Спосіб пуску вібраційної машини з двома дебалансними віброзбудниками збудниками, що самосинхронізуються

Реферат: Винахід належить до гірничої промисловості, виробництва будівельних матеріалів, машинобудування та може бути використаний для зниження рівня резонансних коливань, що виникають під розбігу вібраційних машин, зменшення пускового струму, а також зниження потужності електропривода. Спосіб пуску вібраційної машини з двома дебалансними віброзбудниками, що самосинхронізуються, встановленими на м'якоамортизованому несучому тілі, яке плоско коливається, здійснюється шляхом прямого пуску електродвигунів. Електродвигуни мають незалежну систему керування пуском, за допомогою якої спочатку вмикають один електродвигун, і лише після його виходу на усталений зарезонансний режим обертання, вмикають другий електродвигун. Винахід забезпечує зниження резонансних амплітуд несучого тіла та, відповідно, динамічних навантажень на елементи конструкції машини, істотно зменшує необхідну потужність електропривода та пусковий струм в мережі живлення. UA 103392 C2 (12) UA 103392 C2 UA 103392 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої промисловості, виробництва будівельних матеріалів, машинобудування та може бути використаний для зниження рівня резонансних коливань, що виникають під розбігу вібраційних машин, зменшення пускового струму, а також зниження потужності електропривода. Відома вібраційна машина з дебалансним приводом, що складається з вібруючого робочого органу (контейнера), встановленого на станині за допомогою м'яких гвинтових циліндричних пружин. Під робочим органом жорстко закріплено дебалансний вібратор (незбалансований ротор), що приводиться в рух від трифазного асинхронного двигуна (див. Вибрационные станки для обработки деталей. Бабичев А.П., Трунин В.Б., Самодумский Ю.М. и др. - М.: Машиностроение. - 1984. - С. 56-57). Зазвичай, вібраційні машини з інерційним приводом є зарезонасними. Частоти власних коливань пружно підвішеного несучого тіла є в кілька разів нижчими за частоту вимушених коливань. Тому недоліками вібраційної машин з дебалансним приводом є те, що в процесі розбігу та вибігу під час збігу власних частот із вимушеною виникають інтенсивні резонансні коливання. При цьому вони у багато разів перевищують амплітуди усталених коливань. Відповідно, зростають динамічні навантаження на елементи конструкції вібраційних машин. Крім того, для проходження ротором електродвигуна резонансної зони необхідно істотно (до 5-6 разів) завищувати його потужність; також під час пуску великих вібраційних машин з приводом від електродвигунів асинхронного типу ударний пусковий струм негативно впливає на живильну електромережу. Відомий спосіб розбігу незбалансованого ротора у зарезонансну зону, котрий полягає у вимиканні та вмиканні привода ротора у зоні резонансу. З метою зменшення енерговитрат при розбігу вимикання та вмикання привода здійснюють з урахуванням порогових значень вібраційного та обертового моментів привода; порогові значення вібраційного моменту вибираються рівними ±(10-15)% від обертового моменту двигуна (див. А.С. СССР № 1025460, 1983 p.). Однак відомо, що визначення з достатньою точністю обертового моменту, що діє на ротор, є досить складною задачею. Керування вимиканням та вмиканням двигуна, виходячи з порогового значення вібраційного моменту ±(1015)% від обертового моменту двигуна, є досить далеким від оптимального. Відомий спосіб зменшення резонансних амплітуд при пуску вібраційної машини, який полягає у тому, що при досягненні кутовою швидкістю вібратора значення, близького до частоти власних коливань, електродвигун вібратора вимикають, а після проходження періоду часу, протягом якого кутова швидкість досягає зарезонансного значення, виконують повторне вмикання електродвигуна (див. А.С. СССР № 255760, 1970 р.). Однак, як відомо, для кожної конкретної коливальної системи потрібно досить точно (до 0,01 с) визначати час вимикання та повторного вмикання двигуна (див. Компьютерное моделирование двойного пуска вибрационных машин с инерционным возбуждением колебаний. Ярошевич Н.П. В кн. Нелинейные проблемы теории колебаний и теории управления. Вибрационная механика. ИПМаш РАН. СПб.: Наука, 2009. С. 110-122). Для цього, крім виконання складних розрахунків, потрібно визначити параметри конкретної коливальної системи, окремі з яких знайти з необхідною точністю досить проблематично, наприклад - коефіцієнти демпфування. Відомо, що на відміну від режимів, віддалених від резонансних, для яких силами опору в коливальній системі зазвичай нехтують, при дослідженні перехідних режимів навіть незначна зміна коефіцієнтів демпфування істотно впливає на характер процесу проходження резонансної зони. Таким чином, запропонований підхід досить чутливий до похибок моделі, що ставить під сумнів ефективність його практичного використання. Найбільш близькою до запропонованого винаходу є спосіб пуску вібраційної машини з двома дебалансними віброзбудниками, що самосинхронізуються, встановленими на м'якоамортизованому несучому тілі, яке плоско коливається, що здійснюється шляхом так званого прямого пуску електродвигунів (див. довідник Вибрации в технике. - Т.4. Вибрационные процессы и машины. - М.: Машиностроение. - 1981. - С. 468). Однак, усі відомі проблеми, пов’язані з проходженням зони резонансу в цих машинах, існують. На практиці вони частково вирішуються завищенням потужності електродвигунів, що у теперішній час є неприпустимим. В основу винаходу поставлено задачу зменшити резонансні коливання робочого органу вібраційної машини, динамічні навантаження на елементи конструкції, пусковий струм в мережі живлення, а також знизити потужність електропривода. Поставлена задача досягається за рахунок почергового пуску двох незв'язаних між собою електродвигунів і, відповідно, почергового проходження зони резонансу дебалансними віброзбудниками. При проходженні зони власних частот одним віброзбудником, наприклад першим, збуджуються вдвічі менші резонансні коливання, оскільки за такої самої маси несучого тіла незрівноважена маса дебалансів, що збурюють коливання вдвічі менша. Другий 1 UA 103392 C2 5 10 15 20 25 30 електродвигун вмикають лише після того, як перший двигун досягне своєї номінальної швидкості обертання, в коливній системі повністю згаснуть резонансні коливання і встановиться усталений режим руху несучого тіла. У підсумку в коливній системі виникають істотно менші резонансні коливання і, як наслідок, мають місце менші динамічні навантаження на привод, що дає змогу зменшити його потужність. При цьому, як за рахунок зменшення потужності двигунів, так і за рахунок їх почергового пуску істотно зменшується пусковий струм в мережі живлення. Спосіб відрізняється тим, що привод вібромашини містить два дебалансні віброзбудники, що приводяться в рух від двох незалежних електродвигунів, які кінематично не зв'язані між собою і мають незалежну систему керування пуском, за допомогою якої спочатку вмикають лише один електродвигун, і лише після його виходу на усталений зарезонансний режим обертання, вмикають другий електродвигун. За допомогою аналітичних досліджень та комп'ютерного моделювання процесу розбігу вібраційної машини показано, що при пуску лише одного з двох двигунів динамічне навантаження на електродвигун та пусковий струм зменшується вдвічі. Це, відповідно, дозволяє також вдвічі зменшити потужність привода (яка для вібромашин з дебалансним приводом вибирається з умови пуску), що в свою чергу вже чотири рази зменшить пусковий струм. На фіг. 1 зображено просторову модель вібраційної машини, а на фіг. 2 - електричну схему живлення електродвигунів. Вібраційна машина містить: 1 - несуче тіло; 2 - дебалансні віброзбудники; 3 - пружини; 4 електродвигуни; 5 - еластичні муфти; 6 - раму; 7 - комутаційно-захисну апаратуру. Спосіб пуску вібраційної машини з двома дебалансними віброзбудниками, що самосинхронізуються, встановленими на м'якоамортизованому несучому тілі 1, яке плоско коливається, що здійснюється шляхом так званого прямого пуску електродвигунів 4, наступний: за допомогою незалежної системи керування пуском електродвигунів 4 спочатку відбувається увімкнення одного електродвигуна 4; після досягнення кутовою швидкістю ротора електродвигуна 4 зарезонансного усталеного значення і встановлення стаціонарних коливань несучого тіла 1 вмикається другий електродвигун 4. Таким чином, застосування запропонованого способу пуску забезпечить зниження резонансних амплітуд несучого тіла та, відповідно, динамічних навантажень на елементи конструкції машини, істотно зменшить необхідну потужність електропривода та пусковий струм в мережі живлення. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 Спосіб пуску вібраційної машини з двома дебалансними віброзбудниками, що самосинхронізуються, встановленими на м'якоамортизованому несучому тілі, яке плоско коливається, що здійснюється шляхом прямого пуску електродвигунів, який відрізняється тим, що електродвигуни мають незалежну систему керування пуском, за допомогою якої спочатку вмикають один електродвигун, і лише після його виходу на усталений зарезонансний режим обертання, вмикають другий електродвигун. 2 UA 103392 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3