Снижение динамичности нагрузок

Выше упоминалось, что использование гидромуфты в приводе способствует гашению крутильных колебаний и снижению динамических пульсирующих и пиковых нагрузок, действующих в рабочем режиме машины как в элементах передачи, так и в приводном двигателе.

Расчетная долговечность составных частей привода, находящегося под воздействием нестационарных нагрузок широкого спектра амплитуд и частот, определяется зависимостью

Т= К/Σ (Fni)^m ε_i f_i (час), где

К-статическая долговечность, час,
Fni- приведенная нагрузка,

Fni = (ψ Fст+Аi),

Ψ- коэффициент приведения нагрузки,
Fст-статическая составляющая нагрузки,
Аi-текущее значение удвоенной амплитуды колебания нагрузки,
f_i- текущая частота колебания нагрузки,
ε_i- частость нагрузки при текущей частоте f_i,
m- коэффициент, зависящий от условий и режимов эксплуатации машины.(для горнодобывающих машин m=5-7).

Не углубляясь в анализ формулы долговечности, можно заметить, что снижение амплитуды колебаний нагрузки приводит к существенному повышению долговечности.

На рис.8 показана расчетная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) по крутящему моменту в механической трансмиссии для двух вариантов привода: электромеханического привода с гидромуфтой (1) и такого же привода, но без гидромуфты (2). Расчет выполнен применительно к параметрам роторного экскаватора SR(s)-160 с гидромуфтой Т-120.

На приведенных графиках АМр- амплитуда крутящего момента в редукторе, АМс-амплитуда внешнего момента сопротивления на входе в редуктор; по оси абсцисс отложена текущая частота нагрузки f_i. Сопоставляя АЧХ обоих вариантов привода, можно установить, что динамичность нагрузок в случае установки в привод гидромуфты снижается примерно в 1,5 раза. Аналогичные зависимости, рассчитанные для моментов в двигателе, свидетельствуют о снижении динамичности нагрузок в двигателе как минимум в 2 раза.

Приведенные данные, подтвержденные экспериментально, указывают на то, что гидромуфта не только не пропускает на двигатель высокочастотные колебания крутящего момента, но и уменьшает его амплитуду в звеньях трансмиссии.

В случае стопорения исполнительного органа машины кинетическая энергия, переходящая в потенциалную энергию деформации элементов механической передачи, при использовании гидромуфты в 6-8 раз меньше, чем при ее отсутствии. Это в значительной степени обусловлено тем, что момент инерции турбины намного меньше момента инерции ротора двигателя.

На рис.9 приведена осциллограмма процесса стопорения ведомого вала гидромуфты мощностью 110квт за время 0,3с. Под воздействием пиковой нагрузки двигатель, как это следует из кривой изменения его частоты вращения nд, не "опрокидывается" и за счет высокого быстродействия гидромуфты в считанные доли секунды достигает рабочей частоты вращения при неподвижной турбине(nт=0).

В приведенной ниже таблице показано полезное влияние функциональных свойств замкнутых гидромуфт на ряд машин.

Таблица

Свойства гидромуфты	Наименование машин	Результат применения гидромуфты
Плавный разгон машин с большим моментом инерции вращающихся частей.	Центрифуги, сепараторы, молотковые и дисковые дробилки, шаровые мельницы, вентиляторы, конвейеры большой длины, синхронные двигатели большой мощности и др.	Замена сложных электродвигателей с фазным ротором простыми короткозамкнутыми. Снижение установленной мощности привода.
Равномерное распределение нагрузки на двигатели при многодвигательном приводе. Поочередный пуск двигателей.	Ленточные и цепные скребковые конвейеры, роторные экскаваторы, двухроторные дробилки, барабанные сушилки и др.	Компактность и модульность приводов. Снижение пусковых токов в сети. Плавность пуска. Увеличение срока службы двигателей.
Защита от недопустимых перегрузок при пуске и торможении.	Машины с большими маховыми массами(центрифуги, вентиляторы, мельницы и др,). Машины, пуск которых осуществляется под нагрузкой; в рабочем режиме возможна перегрузка и блокировка исполнительного органа (скребковые конвейеры, дробилки, скреперные лебедки, смесители, горные машины).	Обеспечение устойчивой работы машин, сокращение простоев на ремонт и расхода запчастей, увеличение срока службы составных частей привода и машины в целом.
Демпфирование и гашение колебаний момента и скорости в рабочем режиме.	Поршневые насосы и компрессоры, щековые и конусные дробилки, грохоты, роторные экскаваторы, угольные струги и др.	Сокращение поломок деталей и узлов за счет снижения в них усталостных напряжений, увеличение долговечности машины.
Торможение машины: гидродинамическое, генераторное и торможение противовращением двигателя.	Транспортно-путевые и самоходные машины, строительные краны, ленточные конвейеры и др.	Уменьшение времени выбега, рекуперация энергии в сеть, быстрое торможение машины.

Заключение

Включением гидромуфты в состав привода достигается существенное улучшение его статических и динамических характеристик, что способствует повышению эксплуатационной надежности машин.

Гидромуфта, способная в режимах пуска и торможения ограничивать заданным значением крутящий момент, является эффективным быстродействующим средством защиты от недопустимых перегрузок двигателя, механической передачи и машины в целом.

Обладая свойствами демпфирования и гашения крутильных колебаний, пульсирующих и пиковых нагрузок, гидромуфта позволяет увеличить срок службы машин.

Гидромуфты ведущих фирм Запада широко используются во всех отраслях промышленности большинства стран мира. В то же время в России так же, как и в странах СНГ, наблюдается значительное отставание в сфере серийного производства и применения гидромуфт, что снижает технический уровень и эксплуатационную надежность многих отечественных машин.

Дата добавления: 2015-08-18