Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет
имени М.В. Ломоносова»
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
ТИПОВЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МЕХАНИЗМОВ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
Учебное пособие
Архангельск
САФУ
2020
1
Стр.2
УДК 621.3
ББК 31.291
А22
Рекомендовано к изданию методической комиссией высшей школы энергетики, нефти и газа
Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова
Составители:
С.В. Петухов, канд. техн. наук, доц.;
М.В. Кришьянис, ст. преподаватель
Рецензенты:
М.А. Хвиюзов, старший диспетчер Архангельского РДУ, канд. техн. наук;
М.Е. Королев, главный энергетик Архангельского речного порта
Автоматизированный электропривод типовых производственных мехаА22
низмов и технологических комплексов [Электронный ресурс]: учебное пособие
/ сост. С.В. Петухов, М.В. Кришьянис; Сев. (Арктич.) федер. ун-т
им. М.В. Ломоносова. – Электронные текстовые данные. – Архангельск: САФУ,
2020. – 105 с.
ISBN 978-5-261-01473-7
Рассмотрены современные автоматизированные электрические приводы постоянного
и переменного тока различных производственных механизмов и технологических
комплексов. Пособие соответствует требованиям ФГОС ВО по следующим
направлениям подготовки бакалавров: 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»,
профиль «Энергообеспечение предприятий»; 13.03.02 «Электроэнергетика
и электротехника», профиль «Электроснабжение», «Менеджмент в электроэнергетике
и электротехнике»; 15.03.02 «Технологические машины и оборудование»
профиль «Инжиниринг технологического оборудования»; 15.03.04 «Автоматизация
технологических процессов и производств», профиль «Автоматизация
технологических процессов и производств».
Предназначено для студентов инженерных специальностей очной, очнозаочной
и заочной форм обучения.
УДК 621.3
ББК 31.291
Издательский дом им. В.Н. Булатова САФУ
163060, г. Архангельск, ул. Урицкого, д. 56
ISBN 978-5-261-01473-7
© Петухов С.В., Кришьянис М.В.,
составление, 2020
© Северный (Арктический) федеральный
университет им. М.В. Ломоносова, 2020
2
Стр.3
Оглавление
Введение ...........................................................................................................................
1. Общие понятия о типовом технологическом оборудовании
промышленных предприятий ....................................................................................
2. Общие сведения о современном автоматизированном электроприводе ...............
4
5
8
3. Краткий обзор промышленных механизмов ............................................................ 18
3.1. Механизмы циклического действия .............................................................. 18
3.2. Механизмы непрерывного действия ............................................................. 19
4. Электропривод насосов, вентиляторов и компрессоров ......................................... 21
4.1. Особенности работы и требования, предъявляемые к электроприводу .... 21
4.2. Электропривод насосов .................................................................................. 25
4.3. Электропривод вентиляторов ......................................................................... 32
4.4 Электропривод компрессоров ......................................................................... 36
5. Электропривод металлорежущих станков ................................................................ 39
5.1. Особенности работы и требования, предъявляемые к электроприводу .... 39
5.2. Расчет мощности электродвигателей токарных станков с ЧПУ ................ 40
5.3. Расчет мощности электродвигателя сверлильных станков ......................... 42
5.4. Расчет мощности электродвигателя фрезерных станков ............................ 44
6. Электропривод деревообрабатывающих станков .................................................... 46
7. Электропривод механизмов непрерывного транспорта .......................................... 50
7.1. Особенности работы и требования, предъявляемые к электроприводу .... 50
7.2. Электропривод конвейеров ............................................................................ 52
7.3. Электропривод эскалаторов ........................................................................... 57
8. Электропривод лифтов и шахтных подъемных машин .......................................... 61
8.1. Устройство подъемных машин и особенности их работы .......................... 61
8.2. Требования, предъявляемые к электроприводу лифтов .............................. 66
8.3. Типы электропривода лифтов и перспективы их развития ......................... 68
8.4. Схема управления лифтом .............................................................................. 72
8.5. Расчет мощности электродвигателя лифта ................................................... 73
8.6. Точность остановки лифтов и подъемных машин ....................................... 77
9. Электропривод подъемных кранов ........................................................................... 83
9.1. Виды подъемных кранов, их устройство и особенности работы ............... 83
9.2. Системы электроприводов подъемных кранов ............................................ 92
9.3. Выбор электродвигателей механизмов кранов ............................................ 98
10. Вопросы энергосбережения в электроприводе ...................................................... 102
Библиографический список ............................................................................................ 105
3
Стр.4
Мощность приводного двигателя электропривода деревообрабатывающего
станка
Pдв п рез п
η (P P ),
1
где ηп – КПД передачи.
Режим работы двигателя зависит от организации подачи: если брус поступает
за брусом без перерыва, то режим работы длительный, в противном
случае – перемежающийся.
Технологический процесс производства пиломатериалов стандартных размеров
отличается большим количеством локальных переместительных операций
предметов обработки и исполнительных механизмов, которые функционально
должны обеспечивать согласованность работы оборудования, загрузку
оборудования в пределах ее пропускной способности, обеспечивать ритмичную
работу оборудования производственного процесса. Большинство таких устройств
должны обеспечивать точное и быстрое позиционирование предмета обработки
или исполнительного механизма в шаговом или свободном режиме,
возможность безинерционного торможения обрабатываемого материала или
приспособления и др.
Следует обратить внимание на работу [6], в которой дано обоснование основных
технологических параметров торцовочного устройства маятникового
типа с линейным электроприводом механизма перемещения узла резания. Показано
влияние условий формирования длин пиломатериалов на выбор градации
торцевания пиломатериалов; дана классификация технологии и оборудования
при позиционном торцевании пиломатериалов в шаговом режиме с динамическим
торможением на механизированных и автоматизированных установках;
приведена методика расчета параметров цилиндрического линейного асинхронного
привода с учетом технологических требований к операции торцевания
пиломатериалов; обоснованы технологические параметры торцовочного устройства
с приводом главного движения от цилиндрического линейного асинхронного
электропривода, а также разработан линейный привод механизма резания
рычажного круглопильного торцовочного станка.
Контрольные вопросы
1. Перечислите и проанализируйте основные особенности работы электропривода
деревообрабатывающих станков.
49
Стр.50
2. Приведите алгоритм расчета мощности и выбора электродвигателя для деревообрабатывающего
станка.
3. Каковы перспективы развития систем электроприводов для деревообрабатывающих
станков?
7. ЭЛЕКТРОПРИВОД МЕХАНИЗМОВ НЕПРЕРЫВНОГО
ТРАНСПОРТА
7.1. Особенности работы и требования, предъявляемые
к электроприводу
Механизмы непрерывного транспорта широко применяются в различных
отраслях промышленности для механизации и автоматизации вспомогательных
операций, например транспортировки руды, топлива, сырья, деталей машин,
кормов, продуктов и т.д. Помимо перемещения грузов указанные механизмы
используются и для перевозки пассажиров (эскалаторы, подвижные
тротуары).
Наиболее распространенными механизмами непрерывного транспорта являются
конвейеры различных типов, конструкция которых определяется характером
перемещаемых грузов, массой и скоростью их движения. В практике
конвейеры часто называют транспортерами. Сыпучие грузы перемещаются ленточными
конвейерами, штучные – пластинчатыми, роликовыми и подвесными.
На промышленных предприятиях, как правило, применяются ленточные и подвесные
цепные конвейеры. Ленточные конвейеры используются главным образом
на металлургических заводах, горных разработках, топливоподачах электростанций,
в строительной и пищевой промышленности, подвесные цепные –
на машиностроительных заводах, а также в химических, красильных и других
цехах.
Основной конструктивной частью механизмов непрерывного транспорта
и, в частности, любого конвейера является замкнутый, непрерывно движущийся
в процессе работы тяговый орган, выполненный из специальной текстильной,
прорезиненной или стальной ленты. Он может быть выполнен из
цепей и канатов.
50
Стр.51
Применение той или иной конструкции тягового органа обусловливается
не только характером перемещаемого груза, но и условиями окружающей среды,
в которой работает механизм. Тяговый орган обычно приводится в движение
через ведущие барабаны, звездочки, многогранные блоки и подобные
устройства посредством электрических двигателей.
Рассмотрим основные особенности работы электропривода машин непрерывного
транспорта. Для этих приводов характерна продолжительная работа в
течение значительных промежутков времени (смены или нескольких смен).
Этим большинство электроприводов машин непрерывного транспорта резко отличается
от других подъемно-транспортных машин, для которых характерен
циклический повторно-кратковременный режим работы. Загрузка машины,
транспортирование и снятие груза в машинах непрерывного транспорта осуществляются,
как правило, без остановок самой машины и без пауз в ее работе.
Это существенно сказывается на расчете и выборе двигателей.
Для этих механизмов характерны относительно редкие пуски, которые
обычно происходят несколько раз в сутки. Продолжительность их мало влияет
на производительность машины. Во многих случаях продолжительность пуска
специально увеличивают, чтобы при разгоне уменьшить перегрузки, ускорение
груза на ленте, просыпание его, а также пробуксовывание ленты.
Направление вращения механизмов и, следовательно, вала электропривода
машин непрерывного транспорта не изменяется или изменяется редко. Так,
конвейер обычно длительное время транспортирует сыпучие и кусковые материалы
или штучные грузы в одном направлении, эскалатор также длительное
время работает на подъем или опускание пассажиров и т.д. Лишь некоторые
машины непрерывного транспорта, например маятниковые канатные дороги,
требуют частого реверса механизмов.
Конвейер, элеватор и другие машины непрерывного транспорта работают
при определенной стабильной нагрузке. Переходы от холостого хода к предельным
нагрузкам являются весьма редкими. Так, колебания нагрузки на эскалатор
и ее повторяемость зависят от числа пассажиров, согласованности расписаний
движения поездов и т.д. Еще более стабильна нагрузка на конвейеры,
установленные на тепловых станциях, горнообогатительных и других комбинатах.
Стабильна нагрузка линии непрерывного транспорта в машиностроении,
приборостроении, при сборке радиоаппаратуры. Значительные перегрузки, особенно
длительные, возникают в конвейерах, работающих на открытом воздухе в
сложных атмосферных условиях. Они могут быть связаны со смерзанием материала,
изменением температуры смазки механизмов.
51
Стр.52