Кинематическая характеристика

 

Кинематическая характеристика изображается в виде схемы, составляется путем детального изучения машины: замеры диаметров шкивов, приводных барабанов, подсчета числа зубьев шестерен и определения передаточных отношений. Кроме того, необходимо выявить наличие зазоров и упругих элементов для оценки их влияния на величину изменения момента инерции, сопротивления или усилия начале трогания машины, [ ].

 

 

Рисунок 3.2 – Вал горизонтальный

Двигатель соединен с сепаратором через центробежную фрикционную муфту скольжения. Червячная пара (быстроходная винтовая пара) состоит из горизонтального и вертикального валов. Зазоры в кинематической схеме рабочей машины и электропривода присутствуют. Особенностью электропривода является маленькое передаточное отношение i<1: это обуславливает большой расход энергии и нагрев обмотки двигателя в процессе разгона электропривода. Отклонение рабочей скорости от расчетной приводит к ухудшению процесса разделения молока на сливки и обрат.

i_ред=n_дв/nбар=1500/6500=0,231–передаточное отношение редуктора,

где n_дв=1500 об/мин – скорость вращения двигателя;

n_бар=6500 об/мин - скорость вращения барабана.

 

 

Механическая характеристика

 

Механическая характеристика отражает механические свойства машины и особенности протекания производственного процесса. Она представляет собой зависимость момента сопротивления или усилия от скорости рабочей машины, используется при анализе переходных процессов, определении возможности пуска и устойчивой работы электропривода, построении нагрузочной диаграммы привода при пуске и при обосновании способа регулирования скорости приводного двигателя. [ ].

 

Механическая характеристика сепаратора на холостом ходу описывается уравнением:

М_схх=М_о+(М_сн-М_о)×(w/w_н)^х, Н×м, (3.8)

где х=2 (для сепаратора);

М_тр=(0,2…0,3) ×М_снхх – момент трогания сепаратора, Н×м;

М_снхх – момент сопротивления на холостом ходу при номинальной угловой скорости двигателя;

М_о=0,33 Нм – начальный момент сопротивления не зависящий от скорости;

w - угловая скорость барабана, рад/с;

w_н – номинальная угловая скорость барабана, рад/с.

Для сепаратора формула примет такой вид:

М_схх=М_о+b×w² Н, (3.9)

где b=18.24 10^-7, Н·м·с²/рад – коэффициент пропорциональности, зависящий от качества обработки элементов кинематической схемы, массы барабана, величины и степени шероховатости элементов барабана сепаратора;[ ].

М^ê_схх=М_схх/i_сепН×м, (3.10)

М_снагр=2 М^ê_схх Н×м, (3.11)

где М^ê_схх - момент сопротивления на холостом ходу приведенный к валу двигателя;

М_снагр - момент сопротивления под нагрузкой приведенный к валу двигателя;

М_тр=0,3×М_снхх,Н×м, (3.12)

М_тр=0,3×1,17=0,35,Н×м

Меняя значения угловой скорости w от ноля до номинального значения угловой скорости и подставляя их в выражение (1.4) получим зависимость М_с=f(w). Данные сводим в таблицу 3.4

 

Таблица 3.4 - Данные для построения механической характеристики сепаратора

wбар
wдв
Мсхх	0,35	0,34	0,39	0,45	0,55	0,67	0,74	0,82	0,91		1,1	1,17
Мсхх^1	1,52	1,47	1,7	1,95	2,38	2,9	3,2	3,55	3,9	4,33	4,76	5,07
Мснагр	2,7	2,65	3,06	3,51	4,3	5,22	5,8	6,4	7,02	7,8	8,6	9,13

Рисунок 3.3. – Механическая характеристика сепаратора

 

Инерционная характеристика

 

Инерционная характеристика представляет собой зависимость момента инерции J рабочей машины от времени, линейного или углового пути. Момент инерции используется для определения времени пуска и торможения, исследования переходных процессов и определения динамических усилий и моментов,[].

Величина момента инерции машин определяется массами движущихся деталей и грузов и радиусами инерции.

J_прив=J_дв+J_m1+J_m2+ J_чер+J_бар/i_ред, (3.13)

где J_прив-приведенный момент инерции сиcтемы;

J_дв=0,0056 кгм² - момент инерции двигателя;

J_m1-момент инерции 1-ой половины муфты;

J_m2-момент инерции 2-ой половины муфты;

J_чер-момент инерции червячной пары;

J_бар =0,11 кгм² - момент инерции барабана сепаратора;

Примем некоторые допущения в кинематической схеме:

- зазоры в червячной паре не учитываем;

- момент инерции ведущей части муфты отнесем к моменту инерции двигателя;

_- момент инерции ведомой части муфты и червячной пары отнесем к моменту инерции барабана сепаратора;

После допущений:

J_прив=J_дв+J_бар/i_ред (3.14)

J_прив=0,0056+0,11/0,231=2,07,кгм²

Приведенный момент инерции системы достаточно велик, т.к. передаточное число червячной передачи очень мало(i_ред =0,231);

 

Нагрузочная характеристика

 

Нагрузочная характеристика рабочей машины представляет зависимость момента сопротивления М_с, или мощности Р_с рабочей машины от времени t, углового a или линейного S пути. Они необходимы для определения режима работы двигателя, выбора его мощности и проверки на перегрузочную способность, [].

 

Рисунок 3.4 – Характер изменения параметров электродвигателя и муфты

Сепараторы относятся к машинам, работающим с практически постоянной нагрузкой. Режим работы, в основном, продолжительный (2…2,5часа).

В процессе работы сепаратора выделяют 3 периода его работы:

1)Разгон барабана сепаратора до установившейся скорости w_уст;

2)Холостой ход при w_уст (жидкость в барабан не поступает);

3)Работа под нагрузкой;

Проанализировав технологическую и кинематическую характеристики сепаратора, делаем вывод что, момент сопротивления сепаратора практически постоянный, независящий от времени (нагрузка постоянная)

М_снагр=2М^׀_схх Н×м

P_экв=P_{ном под нагр} Вт (3.15)