Файл: Живов Л.Г. Привод и автоматика самоходных кранов.pdf

Если генераторное торможение происходит на реостатных ха­ рактеристиках, электромеханическая постоянная времени

где sx — скольжение на линии номинального момента, но на рео­ статной характеристике, причем время переходного процесса

t = 0 In ■Srp + ScT- .

1 + sCT

10.ПЛАВНЫЙ РАЗГОН ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОВОРОТНОГО МЕХАНИЗМА КРАНА

ИВЕЛИЧИНА АМПЛИТУДЫ ОТКЛОНЕНИЯ ГРУЗА

Впредыдущих параграфах рассмотрены системы электропри­ вода, где связи между движущимися массами были абсолютно­ жесткими. Это дало возможность уточнить некоторые основные зависимости, однако в реальных двух-, трех- и многомассовых си­ стемах упругими связями между движущимися массами прене­ брегать нельзя. В. И. Ключев [11] и другие авторы показали вли­

яние упругих звеньев на режимы работы электропривода. Однако они не рекомендуют применять плавный разгон и замедление как обязательные, чтобы избежать ударных нагрузок и механических колебаний, воздействующих на механизм и электропривод при выходе на заданную скорость.

Многочисленные рекомендации по применению обратных свя­ зей (иногда весьма сложных в наладке и эксплуатации) базируют­ ся на положениях, что только с обратными связями можно обес­ печить оптимальный рывок и соответствующую скоростную диа­ грамму. Однако ввиду специфических условий работы кранов количество обратных связей должно быть минимальным, сами схемы управления просты в решении, а система управления дол­ жна обеспечить плавный разгон и замедление.

Время достижения рывком максимума при плавном нараста­ нии сигнала tM= Т<д/(Т— ©) In Г/0. Из анализа этой формулы следует, что время достижения максимума для ,р зависит от со­ отношения Я = Г/0 и оно будет тем больше, чем больше Я. Таким образом, максимальное значение рм при а = 0 будет равно

где ty — время нарастания задающего сигнала от 0 до ty. Оче­ видно, что с увеличением ty величина рм снижается. Время на­ ступления максимума р для .а > 0 будет при tM= 0. Анализ за­ висимости р = f (а) показывает, что наименьшее значение рм бу­ дет при а = 0 и при относительно больших значениях Г и 0 (Т = = 1,5 и 2 с, 0 = 0,2 с ) .

58

Для абсолютно жесткой системы с обратными отрицательны­ ми связями р имеет меньшие значения, чем при системах без об­ ратных связей. Однако при определенных соотношениях пара­ метров появляются в начале пуска или замедления быстрозату­

и многомассовых при а = 0) р нарастает от нуля, но очертания

коэффициент жесткости упругого звена с = 98 Н-м/рад, момен­ ты инерции h — h = 0,266 кг-м2, постоянная соотношения момен­

обеспечивает почти полное демпфирование колебаний. Макси­ мальные нагрузки привода при этом будут аналогичны нагруз­ кам, когда в системе отсутствуют упругие связи. При а = 1 демп­ фирование резко снижается и ударная нагрузка наступает в мо­ мент t = 0, причем такой режим аналогичен режиму разгона при внезапном полном приложении напряжения к двигателю.

Одним из важных параметров, влияющих на работу самоход­ ного крана, является амплитуда раскачивания груза. В исследо­ ваниях, посвященных этому вопросу, рассматривается процесс раскачивания груза с тем электроприводом, который установлен в настоящее время на кранах (Г — Д без обратных связей с пя­ тиступенчатым разгоном или асинхронный двигатель с реостат­ ным пуском и тоже с пятиступенчатым разгоном), и поэтому предлагаемые различные способы уменьшения амплитуды не да­ ют оптимального результата из-за неудовлетворительного каче­ ства привода.

М. С. Комаров указывает, что максимальное отклонение гру­ за получается при oMi = 0 (где wMi — промежуточная скорость), если скорость сразу переходит на повышенную (омг). Таким об­ разом, средством уменьшения раскачивания груза является уменьшение перепада скоростей при переходе на повышенную скорость. Доказано, что оптимальное количество ступеней сопро­ тивления в цепи обмотки возбуждения генератора системы Г—Д, установленной на стреловых самоходных кранах, должно быть 10— 12, для систем переменного тока (реостатного пуска) 7— 8. Однако и это количество ступеней не может уменьшить первона­ чального толчка. В связи с этим амплитуда раскачивания груза достаточно велика, что резко снижает производительность крана, так как машинист не может при значительном раскачивании по­ ставить груз в заданную точку.

59

Кран и механизм вращения можно представить в виде двух масс, соединенных упругим звеном, причем груз совершает коле­ бания в плоскости, проходящей через касательную к окружности, описываемой конечной точкой .. _________________

стрелы. Схема движения эле­ ментов крана при разгоне элек­ тропривода крана изображена на рис. 31.

Л + Д /

glо т3 +

где I — длина каната от верхней части стрелы до груза; 1о — вы­ лет крюка; т3— масса груза; Д — приведенный момент инерции крана или вращающихся его частей относительно оси вращения; J%— приведенный момент инерции вращающихся частей двига­ теля.

Для крана К-255 (грузоподъемностью 25 т, k = 4,5 м, I = = 15 м) на рис. 32 показана зависимость х = f (t). Как видно из рис. 32 (кривая 1), колебания груза происходят по монотонной кривой.

При движении груза

60

Для уменьшения амплитуды колебаний груза х необходимо подобрать такой закон изменения скорости, ускорения и рывка электропривода, при котором амплитуда х колебания груза бу­ дет на один-два порядка меньше х при Мд = const. Рывок дол­ жен при этом плавно нарастать.

Оптимальным по сравнению с другими (параболическим, си­ нусоидальным) законом разгона электропривода является раз­ гон, изображенный на рис. 17. При достижении силы статическо­ го тока / с ручка аппарата управления электроприводом с равно­ мерной скоростью за время ty доходит до предельного

кранов грузоподъемностью 25 т и более, ускорение электропри­ вода может быть выражено формулой (20). В связи с тем, что Мд здесь не постоянная величина, дифференциальное уравнение движения груза в системе координат, имеющей начало на вер­ тикальной оси, проходящей через центр свободно висящего груза, имеет вид

где ш = 2ял/60 — угловая скорость в с; п — число оборотов по­ воротной платформы крана в минуту, задаваемое по ГОСТу, по­ этому в правую часть формулы (49) необходимо подставить пра­ вую часть уравнения (20). Решение уравнения (49) при условии,

61

где

Ж V a cos у A ty— 3sin V a ty

D:

Va

JK = <Pcos Y A t y + Q sin Y A ty — {M + B)e“ V 7' + (N + B)e“ V e;

3 = — Ф ]/Л sin Y~A ty + Q V A cos ]/Л f + — (M + P) e“ *y/7 —

— 1 -(Я + Я)е -(/0.

B = 3 cos КЛ z'y + Ж К л sin V A tу .

V a

BT3( t у / Г — l )

1 + Г 2Л

503 (efye_ i )

Я =

1+ 0M

Как видно из рис. 32 (кривая 2), при работе электропривода, описываемой формулами (50) и (51), резко снижается амплиту­ да отхода груза от вертикали. Это показывает, что предложен­ ный закон разгона электропривода достаточно оптимален и осу­ ществим (в системах Г — Д, в тиристорном приводе постоянного тока, частотном управлении асинхронного двигателя), что под­ тверждается осциллограммами скорости разгона для этих систем электропривода.

Обратные связи в системах управления электроприводом да­ ют возможность еще больше снизить амплитуду ухода груза от вертикали.

С учетом выражения (30) и плавного нарастания задающего импульса

2у

62