центру троса, м; п - частота вращения барабана подъема ковша, об/мин; а - плечо снлы натяжения ветвей троса ковша относительно точки вращения его в момент опрокидывания, м; в-плечо снлы f = 9,81тк в тот же момент, м; me - масса порожнего барабана, кг; (О - скорость качения бандажей по роликам, рад/с; г - радиус ролика, м; а -- угол раствора ролнков, градусы; - коэффициент трения качения, м; i? - радиус смесительного барабана, м; х - приведенный коэффициент трения качения (0,002-0,003)-Ю ; d - диаметр нала опорных ролнков, м.

Стенд для обкатки и испытания автотракторных двигателей. Во время обкатки вначале двигатель с фазным ротором разгоняет холодный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) до номинальной частоты вращения электродвигателя Яд.ном- Плавность пуска обеспечивается постепенным изменением сопротивления в цепи ротора. Затем в ДВС подается топливо, он самостоятельно увеличивает частоту вращения до номинальной, что выше синхронной частоты вращения электродвигателя Яр, который работает при этом в режиме асинхронного генератора. Требуемая нагрузочная характеристика асинхронного генератора устанавливается с помощью реостата в цепи ротора.

Мощность электродвигателя для его генераторного режима

;. в, с/А,

нов, д

где Рнон.д.в.с - номинальная мощность ДВС, кВт; =Aifea*3*4>l - безразмерный коэффициент.

fei= 1/Лном, дЛном.г.

где Пном.д Чнон,г - номинальные КПД электродвигателя в двигательном и генераторном режимах соответственно. КПД двигателя в генераторном режиме равен:

Пнон,г = 1/(2 -Пном.д)-

Тогда

А< = (2-Т1но ,д)/Т1но ,л-

Коэффициент fta = нон. д. в. с/ нвн, г учитывает то обстоятельство, что номинальная частота вращения ДВС Яном.д.в.с ожег быть выше номинальной частоты вращения электродвигателя в режиме асинхронного генератора я ом.г (при = Яд/Яд,в,с = I - прямое соединение электродвягателя н ДВС), но не должен превышать допустимую частоту вращения электродвигателя Ядоп- Электродвигатели стендов снабжаются усиленным креплением обмоток ротора, в связи с чем

доп - 2*0

Коэффициент Аз отражает улучшение условий охлаждения электродвигателя при частоте вращения Яд > Ир

/1-f 0,5 l-f0,5/t;

где о = 10 -!- 15 м/с - скорость вентилирующего воздуха в машине; а - отношение постоянных потерь к переменным.

Коэффициент А4 учитывает то обстоятельство, что при максимальной нагрузке В тормозном режиме по условиям технологии обкатки электродвигатель работает только кратковременно. Тогда нз уравнения нагрева двигателя

нач-/н

-(a-f 1) -а

где Vhom - номинальное превышение температуры электродвигателя; Унач - начальное превышение температуры электродвигателя; t - продолжительность работы прн максимальной нагрузке; - постоянная времени нагрева электродвигателя.

Раздел девятнадцатый ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ НАСОСОВ, КОМПРЕССОРОВ И ВЕНТИЛЯТОРОВ

19.1. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТУРБОМЕХАНИЗМОВ

К турбомеханнзмам относятся компрессоры, насосы, вентиляторы, для которых одаой из особенностей является зависимость статического момента сопротивления от частоты вращения турбомеханизма.

На характер зависимости Мс = f (я) существенным образом влияет вид характеристики гидро- или пневмосети, на которую работает турбомеханизм [19.1].

Характеристика турбомеханизма в обшем случае описывается уровнем напора, м,

Я-яa + BгяQ-fCгQ ,

где Q - подача, м/с; А, В, С, - коэффициенты.

Характеристика турбомеханизма для подачи воздуха описывается аналогичным уравнением с разностью давлений на входе и иы-ходе Рт, Па, в левой части.

Характеристика сетн прн работе турбомеханизма на сеть без противодавления (Лс = 0) определяется формулой Я -= RQt.

Параметры рабочей точки Qji= f (ft) и

H. = f (я) определяются из выражений:

-Ва+У В-4Ла (Я-Са)

2(R-C)

(19.1)

H = rfi

1-eV

(19.2)

Как видно из (19.1), подача турбомеха-иизма при работе на сеть без статической сос-, тавляющей напора пропорциональна частоте вращения турбомеханизма

Qt 01

Q=kgn.

(19.3)

(19.4)

Из (19.2) следует, что напор, развиваемый турбомеханизмом, пропорционален квадрату частоты вращения

Я1 /ЯЛ2

(19.5) (19.6)

Полезная мощность, развиваемая Турбо-механизмом, пропорциональна кубу частоты вращения

-()\ (19.7)

При работе на сеть без противодавления КПД турбомеханизма остается постоянным:

т)ти=const.

Характеристики пропорциональности

el Ql

(19.9) (19.10)

ще HikQi - иапор и подача для дайной сети при номинальной частоте вращения турбомеханизма, показывают, как изменяются подача и иапор при регулировании частоты вращения турбомеханизма и работе на сеть с постоянными параметрами. Характеристики пропорциональности совпадают с характеристиками сетН. Поскольку характеристики пропорциональности являются также кривыми равных КПД, то это обстоятельство использутот для определения КПД и мощности на валу турбомеханизма при его работе с частотой вращения, отличной от номинальной.

Этот метод определения КПД турбомеханизма при работе с частотой вращения, отличной от номинальной, можно использовать во всех случаях независимо от вида ха-

рактеристики сети, так как КПД механизма определяется только соотношением Q == /(Я) и частотой вращения.

Так как полезная мощность турбомеханизма пропорциональна кубу частоты вращения, а КПД его неизменен, то и подводимая к турбомеханизму мощность пропорциональна кубу частоты вращения:

11 fhY

(19.11) (19.12)

Следовательно, момент аэродинамического сопротивления турбомеханизма пропорционален квадрату частоты вращения:

Mi (rhY Mr[nJ

Mkn\

(19.13) (19.14)

Формулы приведения (19.3), (19.5), (19.7), (19.9), (19.11), (19.13) действительны только для случая, когда турбомехаиизм работает на сеть, не имеющую статической составляющей напора.

Дпя этого случая момент сопротивления турбомеханизма, приведенный к валу двигателя, имеет вид:

(19.15)

Момеит сопротивленяя турбомеханизма складывается из момента аэродинамического (или гидравлического) сопротивления, определяемого по (19.14), н момента, обусловленного механическими сопротивлениями (трением в подшипниках, редукторе и др.). Момент трения Мр ДЛя большинства Турбо-механизмов ие превышает 5 % номинального момента. С учетом этого механическая характеристика турбомеханизма в относительных единицах имеет вид:

--0,05-Ь0.95(-2-?. (19.16)

Характеристика сети определяется формулой Я = Яс -f RC?.

Рабочие точки Bi - В. находятся как точки пересечения (рис. 19.1) характеристики сети с характеристиками механизма, соответствующими различным частотам вращения. Рабочая область регулирования частоты иращения лежит в пределах от до Яном- Подача Q со снижением частоты вращения падает более иитеисивно, чем это имело место при работе на сеть без статического напора (рис. 19.1); КПД турбомеханизма в этом случае не остается постоянным, а несколько сиижается по мере уменьшения частоты вращения.

Зависимость между подачей, напором и частотой вращения определяется выражением

Вф-VBln+i (R-C (Ляа-Яе) ~ 2iR-C

При Яс = Яо подача Q = 0.

Зависимость момента сопротивлении на валу турбомеханизма от частоты вращення имеет вид:

(19.18)

Из-за сложности выражений длн Q и Я , а также вследствие того, что КПД турбомеханизма не остается постоянным прн регулировании частоты вращения, не удается получить достаточно простую аналитическую зависимость мощности и момента на валу от скорости при работе турбомеханизма на сеть со статическим напором. Для этого случая чаще пользуются графоаналитическим методом.

Рис. 19.1. Зависимости Я и ч от Q при работе турбомеханизма на сеть со статической составляю-П(ей напора (Пщ, > > > п > п ).

В технической литературе по электроприводу турбомашииы обычно называют механизмами с вентиляторным характером нагрузки. Это определение не вполне правильно распространять на все турбомеханизмы. Если для вентиляторов характерна квадратичная зависимость момента от скорости, то для футнхтурбомеханнзмов, работающих иа противодавление, эта зависимость оказывается более сложной. Поэтому под вентиляторной характеристикой нагрузки применительно ко всем турбомеханнзмам следует понимать некоторую характеристику, особенностью которой является существенное снижение момента сопротивления по мере уменьшения частоты вращеиия.

Приближенную аналитическую зависимость момента сопротивления на валу турбомеханизма от частоты вращення, соответствующую физическим принципам его работы, можно получить, используя характеристики гурбомеханизмов Я = / (Q) и P gx = f (Q).

С достаточной степенью точности в пределах рабочей зоны напорная характеристика турбомеханизма Я = f (Q) может быть представлена параболой вида

-.Но(-У-С(р. (19.19) \ иом/

Зависимость мощности на валу от расхода можно аппроксимировать прямой линией

\ ном/

(19.20)

Коэффициенты и определяются по номинальным данным турбомеханизма:

Но - Я]

ном,

В этих формулах Яо и Яо - напор и мощность по валу турбомеханизма, соответствующие Q = О (закрытой задвижке) и я =

= Яном. нои. Qhom. Яном. Ядом - номинальные напор, подача, мощность на валу и частота вращения турбомеханизма.

Рабочий режим турбомеханизма опреде-ляется характеристикой турбомеханизма н характеристикой сети

(19.21)

/ я \2

Момент

VHOM,

R+Cs

(19.22)

9560Я

\ПномУ

.g-iL-/°(r-\09.2.

Яном ном А --14

М = Мо (-]+(М ои-Мо) ~ X

\Яном/ ном

/ Hj-n-J-Hc

X 1/ \ иом/

* ?Ql -fя -я

(19.24),

где А1о==9560--; А1но =9560

Яном

Положив Яс равным нулю, из (19.24) получим уравнение обычной вентиляторной характеристики (19.14).

Если предварительно определить минимальную частоту вращения в рабочем диапазоне, то уравнение (19.24) можно представить в виде

М = Мо(-У-Н(Л1 ом-Мо)~Х :

\ ном / НОМ