При рассмотрении работы электродвигателя, приводящего в действие производственный механизм, необходимо, прежде всего, выявить соответствие механических характеристик двигателя характеристике производственного механизма. Поэтому для правильного проектирования и экономичной эксплуатации электропривода необходимо изучить эти характеристики.
Моменты сопротивления механизмов можно разделить на две категории, а именно:
1. Реактивные моменты – моменты сопротивления от сжатия, резания, моменты трения и т. п., препятствующие движению привода в любом направлении и изменяющие свои знак при изменении направления вращения.
2. Активные или потенциальные моменты – моменты от силы тяжести, а также от растяжения, сжатия и скручивания упругих тел. Эти моменты могут быть названы потенциальными, поскольку они связаны с изменением потенциальной энергии отдельных элементов привода. Потенциальные моменты могут тормозить движение привода или, наоборот, способствовать его движению. Следует отметить, что, в отличие от реактивного статического момента, активный момент сохраняет свой знак при изменении направления вращения привода. Например, момент, создаваемый грузом подъемного механизма, сохраняет свой знак как при подъеме его, так и при опускании. Следовательно, в данном случае активный статический момент при подъеме препятствует движению, а при опускании способствует ему высокий КПД – 70–80 % (при работе от сети).
Зависимость между приведенными к валу двигателя скоростью и моментом сопротивления механизма ω = ƒ(Mc) называют статической механической характеристикой производственного механизма.
Различные производственные механизмы обладают различными механическими характеристиками. Однако можно получить некоторые обобщающие выводы, если воспользоваться следующей эмпирической формулой для механической характеристики производственного механизма:
Мс = М0 + (Мсн - М0)(ω/ωн)x
где Мс – момент сопротивления производственного механизма при скорости ω;
М0 – момент сопротивления трения в движущихся частях механизма;
Мсн – момент сопротивления при номинальной скорости ωн;
х – показатель степени, характеризующий изменение момента сопротивления при изменении скорости.
Приведенная формула позволяет классифицировать механические характеристики производственных механизмов ориентировочно на следующие основные группы: |  1. Группа.
Не зависящая от скорости механическая характеристика (прямая 1 на рисунке). При этом х = 0 и момент сопротивления Мс не зависит от скорости. Такой характеристикой обладают, например, подъемные краны, лебёдки, механизмы подач металлорежущих станков, постоянной массой передвигаемого материала. Рис. 265 Механические характеристики производственных механизмов |
|
2. Группа. Возрастающая механическая характеристика (кривые 2 и 3 на рисунке). Характеристике 3 соответствует (при х = 2) момент сопротивления МС зависящий от квадрата скорости. Механизмы, обладающие такой характеристикой, называют иногда механизмами с вентиляторным моментом, поскольку у вентиляторов момент сопротивления зависит от квадрата скорости. К механизмам, обладающим параболической механической характеристикой, относятся также центробежные насосы, гребные винты и т. п. |
|
3. Группа. Спадающая механическая характеристика (кривая 4 на рисунке). При этом х = –1 и момент сопротивления Мс изменяется обратно пропорционально скорости, а мощность, потребляемая механизмом, остается постоянной. Такой характеристикой обладают, например, некоторые токарные, расточные, фрезерные и другие металлорежущие станки, моталки в металлургической промышленности и т.п. Эти характеристики не исчерпывают все возможные случаи, но дают представление о характеристиках некоторых типичных производственных механизмов. |
|
|
Степень и знак изменения момента с изменением скорости у разных РО различна и характеризуется так называемой жёсткостью их механических характеристик.
Жёсткость механической характеристики – это отношение изменения моментов к соответствующей разности угловых скоростей. В случае нелинейных характеристик их жёсткость не постоянна и определяется в каждой точке как производная момента по угловой скорости:
β = дМc / дω
Механизмы, имеющие характеристику 1 имеют жёсткость, равную нулю:
β = 0; для механизмов второй группы (кривые 2 и 3) жесткость положительна:
β > 0, а у механизмов третьей группы (кривая 4) отрицательна: β < 0. |
