Механизмов экскаваторов

12.1. Расчетные нагрузочные и скоростные диаграммы механизмов экскаватора с оборудованием механической лопаты: а — подъемного механизма; б — поворотного механизма; в —напорного механизма

На 12.1 представлены расчетные нагрузочные диаграммы механизмов экскаватора с оборудованием механической лопаты. На 12,1, а сплошной линией показана нагрузочная диаграмма подъемного механизма за один цикл. Пунктирной линией показана диаграмма частоты вращения подъемного

Работа электроприводов основных рабочих механизмов экскаватора характеризуется большой частотой включений, резкими изменениями нагрузки, частыми изменениями направления вращения (реверсированием). Поэтому к электроприводу экскаватора предъявляются особые требования. Например, наиболее характерной особенностью работы механизма напора, как иногда и механизма подъема, является возможность его вынужденной остановки во время работы в случае встречи ковша с непреодолимым препятствием. Такой режим называется работой на упор или стопорением. Следовательно, для обеспечения надежной и безаварийной работы главного рабочего механизма требуются снижение момента (нагрузки) до допускаемых пределов при стопорении и «мягкость» характеристики его приводного двигателя, с тем чтобы частота вращения двигателя могла быть автоматически замедлена (иногда до нуля) при достаточно большом увеличении нагрузки. Это требование является основным и предъявляется к электроприводам главных механизмов экскаваторов.

вой двигатель приводит во вращение четыре генератора постоянного тока, три из которых (ГП, ГН, ГВ) в свою очередь питают приводные двигатели рабочих механизмов экскаватора, а именно: подъема ДП, напора ДН, поворота ДВ1 и ДВ2, хода ДХ. Генератор-возбудитель В на напряжение ПО—115 В предназначен для питания двигателя открывания днища ковша, обмоток возбуждения двигателей ДП, ДН, ДВ и ДХ, а также катушек электропневматических вентилей тормозов и контакторов постоянного тока, гудка и т. п.

следовательными стружками зультате вращения ротора в вертикальной плоскости или поворота платформы со стрелой в горизонтальной плоскости. Общее сопротивление грунта копанию при использовании таких экскаваторов складывается из сопротивления на отдельных ковшах, взаимодействующих с грунтом, причем для каждого из них суммарное сопротивление может быть определено путем механических расчетов с учетом параметров экскаватора и составляющих усилий. Для каждого ковша общее сопротивление включает три составляющих: Rp — касателыую, Ra — нормальную и R& — боковую ( 2.7). Зная эти величины, можно найти необходимую мощность приводного электродвигателя. Рассчитанные необходимые мощности основных механизмов экскаватора должны быть приведены к ближайшим стандартным продолжителыгастям включения двигателей экскаваторной серии (например, типа ДПЭ), а затем из этой серии следует выбрать двигатели, причем для привода ротора и ковшовой цепи с достаточным приближением двигатели можно выбирать так же, как и для механизмов длительного режима, а для механизмов поворота ротора и платформы и других основных механизмов одноковшовых экскаваторов — как для механизмов, работающих в повтори э-кратковременном или кратковременном режимах работы. Выбранные двигатели должны быть проверены по тепловому режиму реального цикла их работы.

следовательными стружками зультате вращения ротора в вертикальной плоскости или поворота платформы со стрелой в горизонтальной плоскости. Общее сопротивление грунта копанию при использовании таких экскаваторов складывается из сопротивления на отдельных ковшах, взаимодействующих с грунтом, причем для каждого из них суммарное сопротивление может быть определено путем механических расчетов с учетом параметров экскаватора и составляющих усилий. Для каждого ковша общее сопротивление включает три составляющих: Rp — касателыую, Ra — нормальную и R& — боковую ( 2.7). Зная эти величины, можно найти необходимую мощность приводного электродвигателя. Рассчитанные необходимые мощности основных механизмов экскаватора должны быть приведены к ближайшим стандартным продолжителыгастям включения двигателей экскаваторной серии (например, типа ДПЭ), а затем из этой серии следует выбрать двигатели, причем для привода ротора и ковшовой цепи с достаточным приближением двигатели можно выбирать так же, как и для механизмов длительного режима, а для механизмов поворота ротора и платформы и других основных механизмов одноковшовых экскаваторов — как для механизмов, работающих в повтори э-кратковременном или кратковременном режимах работы. Выбранные двигатели должны быть проверены по тепловому режиму реального цикла их работы.

Надежность работы механизмов экскаватора и его производительность в значительной степени определяются соответствием характеристик электропривода требованиям механического оборудования.

Для всех механизмов экскаватора предусмотрены кроме основных характеристик несколько,регулировочных, позволяющих осуществлять работу на пониженной скорости. Эти характеристики необходимы для выполнения вспомогательных операций при наладке оборудования и подготовке карьеров и др. Диапазон регулирования скорости обычно составляет 3 : 1 или 4:1. Формировать специальные экскаваторные характеристики проще всего в электроприводе постоянного тока по системе Г — Д с различными схемами возбуждения генератора.

Основные параметры электроприводов перечисленных механизмов экскаватора следующие: режим работы — S8; частота включений в 1 ч — не более 1000 (для поворотного механизма — 500, для механизмов хода и электромеханического шагания — 100); кратность перегрузки по моменту — 2...2,5; диапазон регулирования скорости — 10:1 (для механизмов хода и электромеханического шагания — 5 : 1).

Для привода указанных механизмов в основном применяется электрический привод. Различают экскаваторы однодвигательные и многодвигательные. В однодвигательном групповом электроприводе от одного двигателя при помощи системы передаточных механизмов (валов, шестерен и др.) приводится в движение группа рабочих механизмов экскаватора (напор, подъем, поворот). Групповой привод применяется на экскаваторах с емкостью ковша до 2,5 м3, например на строительных экскаваторах типов Э-1251, Э-2001, Э-2501. На экскаваторах с многодвигательным индивидуальным приводом каждый из указанных механизмов приводится в движение отдельным двигателем. Многодвигательный привод применяется на экскаваторах с емкостью ковша выше 2 м3, например на карьерно-строительных экскаваторах типа Э-2005 и Э-2502.

Поэтому реальные механические характеристики двигателей приводов механизмов экскаватора отличаются от указанной идеальной экскаваторной характеристики. Так, при использовании привода постоянного тока по системе ТГ — Д с трехобмоточным генератором механическая характеристика имеет вид кривой 2, а для асинхронного трехфазного двигателя — вид кривой 3 (см. 5.3).

К основным преимуществам механизмов экскаваторов отно-

Работа электроприводов основных рабочих механизмов экскаватора характеризуется большой частотой включений, резкими изменениями нагрузки, частыми изменениями направления вращения (реверсированием). Поэтому к электроприводу экскаватора предъявляются особые требования. Например, наиболее характерной особенностью работы механизма напора, как иногда и механизма подъема, является возможность его вынужденной остановки во время работы в случае встречи ковша с непреодолимым препятствием. Такой режим называется работой на упор или стопорением. Следовательно, для обеспечения надежной и безаварийной работы главного рабочего механизма требуются снижение момента (нагрузки) до допускаемых пределов при стопорении и «мягкость» характеристики его приводного двигателя, с тем чтобы частота вращения двигателя могла быть автоматически замедлена (иногда до нуля) при достаточно большом увеличении нагрузки. Это требование является основным и предъявляется к электроприводам главных механизмов экскаваторов.

В настоящее время разработаны тиристорные приводы главных механизмов экскаваторов ЭК.Г-3,2 и ЭКТ-5. Имеются опытные образцы экскаваторов ЭКГ-4,6, где привод основных механизмов осуществляется по системе ТП—Д.

Основные механизмы всех выпускаемых отечественных одноковшовых экскаваторов с объемом ковша более 2 м3 оборудуются приводами по системе Г—Д. Одновременно ведутся работы по разработке и испытаниям системы ТП—Д для основных механизмов экскаваторов. В настоящее время на серийно выпускаемых одноковшовых экскаваторах применяют в основном две системы Г—Д с СМУ и Г—Д с ТВ. Эти системы наиболее полно обеспечивают экскаваторную механическую характеристику главных приводов с коэффициентом заполнения 90—95 %, т. е. обеспечивают весьма высокую производительность экскаватора.

Для приводов вспомогательных механизмов экскаваторов, таких, например, как компрессоров, масло насосов, вентиляторов, конвейеров, обслуживающих экскаваторы, и других, а также для приводов двшателей генераторов системы «генератор — двигатель» используются двигатели переменного тока.

грунта, то при легких грунтах она должна быть жесткой, а при тяжелых и особенно в скальных грунтах — сравнительно мягкой. Требуемые характеристики формируются, как правило, с помощью обратных связей в схемах управления электродвигателями механизмов экскаваторов.

Электроприводы механизмов экскаваторов можно разбить на две группы: олектроприводы с малым моментом инерции (подъема и напора лопаты, тяги и подъема драглайна) и электроприводы с большим моментом инерции (механизмы поворота одноковшовых и роторных экскаваторов). Время разгона электродвигателей первой группы определяется в основном электромагнитной

В схемах электроприводов основных механизмов экскаваторов обычно помимо динамического торможения или торможения протишвключением предусматриваются конечные выключатели, которые не должны допускать чрезмерного выдвижения или возврата рукояти, чрезмерного подъема ковша и т. д. Расчеты режимов работы и особенно электромеханических или механических характеристик ЭТИХ механизмов МОГут быТЬ Произведены аналитическим, графоаналитическим либо графическим способами.

2.6. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВНЫХ МЕХАНИЗМОВ ЭКСКАВАТОРОВ

Для привода основных механизмов мощных одноковшовых и роторных экскаваторов преимущественное распространение получила система «генератор —двигатель» с двигателями независимого возбуждения. В этом случае, как известно, управление осуществляется воздействием на цепь возбуждения генераторов, получающих питание от электромашинных или от магнитных усилителей либо от тиристорных возбудителей. При этом формируются статические и динамические механические характеристики электроприводов с помощью замкнутых систем автоматического регулирования. Применительно к таким системам, упрощенная схема которых показана на 2.9, и рассмотрим расчет механических характеристик экскаваторных электроприводов аналитическим способом с учетом обычных допущений: частота вращения генератора и магнитный поток двигателя неизменны, генератор ненасыщен, генератор и двигатель имеют компенсационные обмотки и т. д.

Глава 2. Электрооборудование и электропривод лифтов, экскаваторов и автономных механизмов