Механические характеристики производственных механизмов

Под механической характеристикой производственного механизма будем понимать зависимость момента сопротивления механизма от его угловой скорости: . При изображении механических характеристик двигателя и производственного механизма в одной системе координат их приводят к одной оси вращения, как правило, к валу двигателя.

Несмотря на большое разнообразие производственных механизмов, различающихся как по потребляемой мощности, так и по принципу действия, их механические характеристики можно разделить на пять основных типов:

• Независящая от угловой скорости механическая характеристика производственного механизма. К таким механизмам относятся те из них, у которых преобладающим моментом является момент от сил трения: механизмы подач металлорежущих станков, механизмы перемещения подъемных кранов, конвейеры, поршневые насосы. Уравнение механической характеристики.

(2.8).

где - момент сопротивления от сил трения в движущихся частях производственного механизма.

Графически независящая от угловой скорости механическая характеристика производственного механизма приведена на рис. 2.4, зависимость 1.

• Линейно-возрастающая механическая характеристика производственного механизма. Такой характеристикой обладают генераторы постоянного тока, работающие на постоянную нагрузку, обжимные валки прокатных станов, гладильные машины. Уравнение механической характеристики имеет вид.

(2.9).

где - момент сопротивления от сил трения в движущихся частях производственного механизма; а — коэффициент пропорциональности.

График линейно-возрастающей механической характеристики производственного механизма приведен на рис. 2.4, зависимость 2.

• Нелинейно-возрастающая механическая характеристика производственного механизма. Такой характеристикой обладают механизмы с центробежным характером производственного процесса: вентиляторы, центробежные насосы, центрифуги, гребные винты. Уравнение механической характеристики имеет вид.

(2.10).

где - момент сопротивления от сил трения в движущихся частях производственного механизма; b — коэффициент пропорциональности; х — показатель степени; при х = 2 — движение в газообразной среде, при х = 3 — движение в жидкости.

График нелинейно-возрастающей механической характеристики производственного механизма приведен на рис. 2.4, зависимость 3.

• Нелинейно-спадающая механическая характеристика производственного механизма. Такой характеристикой обладают главные электроприводы обрабатывающих станков: металлообрабатывающих, фанерострогальных и др. В таких станках момент резания меняется обратно пропорционально скорости резания. Например, тонкое сверло — большая скорость вращения патрона, сверло большого диаметра — маленькая скорость вращения патрона. Уравнение механической характеристики имеет вид.

(2.11).

где - момент сопротивления от сил трения в движущихся частях производственного механизма; с — коэффициент пропорциональности.

График нелинейно-спадающей механической характеристики производственного механизма приведен на рис. 2.4, зависимость 4.

• Механическая характеристика производственного механизма с повышенным пусковым моментом. Такой характеристикой обладают миксеры, некоторые механизмы перемешивания жидких сред, например краски и другие. В таких механизмах, после того как в ограниченном пространстве начнет вращаться вся жидкость, момент сопротивления резко падает. В некоторых механизмах большой пусковой момент развивается в начале трогания, например в электроприводе главного движения трамвая, электропоезда, механизма гайговертов при откручивании гаек. У таких механизмов в начале движения действуют большие межмолекулярные силы притяжения.

График механической характеристики производственного механизма с повышенным пусковым моментом приведен на рис. 2.4, зависимость 5.

Как уже отмечалось, работе электропривода в установившемся режиме соответствует равенство моментов двигателя и момента сопротивления. С целью поддержания наиболее устойчивой скорости электропривода при случайных изменениях момента сопротивления производственного механизма, в первую очередь обусловленного несоосностыо и эксцентриситетом сопрягающих валов, необходимо обеспечить пересечение механической характеристики двигателя и механической характеристики механизма, приведенного к валу двигателя под углом, наиболее близким к прямому.

Рис. 2.4. Механические характеристики производственных механизмов.

По характеру действия все виды статических моментов можно разделить:

• • на реактивные;
• • активные.

Реактивными моментами обладают почти все механизмы — то есть те механизмы, у которых момент создается силами трения. Такие моменты всегда препятствуют движению и поэтому меняют свой знак с изменением направления движения. Механические характеристики производственных механизмов с реактивными моментами приведены на рис. 2.5, зависимости . Там же показаны механические характеристики двигателя постоянного тока и скорости его установившегося движения.

Небольшая группа механизмов создает активный момент. Механизмы с активным моментом нс только препятствуют движению, но при определенных условиях сами создают вращение электропривода. Очевидно, что электрическая машина с целью обеспечения постоянства скорости переходит в тормозной режим.

Рис. 2.5. Механические характеристики производственных механизмов с реактивными моментами.

Активные моменты сохраняют свой знак при изменении направления вращения. Характерным примером механизма с активным моментом является лебедка или механизм подъема крана. Механические характеристики производственных механизмов с активными моментами приведены на рис. 2.6, зависимость . Там же показаны механические характеристики асинхронного двигателя и скорости его установившегося движения.

Рис. 2.6. Механическая характеристика производственного механизма с активным моментом.

Отметим, что на практике механизмы с активным моментом в чистом виде не существуют, так как в механизмах подъема всегда присутствует трение, а следовательно, и реактивный момент.