CC BY
5
УДК.621.34:677
Г.С. Якимчук, С.Г. Якимчук, С.А. Войцеховский
ОБОСНОВАНИЕ ВЕЛИЧИН ПОТОКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ЧЕРЕЗ ПРИВОДНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ТРАНСПОРТНО-НАВИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ШЛИХТОВАЛЬНЫХ МАШИН
Складено структурну схему розподшу потужностей по вузлах i елементах електромехатчно'1 системи транспортно-навиваючих пристрош шлiхтовальних машин з одно- i дводвигуновими електроприводами. З'ясовано причину невiдповiдностi встановлених потужностей приводних електродвигутв i надано рекомендацИ щодо Iх вибору.
Введение. Сложность процессов транспортирования и навивания на ткацкий навой основных нитей на шлихтовальных машинах явилась причиной большой разновидности приводов и их систем управления [1]. В зависимости от принципов решения вопросов регулирования скорости и связи между транспортирующими валиками, жестко связанными мажорным валом, и механизмом ткацкого навоя, их можно свести к двум видам: с однодвигательными нерегулируемыми и с двухдвигательными регулируемыми электроприводами. В однодвигательных приводах линейная скорость движения нитей (скорость шлихтования), осуществляемая скоростью вращения транспортирующих валов, регулируется при помощи механических вариаторов, а для изменения частоты вращения ткацкого навоя относительно частоты вращения выпускных валков предусмотрены фрикционы. В двухдвигательных регулируемых электроприводах ткацкий навой механически не связан с мажорным валом (транспортирующими валками), а приводится в движение от своего электродвигателя. Скорость шлихтования и частота вращения навоя регулируется непосредственно электродвигателями, соответственно ткацкого навоя и мажорного вала.
Не смотря на то, что выполняемые технологии шлихтовальными машинами с одно- и двухдвигательными электроприводами одинаковы, что способствует потреблению одинакового количества электроэнергии, установленная мощность двигателей в двухдвигательном электроприводе, особенно двигателя навоя, значительно отличается в большую сторону от мощности общего двигателя в электроприводах с однодвигательным исполнением, вызывая сомнения и трудности при их выборе.
Постановка задачи исследования. При помощи электромеханической структурной схемы распределения мощностей по узлам и элементам транспортно-навивающего устройства шлихтовальной машины аналитически обосновать величины потоков потребляемой электроэнергии, выяснить причины неравнозначностей установленных мощностей приводных двигателей в одно- и двухдвигательном электроприводе и дать рекомендации по выбору их мощности.
Содержание исследований. С точки зрения затрат электроэнергии на осуществление движения основных нитей и транспортирующих органов электромеханическую структуру шлихтовальной машины можно изобразить обобщенной схемой распределения мощностей по узлам и элементам ее кинематики. Такая схема, составленная для машин с одно- и двухдвигательными электроприводами, изображена на рис.1.
На этом рисунке обозначены: СВ - сновальные валики, с которых сматываются нити основы; ТН -ткацкий навой, на который навиваются ошлихтованные нити основы; ТВ, ОВ и ВВ - тянульные, отжимные и выпускные (транспортирующие) валы, жестко связанные мажорным валом МВ; Д -электродвигатель для машин с однодвигательным электроприводом; Д1 и Д2 - электродвигатели мажорного вала и механизма ткацкого навоя в машинах с двухдвигательным электроприводом; ЛРу и
ЛРФ - потери мощности в вариаторе регулирования скоростей шлихтования и фрикционе, связывающего гибкой связью ткацкий навой с мажорным валом, однодвигательного электропривода; Ар и ЛР6 - потери мощности в тормозных устройствах сновальных валиков и механизмах ткацкого
навоя; ЛР2, ЛР3, ЛР4 и ЛР5 - потери мощности в передачах транспортирующих валков (тянульных
ТВ1, отжимных ОВ, тянульных ТВ2, выпускных ВВ); ЛРП1 и ЛРП 2 - потери мощности в регулируемых
источниках питания двигателей Д1 и Д2; РМ и РН - потребление мощности электроприводами
мажорного вала и ткацкого навоя; Р1 - потребляемая мощность однодвигательным электроприводом;
Р2 - потребляемая мощность двухдвигательным электроприводом; РЦх и Рц2 - «циркулирующие
мощности» в кинематической и электромеханической цепях; У1 и У6 - линейные скорости
разматывания и наматывания основных нитей; У2 , У3, У4 и У5 - скорости движения нитей в стыках
транспортирующих валов; ¥1, ¥2, ¥3, ¥4, ¥5 - натяжение нитей в зонах I, II, III, IV, V шлихтовальной машины.
Рис.1. Структурная схема распределения мощностей по узлам транспортно-навивающего устройства
шлихтовальной машины
Баланс мощностей электромеханической структуры для схемы с однодвигательным электроприводом запишется следующим образом:
Р1 = ДРУ + ДРФ + ДР2 + ДР3 + ДР4 + ДР5 + ДР6 + ¥1 • У2 - ¥2 • У2 +
+ ¥2 • У3 -¥ъ • У3 + ¥ъ • У4 -¥4 • У4 + ¥4 • У5 -¥5 • У5 + ¥5 • Уб. (1)
Так как У2 > У1, У3 > У2, У4 > У3, У5 > У4 , У6 > У5 и ¥1 • У2 = ¥1 • У1 + ¥1 (У2 - У1), где ¥1 • У1 = АР1 - потери мощности в тормозных устройствах сновальных валков, то
Р1 = ЕДР + ЪР¥ , (2)
где EÄP = Äp + ÄP2 + ÄP3 + ÄP4 + ÄP5 + ÄP6 + APV + ÄP0 -
- потери мощности в механических передачах;
EP = F (V2 - V)+F (V3 - V2) + F3 (V4 - V3) + F4 (V5 - V4) + F5 (V6 - V5)
(3
)
(
4)
- потери мощности на растяжение нитей в зонах транспортирования.
Расчетная мощность Р1 является основанием для выбора мощности приводного электродвигателя
в однодвигательной системе. Аналогичным образом запишется баланс мощностей для системы с двухдвигательным электроприводом, только из-за отсутствия вариатора и фрикциона из (3) будут
исключены потери мощности Д^ и ДРФ, а включены потери в регулируемых источниках питания ДРП1 и ДРП2, соответственно двигателей мажорного вала Д1 и механизма ткацкого навоя Д2:
ZAP = AP + AP2 + AP3 + AP4 + AP5 + AP6 + APm + АРП 2, (5)
а потери на растяжение нитей (4) останутся без изменений.
Анализируя электромеханические структуры, приведенные на схеме (рис.1), можно сказать, что с точки зрения энергетического баланса они равнозначны, а с точки зрения установленной мощности приводных электродвигателей системы с двухдвигательными электроприводами более весомые не только по причине наличия двух двигателей, но и из-за своеобразного распределения мощностей. Так, для мажорного вала
P3M =APmi +AP +AP2 +AP3 +AP4 +AP5 + Fi (V - Vi) +
+ F2((3 - V2) + F3((4 - V3)+F4((5 - V4)-F5 • V6, (6)
а для механизма ткацкого навоя
P =AP +AP + F • V (7)
1 ЭН ^ П2 ^^ 6 5 6 * (/)
Объясняется такое явление тем, что в них «циркулирующая мощность» Pц2, вызванная
натяжениям F5, замыкается по всей электромеханической цепи, где она нагружает двигатель Д2 навоя
(7) и разгружает двигатель Д1 мажорного вала (6). При больших натяжениях двигатель Д1 может оказаться в режиме рекуперативного торможения, а мощность двигателя Д2 превысит потребляемую мощность из электрической сети питания P2 . По этой причине номинальная мощность двигателя Д2 не должна быть меньшей расчетной PH .
В структуре с однодвигательным электроприводом «циркулирующая мощность» Pц 1 замыкается
только по механической цепи и не охватывает двигателя Д, который выбирается по мощности P1 . В этом
кроется сущность энергетического преимущества однодвигательного электропривода перед двухдвигательным. Однако, из-за несовершенства механических регулирующих устройств (вариатора и фракциона) однодвигательные электроприводы не могут конкурировать с двухдвигательными регулируемыми, и по этой причине подавляющее большинство шлихтовальных машин оборудуются двухдвигательными регулируемыми электроприводами. Выводы:
1. На основе структурной схемы распределения мощностей по узлам и элементам электромеханической системы шлихтовальной машины сделан анализ величин потоков энергий, где определена причина неоднородности установленных мощностей приводных электродвигателей в одно-и двухдвигательном исполнении электроприводов.
2. Даны рекомендации по выбору мощностей приводных электродвигателей.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Куликов А.М., Хавкин В.П. Многозонные перематывающие устройства как объекты автоматического управления // Технология текстильной промышленности. - 1968. - №1. -С. 121-123.
ЯКИМЧУК Георгий Сергеевич - к.т.н., профессор кафедры технической кибернетики Херсонского национального технического университета. Научные интересы: - автоматизированные электромеханические системы.
наук.
ЯКИМЧУК Сергей Георгиевич - инженер, соискатель ученой степени кандидата технических Научные интересы:
- электрические системы с неизменными параметрами.
ВОИЦЕХОВСКИИ Сергей Александрович - аспирант Херсонского национального технического университета.
Научные интересы:
- автоматизация технологических процессов.
