d'una sola secció on el cost de la cinta determina la major part del cost de capital de tota la instal·lació.

L'arrencada suau del sistema amb la creació d'una càrrega artificial a l'eix es realitza pràcticament mitjançant frens de sabata convencionals amb control elèctric o hidràulic, connectant embragatges d'inducció o fricció a l'eix del motor, utilitzant màquines de frenada addicionals, etc. el circuit de l'estator.

També observem que el problema de limitar les acceleracions a la cinta transportadora es pot aconseguir d'altres maneres, per exemple, utilitzant un sistema d'accionament d'estator rotatiu de dos motors, un sistema de motor de gàbia d'esquirol de diverses velocitats, un accionament elèctric asíncron amb control de tiristor. al circuit del rotor del motor i altres.

Cal tenir en compte que el motor d'accionament per a transportadors de cadena s'ha d'ubicar, per regla general, després de la secció amb la càrrega més gran, és a dir. el tram de la ruta amb una gran quantitat de càrregues i fortes pujades i girs.

Normalment, d'acord amb aquesta recomanació, el motor es col·loca al punt d'elevació més alt. Quan instal·leu l'accionament, tingueu en compte que els trams de la via amb un gran nombre de revolts han de tenir la menor tensió possible: això comporta una reducció de les pèrdues a la part corba de la via.

La determinació de la potència del motor d'accionament del transportador de cadena també es realitza a partir del dibuix del diagrama de la força de tracció al llarg de tota la ruta (vegeu la figura 1, b).

Coneixent d'acord amb el diagrama la tensió i la força a la propera secció de l'element de tracció, així com la velocitat de moviment, la potència de l'accionament elèctric es pot calcular mitjançant la fórmula.

Els transportadors de cadena, malgrat la considerable longitud de les rutes, a causa de les velocitats relativament baixes, per exemple a les empreses de construcció de màquines, sovint funcionen amb un motor d'accionament amb una potència relativament baixa (uns pocs quilowatts). A les mateixes plantes, però, hi ha instal·lacions de cintes transportadores més potents amb unitats de tracció en cadena on s'utilitzen diversos motors d'accionament. Aquest sistema d'accionament elèctric té una sèrie de característiques distintives.

En un transportador de cadena multimotor, els rotors dels motors en equilibri tindran la mateixa velocitat perquè estan connectats mecànicament a través de l'element de tracció. En modes transitoris, les velocitats del rotor poden diferir lleugerament a causa de les deformacions elàstiques de l'element de tracció.

A causa de la presència d'una connexió mecànica entre els rotors de les màquines d'un transportador multimotor, sorgeixen tensions addicionals a l'element de tracció, a causa de diferents càrregues a les branques. La naturalesa d'aquestes tensions es pot dilucidar tenint en compte el diagrama de canonades que es mostra a la Fig. 5. Amb la mateixa càrrega als separadors de transportadors, els quatre motors, si les seves característiques són les mateixes, tindran la mateixa velocitat i càrrega.

Arròs. 5. Esquema d'una cinta transportadora multimotor.

Un augment de la càrrega a la branca I portarà al fet que, en primer lloc, la velocitat del motor D1 disminuirà i la velocitat dels motors D2, D3 i D4 es mantindrà constant. Així, el motor D2 girarà a una velocitat superior a la del motor D1 i crearà una tensió addicional a les branques II i després I.

La tensió a la branca II provocarà una certa descàrrega del motor D1 i augmentarà la seva velocitat. La mateixa imatge passarà a la branca II, ja que el motor D3 agafarà part de la càrrega de la branca II del transportador. A poc a poc, les velocitats i les càrregues dels motors s'igualeixen, però es crea una tensió addicional a l'element de tracció.

Quan es tria una cadena multimotor, el diagrama de força de tracció es representa de la mateixa manera que per a un sol motor. L'accionament elèctric ha de proporcionar la màxima força de tracció necessària per vèncer la resistència al moviment de la cinta transportadora. A la fig. 1, b mostra un diagrama de les forces de tracció a l'element de tracció del transportador, segons el qual és possible esbossar el lloc d'instal·lació de les estacions de conducció.

Si, per exemple, posem la condició que el nombre d'estacions de conducció sigui tres i tots els motors han de proporcionar la mateixa força de tracció, els motors s'han d'instal·lar en un lloc caracteritzat pel punt 0 i a una distància 0 -1 i 0- 2 d'ell, respectivament (Fig. 6, a). Durant el funcionament del transportador, en el cas d'ajustament complet de les característiques mecàniques dels motors, cadascun d'ells crea aproximadament la mateixa força de tracció (Fn — T0) / 3 .

Arròs. 6. Gràfics de distribució de càrrega en l'element de tracció del transportador de cadena.

L'ús d'accionaments multimotor als transportadors de cadena redueix significativament la càrrega de l'element de tracció, de manera que l'equip mecànic es pot seleccionar més lleugerament. El nombre òptim d'estacions d'accionament a la cinta transportadora es selecciona mitjançant una comparació tècnica i econòmica de les opcions, que té en compte tant el cost de l'accionament elèctric com l'equip mecànic.

En el cas que les característiques dels motors siguin lleugerament diferents, cada màquina pot crear un esforç de tracció diferent del calculat. A la fig. 6a mostra les característiques mecàniques de tres motors de la mateixa potència, amb els mateixos paràmetres, i a la fig. 6, b — característiques dels motors amb diferents paràmetres. Les forces que crearan els motors es troben construint la característica comuna 4.

Com que els rotors de tots els motors de transport estan connectats fermament a l'element de tracció, la seva velocitat correspon a la velocitat de la cadena i la força total és igual a (Fa — T0). L'empenta de cada motor es pot obtenir fàcilment dibuixant una línia horitzontal corresponent a la velocitat nominal i les característiques de pas 1, 2, 3 i 4.

A la fig. 6, a i b, a més de les característiques mecàniques dels motors, es mostren diagrames de força de tracció. En l'element de tracció, amb diferents característiques dels motors, es pot crear tensió addicional a causa de la diferència en les forces de tracció desenvolupades pels motors del transportador.

A l'hora d'escollir els motors de les estacions d'accionament del transportador, s'han de comprovar les seves característiques i, si és possible, s'ha d'aconseguir una coincidència completa.A partir d'aquestes condicions, s'aconsella utilitzar motors asíncrons amb rotor bobinat, on l'acoblament de característiques es pot aconseguir introduint resistències addicionals al circuit del rotor.

A la fig. La figura 7 mostra les característiques mecàniques de l'accionament del transportador elèctric de dos motors. Les característiques 1 i 2 són naturals, respectivament les característiques 1 'i 2' s'obtenen amb una resistència addicional introduïda en el circuit del rotor del motor. El parell total i la força de tracció desenvolupats pels motors seran els mateixos tant per a les característiques dures 1, 2 com per a tous 1', 2'. No obstant això, la càrrega entre els motors es distribueix més favorablement amb característiques suaus.

Arròs. 7. Distribució de la càrrega entre els motors del transportador amb diferent rigidesa de les seves característiques.

A l'hora de dissenyar equips mecànics, cal tenir en compte que la velocitat del transportador disminueix amb el suavització de les característiques dels motors, i per mantenir una velocitat nominal constant del transportador, cal canviar la relació d'engranatges de les caixes de canvis. A la pràctica, s'aconsella introduir una resistència addicional al circuit del rotor dels motors transportadors amb no més del 30% de la resistència nominal del rotor. En aquest cas, la potència del motor hauria d'augmentar aproximadament 1 / (1 —s) vegades. Quan s'instal·len motors asíncrons de gàbia d'esquirol al transportador, s'han de seleccionar amb un lliscament més gran.