colocviu pae

7/23/2019 Colocviu PAE

1/47

1

1.6.3 Caracteristicile mecanice i regimurile de funcionareale mainilor de lucru

Considerarea interdependenei funcionale ntre elementele compo-nenete ale sistemelor de acionare

presupune cunoaterea caracteristicilor mecanice i a regimurilor de funcionare ale mainilor electrice i mainilorde lucru.Caracteristica mecanic a unei maini de lucru reprezint depen-dena dintre cuplul rezistent static Mral

mainii de lucru i un parametru oarecare (viteza, unghiul de rotaie a unui element al mainii de lucru fa de opoziie de referin, spaiu).

Regimul de funcionare al mainii de lucru reprezint variaia n timp a cuplului rezistent static: )(2 tfMr = (1.40)Cuplul rezistent staticMr se compune din cuplul rezistent utilMrui cuplul rezistent de frecareMrf: MMM rur += (1.41)n figurile1.8.a i b se prezint dou exemple de variaie ale com-ponentelor cuplului rezistent static.

Cuplul rezistent de frecareMrfare influ-en asupra caracteristicii mecanice n special n perioada de pornire.

Fig.1.8.Influena componentelor cuplului rezistent static asupra caracteristicilor mecanice ale mainilor de lucru.

Mrimea cuplului rezistent de frecare Mrf depinde de natura frecrii (de alunecare sau rostogolire) i deviteza de rotaie.n cazul lagrelor cu alunecare Mrf este mare la pornire, datorit cu-plului de nepenire, i apoi devine

practic constant. Pentru lagrele cu rul-meni variaia cuplului de frecare este mai aplatizat.

1.6.3.1 Clasificarea mainilor de lucru dup caracteristica mecanica) Maini de lucru cu cuplu rezistent static dependent de vitez:

( )a

n

rfrnrfr MMMM

+= (1.42)

reprezentnd expresia general a caracteristicii mecanice Mr=f() sau Mr=f(n) n care: Mrf=Mo este cuplulrezistent de frecare numit i cuplu de mers n gol; Mrn este cuplul rezistent static nominal, corespunztor vitezeinominale n; a reprezint un exponent care poate lua valorile 1,0,1 sau 2.

Pe baza relaiei (1.42) se obine expresia i forma caracteristicii mecanice (fig.1.9. a, b, c, d) pentrudiferite valori ale exponentului a.

n cazul a = -1 se obin caracteristici mecanice sub form de hiper-bol cu asimptote n=0 i Mr=M0,specifice mainilor achietoare i mainilor de nfurat hrtie.

n cazul a = 0 se obine o caracteristic mecanic paralel cu absci-sa corespunztor unei sarciniconstante, specifice ascensoarelor, benzilor transportoare sau laminoarelor reversibile.

1


2/47

Fig.1.9 Caracteisticile mecanice ale mainilor de lucru cu cuplu rezistent dependent de vitez, pentru diferite valoriale exponentului a.

a) a = -1; b) a = 0; c) a = 1; d) a-= 2.

n cazul a = 1 caracteristica este o dreapt ce trece prin punctul no-minal de funcionare (Mn,nn) i estespecific calandrelor din industria textil sau valurilor din industria cauciucului.

n cazul a = 2 se obin caracteristici mecanice parabolice, care sunt specifice ventilatoarelor, pompelorcentrifuge sau turbocompresoarelor.

b)Maini de lucru cu cuplu rezistent static dependent de unghiul dintre un organ al mainii i o poziiede referin, caracterizate prin aceea c au n componen mecanisme bielmanivel (fig.1.10), Deplasarea glisi-erei B, pentru manivela OC de lungime li biela BC de lungime b, este:

( ) cos1coscos +== rrrrbBOAOs (1.43)

Fig.1.10. Mecanism biel manivel.

Fora utilFu transmis prin biel se descompune n componentele:

rtu FFF += (1.44)unde:Fr este fora radial;Fteste fora tangenial de forma:

( )

++== 2sin

2sinsinsin

b

rFFFF uuut (1.45)

Cuplul rezistent util pe axul O va avea expresia:

+== 2sin2

sinb

rrFrFM utru (1.46)

Dac r


3/47

1000

GhF

h= (1.49)

d)Maini de lucru cu cuplul rezistent static variind neregulat n timp (fig.1.11) fr a se putea stabili olege de variaie, care sunt specifice malaxoarelor din industria celulozei, instalaiilor de foraj.

Pentru dimensionarea corecte a puterii motorului de acionare se de-termin n figura 1.11 cuplul rezistentmediuMrm pentru maini de lucru cu sarcin invariabil n timp (mori cu bile, concasoare), respectiv pentru ma-inide lucru cu sarcin invariabil n timp (defibratoare, instalaii de foraj).

Fig. 1.11 Determinarea cuplului rezistent mediuMrm la mainile de lucrucu variaia neregulat a cuplului rezistent.

a) sarcin invariabil n timp b) sarcini variabile n timp.

1.6.3.2 Clasificarea mainilor de lucru dup regimul de funcionareRegimul de funcionare al mainii de lucru determin alegerea pu-erii motorului electric de acionare, a

organului de transmisie i a schemei de comand.Din punct de vedere a regimului de funcionare mainile de lucru se mpart n urmtoarele categorii:a) Maini de lucru cu regim de funcionare de durat i sarcin constant (fig. 1.12) avnd cuplu

rezistent constant:Mr(t) = const. (1.50)

Fig. 1.12 Maini de lucru cu regim de funcionare de durat i sarcin constant.

b) Maini de lucru cu regim de funcionare de durat i sarcini va-riabile n timp (fig.1.13), la caresarcinile variaz n trepte i nu se repet de la un ciclu la altul ca valoare sau durat.

Fig. 1.13 Maini de lucru cu regim de funcionare de durat i sarcini variabilen timp.

Un astfel de regim de funcionare este caracteristic macaralelor, as-censoarelor, laminoarelor reversibile,

mainilor unelte.c) Maini de lucru cu regim intermitent de funcionare (fig.1.14.a), care cuprind pe durata unui ciclu de

funcionare tc perioade de lucru taalter-nnd cu perioade de pauz tp, specific excavatoarelor i mainilor de ridicat.

Mr Mr

Mrm

Mrm

t t

Mr

Mr2

Mr4

Mr5M

r1

Mr3

t1

t2

t3

t4

t5

t

tc

3

Mr

Mrn

0 t t


4/47

Motorul electric, care se nclzete n timpul perioadei de lucru, nu are timp suficient s se rceasc pnla temperatura mediului ambiant n pe-rioada de pauz.

Pentru aceste maini de lucru se definete durata relativ de funci-onare DA[%]:

Fig. 1.14 Regim intermitent de funcionare.a) grafic ideal; b) grafic real.

[ ] 100% caa

tt

t

DA += (1.51)Durata relativ de acionare DA i durata ciclului de lucru tc sunt standardizate. n ara noastr s-au

adoptatDA=25% iDA=40%, respectiv tc=10, 15, 30, 45, 60 i 90 [minute].Graficul din figura 1.14.a este ideal deoarece consider cuplul re-zistent static constant pe durata

acionrii. n realitate acest cuplu variaz n trepte (fig.1.14.b).d) Maini de lucru cu regim de funcionare de scurt durat, carac-terizate prin aceea c perioadele de

lucru tualterneaz cu perioade de pauz tp suficient de lungi astfel nct motorul de acionare nclzit n perioada defuncionare are timp suficient s se rceasc n perioada de pauz (fig.1.15), specific servomotoarelor detelecomand sau polizoarelor.

Ciclul de lucru este standardizat pentru aceste maini la 15, 30, 45, 60 i 90 [minute].

Fig. 1.15 Maini de lucru cu regim de funcionare de scurt durat

e)Maini de lucru cu regim de funcionare cu ocuri de sarcin (fig.1.16), care au un grafic de sarcinasemntor cu cel al mainilor de lucru cu regim de funcionare de durat i sarcini variabile n timp, dar limitelede variaie ale cuplului rezistentMrs n timp sunt mult mai mari:

30 rrs MM (1.52)

Fig. 1.16 Maini de lucru cu regim de funcionare cu ocuri de sarcin.

Mr

Mr

Mr2

M2

Mr4

M

r1M

1

Mr3

t tta

tp

ta

t1

t2

t3

t4

tp

t1

tc

tc

a) b)

Mr

ta

tp

ta

t

t1

t2

t3

t4

tp

t1

t2

t

tc

tc

Mr

Mr2

Mr2

Mr1

Mr1

Mr3

t1

t2

t3

tp

t1

t

ta

tc

Mr

Mrs

Mr00 t

4


5/47

La acionarea acestor maini de lucru se utilizeaz volani montai pe arborele motorului electric pentruuniformizarea sarcinii.

Din aceast categorie a mainilor de lucru fac parte presele, cioca-nele de forj, gaterele sau laminoarele.f) Maini de lucru cu funcionare n regim pulsatoriu (fig.1.17), caracterizate prin aceea c au n

componena lor mecanisme bielmanivel la care cuplul rezistent este dat de relaia (1.47).

Fig.1.17 Maini de lucru cu funcionare n regim pulsatoriu.

Cuplul rezistent variaz pulsatoriu ntre valorile extreme Mrf+Mru i Mrf-Mru. Din aceast categorie faceparte foarfecele de tiat metale.

g) Maini de lucru cu regim de funcionare neregulat n timp la care pe baza determinrii cuplurilorstatice mediiMrm se face ncadrarea n una din categoriile prezentate anterior (fig.1.18.a i b).

Fig.1.18.Regim de funcionare neregulat n timp.a) cu cuplu rezistent mediu constant; b) cu cuplu rezistent mediu variabil.

1.6.4 Construcia i caracteristicile organelor de transmisien afara acionrilor directe (direct drive) cnd exist compatibilita-tea vitezei motorului electric i a

mainii de lucru, n majoritatea acionrilor electrice se folosesc organe de transmisie (anexa A.1.3) carerealizeaz:- corelarea ntre viteza mainii de lucru i a motorului electric de acionare;- modificarea direciei de transmisie a micrii;- uurarea procesului de pornire prin utilizarea pornirii n gol;- atenuarea ocurilor de sarcin.

Deoarece mainile electrice de vitez redus au parametri energe-tici (, cos) mai slabi iar preul de costi greutatea mai mari se utilizeaz motoare electrice cu viteze superioare la care corelaia cu viteza mainii de lucruse face printr-un organ de transmisie cu roi dinate, curele, lanuri sau cuplaje mecanice i electrice. Distingemurmtoarele cuplaje elastice:

Fig.1.19 Construcia cuplajelor elastice:a) cu legtur mecanic; b)

cu pulbere; c) cu alunecare.1semicupl conductoare; 2arboremotor; 3electromagnet (inductor) de

aciona-re; 4semicupl condus; 5arbore condus; 6nfurare de

excitaie; 7rulment; 8 buc dinat;9resort; 10inele; 11garnituri; 12

ferofluid (pulbere magnetic).

- cuplajele cu legtur mecanic

(fig.1.19.a), la care transmitereamicrii presupune alimentareaelectromagnetului de pe semicupleconductoare 1, a-tragereasemicuplei conduse 4 i apsarea pe

discul de frecare;- cuplajele electromecanice cu pulbere (fig.1.19.b), la care transmisia mic-rii presupune alimentarea nfurriide excitaie 6 de pe semicupla conduc-toare 1, creterea vscozitii ferofluidului i antrenarea discului condus 4.

5

b)

a)

c)


6/47

- cuplajele electromagnetice cu alunecare (fig.1.19.c), care transmit mica-rea prin interciunea ntre fluxulinductorului 3 alimentat prin inele, cu indu-sul 2, rezultnd o alunecare care depinde de mrimea excitaiei.

Alegerea raportului de transmisie i i a organelor de transmisie din-tre maina electric de acionare imecanismul de lucru este corelat cu pro-blema alegerii vitezei nominale a mainii electrice.

La putere dat, viteza nominal a mainii electrice influeneaz di-rect gabaritul, parametrii energetici,construcia i costul acionrii.

De obicei vitezele mecanismelor dc lucru au valori mai sczute, iar la viteze nominale mici ale

motoarelor electrice cresc gabaritul, greutatea i costul i scad randamentul i factorul de putere.Mainile electrice se construiesc pentru viteze standardizate, care de obicei sunt diferite de vitezelemecanismelor de lucru.

Alegerea tipului acionrii ine cont de urmtoarele considerente:- costul mainii electrice de vitez mic este mai mare dect al celei de vite-z ridicat mpreun cu costulreductorului cu roi dinate, la care puterea transmis pe unitatea de volum este aproximativ de zece ori mai mareca pu-terea transmits pe unitatea de volum a rotorului unei maini electrice;- gabaritul i greutatea acionrii cu maina electric de vitez redus sunt mai mari fa de acionarea cu maina devitez ridicat i redactor, iar ran-damentul i factorul de putere sunt mai mici;- ntreinerea suplimentar, creterea momentului de inerie raportat i nru-tirea proceselor tranzitorii n cazulfolosirii sistemului main electric-re-ductor-mecanism de lucru;- costul mai redus pe unitatea de volum a transmisiei ofer posibilitatea mic-orrii costului investiiei n cazul unei

acionri cu reductor, n comparaie cu varianta cuplrii directe.Raportul de transmisie la transmisiile elastice se definete prin:

'1)'1('

1

'

1 s

i

si

=

=

= (1.53)

considernd i alunecarea sdintre arborii mainii electrice i mecanismului de lucru datorit pierderii de vitezrelativeprin elasticitatea transmisiei:

1

'

11'

=s (1.54)

Alegerea raportului de transmisie optim se face punnd condiia de realizare a unui timp minim depornire i de frnare.

La pornire se consider cuplulMi momentul de inerieJal mai-nii electrice i pieselor de pe arborelemainii i cuplulMrL,, viteza unghiu-lar L i momentul de inerieJL ale mecanismului de lucru. Se aproximeazrandamentul transmisiei = 1 i se considerM,MRL,JL constante n timpul pornirii i frnrii.

Din ecuaia de echilibru a cuplurilor (1.24) rezult:

JiJ

MiM

dt

d

L

RLL

2+= (1.55)

Raportul de transmisie pentru acceleraie maxim i0 se obine din de-rivata relaiei (1.55):

22

2

)(

)(2)(

JiJ

MiMiJJiJM

dt

d

di

d

L

rLLL

++

=

(1.56)

din care, dup egalarea cu zero, rezult n final:

JJ

MM

MMi LRLRL +

+=

2

0 (1.57)

adic valoarea pentru care timpul de pornire este minim.n cazul pornirii n gol (MRL = 0) se particularizeaz relaia (1.57).Acceleraia unghiular maxim se obine nlocuind i0 din (1.57) n (1.56), rezultnd n final:

Ji

M

J

J

M

M

M

MJ

M

dt

d

LRLRL

L

02

max2

2

=

+

+

=

(1.58)

La frnare valoarea optim '0i se obine n acelai mod, innd ns seama c n relaia (1.55) Meste

negativ. Dup efectuarea calculelor rezult:

J

J

M

M

M

Mi LRLRL +

+=

2

0' (1.59)

6


7/47

1.6.5 Interdependena dintre caracteristicile mecanice ale motoarelor electrice i parametrii elementelorsistemelor de acionare

Caracteristica mecanic static a motorului electric exprim depen-dena n regim staionar a vitezei derotaie de cuplul pe arbore.M.

Caracteristica mecanic natural corespunde funcionrii motorului la parametri nominali (Un, nn, n, fn).Prin modificarea a unuia sau a mai multor parametri se obin carac-teristici artificiale.

Rigiditatea unei caracteristici se exprim prin relaia:

n

n

n

n

n

nn

=

= 00 100 (1.60)

Caracteristicile mecanice pot fi (fig.1.20):- suprarigide (curba 1), la care =0, specifice motoarelor sincrone;- rigide (curba 2), la care 10 [%], specifice motoarelor de curent continuu cu excitaie independent sauderivaie;- semirigide (curba 3), la care =(1020) [%], specifice motoarelor de curent continuu cu excitaie mixt saumotoarelor asincrone;

Fig.1.20 Rigiditatea caracteristicilor mecanice ale motoarelor electrice de acionare:1-suprarigid; 2-rigid; 3-semirigid; 4-moale.

- moi(curba 4), la care 20, specifice motoarelor de curent continuu cu ex-citaie serieInterdependena ntre elementele sistemului de acionare (fig.1.21)

Fig.1.21 Interdependena caracteristicilor mecanice

rezult din poziia punctului de funcionare la intersecia dintre caracteristi-ca motorului de acionare:

dt

d

i

JJ

i

MM rm

r

++=

2 (1.61)

i respectiv a mainii de lucru.

n

0n

01

2

3

4

0 M

7


8/47

Pornirea motorului electric pe caracteristica natural 1 n punctul A pentru caracteristica mainii de lucru2 este posibil deoareceMr1Mp1.

Pentru caracteristica mainii de lucru 2 este necesar pornirea pe caracteristica artificial 1 n punctualB, pentru careMr2Mp2.

1.6.6 Stabilitatea static a sistemelor de acionare electricStabilitatea static a sistemelor de acionare electric este proprie-tatea acestora de a reveni n cel mai

scurt timp la echilibru stabil, cnd sunt scoase din starea de echilibru anterioar prin variaia sarcinilor (cuplu rezis-tent) sau a parametrilor motorului electric (tensiune, frecven, excitaie).n regim tranzitoriu viteza const. i expresia cuplului devine:

( ) ( )+=++dt

dJMMMM rr (1.62)

Pe baza relaiei (1.62) rezult:

( )=dt

dJMM

r (1.63) Consider variaia liniar a cuplurilor pentru intervale mici de timp:

=d

dMM (1.64)

=d

dMM rr (1.65)

i relaia (1.63) devine:

( )=

dtd

Jd

dM

d

dM r (1.66) Prin separarea variabilelor i integrare rezult:

J

t

d

dM

d

dM ri

= exp (1.67)

Funcionarea stabil a sistemului de acionare (0 pentru t) impune valoarea negativ acoeficientului de stabilitate:

0

=d

dM

d

dM r (1.68) care presupune scderea cuplului dinamic la creterea vitezei.

2

2.2 Diagramele de vitez i de sarcin ale ascensoarelor de persoane

Ascensoarele sunt tot echipamente pentru ridicarea i coborrea sar-cinilor, dar diagramele de sarcindifer.

Din punct de vedere al sarcinii deosebim ascensoarele pentru persoa-ne, materiale sau mixte.Din punct de vedere al comenzii deosebim ascensoare :

- cu nsoitor, la care comanda se face cu butoane de ctre nsoitor ;- cu comand cu butoane din exterior, utilizate pentru materiale ;- cu comand cu butoane din interior i autonivelare, utilizate pentru persoane,- cu comand centralizat la un punct dispecer.Din punct de vedere a schemei cinematice distingem:- ascensoare cu trolii i cu tob (fig.2.8);

8


9/47

Fig.2.8 Ascensoare cu trolii i tob

- ascensoare cu roat de friciune (fig.2.9).

Fig.2.9 Ascensoare cu roat de friciune

La ascensorul de marf se ia viteza de deplasare de 0,250,75 m/s.Pentru ascensorul de persoane se recomand viteza de deplasare de:

- 0,151 m/s pentru 58 nivele;- 0,52,5 m/s pentru 816 nivele;- 3,5 m/s pentru mai mult de 16 nivele;

Se admite viteza de pn la 7 m/s dac numrul de opriri este limitat la minim. Nu se admit viteze mai marideoarece pentru acceleraii/deceleraii mai mari de 2 m/s2 apar senzaii fiziologice neplcute n organismul uman.

n cazul ascensoarelor de persoaae cu viteze de peste 1,5 m/s se reco-mand.utilizarea vitezei reduse de

autonivelare n apropirea staiei de oprire.Diagrama de vitez (fig.2.10) i durata timpului de lucru rezult :

Fig.2.10 Diagrama de vitez pentru ascensoare cu autonivelare

21 fvafvras tttttt ++++= (2.76)unde:

';; 21

a

vt

a

vvt

a

vt

a

f

ar

fr

a =

== (2.77)

n care vr i va reprezint viteza nominal de regim i viteza de autonivelare, a i a reprezint acceleraia la pornirei respectiv acceleraia la frnare de la viteza de autonivelare.

Valorile acceleraiilor se adopt n funcie de viteza de lucru, astfel :- pentru viteze de lucru de 0,50,75 m/s se recomand acceleraii de 0,5 m/s2;- pentru viteze de lucru de 11,5 m/s se recomand acceleraii de 0,81 m/s2;- pentru viteze de lucru de pn la 3,5 m/s se recomand acceleraii de 1,5 m/s2;

Viteza de autonivelare se recomand de 0,150,3 m/s.

C CC

G

G G GT

T T

a) b) c)

CC

C

C C

G G

GG G

a) b) c) d) e)

V

vr

v2

ta

tvr

tf1

tva

tf2

t

9


10/47

nlimea maxim pe care o parcurge cabina hx din momentul nce-perii frnrii i pn la oprire serecomand a fi de 0,81,2 m.:

mhhhh fvvafx 2,18,021 =++= (2.78)unde:

'

';

2;

2

2

2

2

2

1

1

2

a

tah

ath

ath

f

f

f

f

a

a === (2.79)

Rezult spaiul parcurs cu viteza nominal de regim [9]:( )axvnva hhHh += (2.80)

i respectiv cu viteza de autonivelare:

afxva hhhh += 1 (2.81)Similar rezult timpul de mers cu viteza nominal de regim:

n

vn

vnv

ht = (2.82)

i respectiv cu viteza de autonivelare:

a

va

vav

ht = (2.83)

Diuagrama de sarcin se traseaz pe baza cuplurilor rezistente i a duratelor de lucru i de pauz.Sarcina ulil maxim Fu a ascensorulai se calculeaz cu relaia :[ ]NnF pu .785= (2.84)

unde 785 N reprezint greutatea unei personae (STAS 2453/63) iar np este numrul de personae din ascensor.Sarcina contragreutii FCG de echilibrare a cabinei FC i a sarcinii u-tile Fu se determin cu relaia :

uCCG FFF += (2.85)unde =0,450,5 reprezint coeficientul de echilibrare.

Greutatea cabinei cu nlimea H=2,1 m se adopt din tabelul 2.1Tabel 2.1

Sarcinautil [daN]

300 450 600 750 500 750 1000 1500 2000 3000450

Greutate[daN] 460 550 630 690 540 740 900 1250 1650 2000900

Dimensiuni A[m] B

1 1,3 1,45 1,7 1,25 1,5 1,5 2,0 2,0 2,51,51,25 1,3 1,45 1,4 1,25 1,5 2,0 2,5 3,0 3,52,5

Destinaie P e r s o a n e M a t e r i a l eBolnavi

Greutatea cablului de ridicare Fcb se determin cu relaia; ccb nLF = (2.86)

unde este greutatea cablului pe unitatea de lungime, n c este numrul de ca-bluri de susinere a cabilei, iar L este

lunngimea cablui calculat cu relaia :phNL .= (2.87)

n care N reprezint numrul de nivele, iar hp este nlimea unui nivel.Sarcina de dimensionare a cablului se determin cu relaia [9] :

[ ]Nn

FFFF

c

cbCGu

p

++= (2.88) i trebuie s ndeplineasc

condiia de siguran :pk FkF . (2.89)

unde k este un coeficient de siguran dependent de viteza de deplasare a cabinei, avnd valoarea :- k=810, pentru viteze de pn la 1 m/s ;- k=13, pentru viteze de pn la 12 m/s ;

- k=14, pentru viteze de peste 2 m/s ;Se alege un cablu cu fora teoretic de rupere adecvat i se determi-n sarcina n cablu F cb i se verific

relaia (2.95). n caz contrar se alege un cablu cu for de rupere mai mare.Diametrul roii de friciune DRFpentru limitarea uzurii cablului la n-doiri repetate se alege cu relaia :

10


11/47

dDRF .40 (2.90)unde d este diametru cablului.

Unghiul de nfurare al cablului pe roat se determin din condiia de evitare a patinrii cablului perot :

2

1

T

Te = (2.91)

unde : este coeficientul de frecare a cablului pe roat calculat cu relaia :

0sin

2sin1

4

= (2.92)

reprezint unghiul de nfurare a cabului pe roata auxiliar (fig.2.11), este unghiul de nfurare a cabului peroata de friciune (fig.2.11), T1 i T2 reprezint tensiunile din cablul de nfurare/desfurare n poziia limit joscu cabina ncrcat i respectiv n poziia limit sus cu cabina goal, iar 0 este coeficientul iniial de frecare (0,1

pentru font cenuie i 0,084 pentru font maleabil).

Fig.2.11 Unghiurile de nfurare ale cablului ascensorului

Se calculeaz raportul tensiunilor din cablu n regim staionar:

CG

cbCu

st F

FFF

T

T ++=

2

1 (2.93)

C

cbCG

stF

FF

T

T +=

2

1 (2.94)

se alege valoarea maxim i apoi se determin raportul tensiunilor n regim dinamic cu relaia :

ag

ag

T

T

T

T

std+

=

2

1

2

1(2.95)

n care g reprezint acceleraia gravitaional, iar a este acceleraia n regim dinamic corespunztoare vitezeinominale.

Din relaia (2.98) se determin unghiul de nfurare a cablului pe roata de friciune.Se determin urmtoarele pierderi:

a) Pierderi datorate descentrrii sarcinii din cabin, considerat a fi plasat la 1/6 din limea A i dinadncimea cabinei B, cu relaiile :

( )cHqB

Fds += 16

(2.96)

( )cHqA

Fds += 26

(2.97)

unde : q1 i q2 reprezint forele rezistentedatorate descentrrilor pentru latu-rile A i B ale cabinei (fig.2.12) ; H+ceste distana dintre glisiere, care se poate lua egal cu limea B a cabinei.

C

G

11


12/47

Fig.2.12 Descentrarea sarcinii din cabin

b) Pierderile prin frecare n glisiere datorate descentrrii sarcinii ca-binei, cu relaia [9]:

( )( )

( ) '3'22 21 cH

BAFqqP dsdes ++=+= (2.98)

unde este coeficientul de frecare a glisierei pe in, cu valoarea :=0,12, pentru glisiere din font i ine din oel ;=0,2, pentru glisiere din oel i ine din lemn.c) Pierderi datorate descentrrii greutii cabinei, cu relaia [9]:

( )'

2 21

cH

BAFP

C

dc ++

= (2.99)

n care 1 i 2 reprezint descrcrile relative ale cabinei fa de centrul de greutate, raportate la dimensiunile A iB ale cabinei (se adopt 1 =2=0,5).

d) Pierderile prin frecare n scripei, cu relaia :

2sin02,0 tscr FP = (2.100)

unde reprezint unghiul de nfurare a cablului pe scripetele auxiliar ; F t este sarcina total pe scripete,determinat cu relaia :

CGcbCut FFFFF +++= (2.101)e) Pierderile prin frecare pe roata de friciune, cu relaia :

2sin05,0

trf FP = (2.102)

f) Pierderile prin frecare cu aerul la deplasarea cabinei, cu relaia :

BAv

P nfa .27

2,1

3

= (2.103)

Pierderile totale la deplasarea cabinei sunt :farfscrdestot PPPPPP ++++= (2.104)

Determinarea cuplurilor rezistente statice pentru dimensionarea mo-torului de acionare se face n situaiilelimit:

a) la ridicarea cabinei cu sarcina util din poziia limit jos :totCGcbCulj PFFFFF +++= (2.105)

b) la coborrea cabinei goale din poziia limit sus :

totCcbCGls PFFFF ++= (2.106)

Dintre eforturile Flj i Fls se alege valoarea maxim Ft i se determin cuplul rezistent static redus laarborele motor, cu relaia [9]:

..2

.

i

DFM RFt= (2.107)

12

B

A

H+c

q1q2


13/47

n care este randamentul total al organelor de transmsie dintre motor i roata de friciune )se recomand=0,50,8); i este raportul de transmisie dintre motor i roata de friciune , calculat cu relaia :

n

RF

v

nDi

60

.= (2.108)

Diagrama de sarcin se realizeaz pentru urmtoarele situaii :a) deplasarea cabinei cu numrul maxim de persoane de la parter la etajul x 1, unde coboar np1 persoane,

apoi cabina urc la etajul x2 unde co-boar np2 peroane, urc la ultimul etaj unde coboar restul de persoane i nfinal coboar la parter. Se determin spaiile parcurse i timpii de lucru [9].- Spaiul parcurs de cabin de la parter la etajul x1 :

phxh 11 = (2.109)- Spaiul parcurs de cabin cu viteza nominal de la parter la etajul x 1 :

( )vaxpvn hhhhxh += 11 (2.110)

- Timpul de deplasare a cabinei cu viteza nominal de la parter la etajul x 1 :

n

vn

vnv

ht 11 = (2.111)

- Spaiul parcurs de cabin cu viteza nominal de la etajul x1 la etajul x2 :( ) ( )vaxpvn hhxxhh += 122 (2.112)

- Timpul de deplasare a cabinei cu viteza nominal ntre etajele x1 i x1 :

n

vn

vnv

ht

2

2 = (2.113)

- Spaiul parcurs de cabin cu viteza nominal de la etajul x2 la etajul x3 :( ) ( )vaxpvn hhxxhh += 233 (2.114)

- Timpul de deplasare a cabinei cu viteza nominal ntre etajele x2 i x3 :

n

vn

vnv

ht

3

3 = (2.115)

- Spaiul parcurs de cabin cu viteza nominal de la etajul x3 la ultimul nivel:( ) ( )vaxpvn hhxNhh += 34 (2.116)

- Timpul de deplasare a cabinei cu viteza nominal ntre etajl x3 i ultimul nivel:

n

vn

vnv

ht

3

3 = (2.117)

- Spaiul parcurs de cabin cu viteza nominal ntre ultimul nivel i parter:( )vaxpvn hhNhh +=5 (2.118)

- Timpul de deplasare a cabinei cu viteza nominal ntre ultimul nivel i parter:

n

vn

vnv

ht

5

5 = (2.119)

Timpul total de mers pe ciclu cu viteza nominal rezult :

54321

5

1

vnvnvnvnvn

i

i tttttt ++++== (2.120)Timpul total de accelerare :

ap

i

a tnt ==

5

1

(2.121)

i respectiv de frnare de la viteza nominal la viteza de autonivelare :

10

5

1

1 f

i

f tnt ==

(2.122)

n care : np i no reprezint numrul de porniri i respectiv de ioprir ; ta i tf1 reprezint timpul de accelerare irespectiv de frnare de la viteza nominal la viteza de autonivelare (determinat pe diagrama cinematic).

Timpul de mers cu viteza de autonivelare :

va

i

tntai 0

5

1

==

(2.123)

13


14/47

Timpul de frnare de la viteza de autonivelare pn la oprire :

20

5

1

2 f

i

iftnt =

=(2.124)

Timpul de lucru total al programului precizat :

=====

++++=5

1

5

1

2

5

1

5

1

1

5

1 i

vni

i

if

i

vai

i

if

i

ait tttttt (2.125)

Timpii de pauz se determin cu relaia :

====

+++=5

1

4

5

1

3

5

1

2

5

1

1

i

i

i

i

i

i

i

ip ttttt (2.126)

unde :=

5

1i

ait reprezint suma timpilor necesari pentru nchiderea i deschide-rea uiolor din staii i cabin ( 5

secunde) ;

=

5

1

2

i

at reprezint suma timpilor necesari pentru darea comenzilor la pornirea cabinei ( 12 secunde) ;

=

5

1

3

i

at reprezint suma timpilor necesari pentru intrarea pasagerilor n cabin ( 0,5 secunde pentru fiecare

pasager) ;

=

5

1

4

i

at reprezint suma timpilor necesari pentru ieirea pasagerilor din cabin ( 0,5 secunde pentru fiecare

pasager).Durata relativ de acionare rezult :

[ ]%1001

%

pf tt

tDA

+= (2.127)

Se determin cuplurile de sarcin pentru fiecare interval de timp [9] :- Cuplul de sarcin la deplasarea de la parter la nivelul x1 este :

( )i

DPFFFFM RFCGcbCu2

1 +++= (2.128)

- Cuplul de sarcin la deplasarea de la etajul x1 la nivelul x2 este :

i

DPFnxhFFnFMx

RFxCGcpcbCpu

2

2785 1111

+++= (2.129)

- Cuplul de sarcin la deplasarea de la etajul x2 la nivelul x3 este :

( )

i

DPFnxxhFFnFMx

RFxCGcpcbCpu

2

2785 22322

+++= (2.130)

- Cuplul de sarcin la coborrea cabinei goale de la ultimul nivel la parter :( )

i

DPFFFM

RFCGcbC

c 2

0++

= (2.131)n relaiile anterioare Pxi reprezint pierderile (datorate descentrrii, frecrii n scripei i respectiv pe

roata de friciune) aferente deplasrilor ntre etajele menionate.Pentru determinarea cuplurilor n regim tranzitoriu se impune cu-noaterea momentului total de inerie

raportat la arborele motor, pe baza mo-mentului de inerie al motorului de acionare.Cuplul echivalent al diagramei de sarcin se determin cu relaia :

=

=

+

+

=n

i

oi

n

i

ooii

e

tt

tMtM

M

1

1

22

(2.132)

respectiv puterea echivalent cu relaia [9]:

9550

nMP ee = (2.133)

14


15/47

Deoarece de obicei durata relativ de funcionare (DAR) difer de cea standardsizat (DAS) se determinputerea calculat de motor cu relaia :

e

S

R

c PDA

DAP = (2.134)

Se alege din catalogul de motoare electrice cu funcionare n regim intermitent motorul cu putereanominal Pn superioare celei calculate :

cn PP (2.135)

Momentul de inerie al motorului se majoreaz cu 10 % pentru a in-clude momentele de inerie ale pieselorn micare de cu viteze diferite de cea a arborelui motor.

Momentul de inerie al micrii de translaie se determin cu relaia :

( )2

2

2 365

n

GvGD

r

red

= (2.136)

Momentul de inerie total este de forma :

( )( )2

2

22 36525,11,1n

GvGDGD

r

m

+= (2.137)

Acceleraia micrii de rotaie se determin n funcie de acceleraia liniar :

tD

ia

dt

dn

.

.60

= (2.138)

Se determin cuplurile dinamice de accelerare :

( )dt

dnGDMM

red

iai375

2

+= (2.139)

i respectiv de frnare :

( )dt

dnGDMM

red

ifi375

2

+= (2.140)

Se determin cuplurile dinamice pentru fiecare pornire pn la viteza nominal i pentru fiecare frnare dela viteza nominal la viteza de autonivelare. Si respectiv la oprire.

b) deplasarea cabinei goale de la parter la ultimul etaj, coborrea cabinei ncrcate cu numrul maxim depersoane pan la parter, urcarea cabinei cu numrul maxim de persoane pn la ultimul etaj i coborrea cabineigoale la parter.

2.3 Diagramele de vitez i de sarcin ale unui laminor

Laminoarele sunt utilaje metalurgice grele pentru producerea de ta-ble, traverse, bare profilate, ine sausrme.

Deosebim laminoare mari degrosisoare, bluminguri i slabinguri, ca-re fasonaez metalul nclzit ncuptoare.

Laminorul cuprinde caja de lucru, format din cilindrii A acionai de ctre motoarele electrice M prin

intermediul transmisiilor B (fig.2.13)

Fig.2.13 Caja unui laminor

Reductorul dintre cilindrii cajei i motor este prevzut cu roi dinate (caj dinat) pentru a realize rotirea

cilindrului n sensul dorit.Dup modul de aezare a cajelor laminoarelor (fig.2.14) distingem:

- laminoare cu o singur caj (fig.2.14.a);- laminoare cu mai multe caje dispuse pe o singur linie (fig.2.14.b);

15


16/47

- laminoare cu caje tandem (fig.2.14.c) cu laminare prin mai multe treceri;- laminoare continui (fig.2.14.d) cu laminare simultan pe mai multe caje;- laminoare semicontinui (fig.2.14.e) alctuite dintr-un laminar continui i un laminar n linie;- laminoare n serie (fig.2.14.f).

Fig.2.14 Tipuri de laminoare:a) cu o singur caj; b) cu caje n linie; c) cu caje tandem ; d) continui ; e) semicontinui ; f) n serie

Din punct de vedere a acionrilor electrice laminoarele pot fi: nere-versibile i nereglabile, reversibile inereglabile i respectiv reversibile i re-glabile.

Laminarea presupune deformarea plastic a metalului prin compresi-une ntre cilindrii laminorului astfelnct s ia forma dorit (fig.2.15).

Asupra metalului se aplic forele de compresiune i de frecare de la cilindrii i fora de ntindere caredetermin o for rezultant Q.

Dac neglijm greutatea proprie a piesei i forele transmise din ex-terior n cazul acionrii ambilorcilindrii forele vor fi egale, opuse i per-pendiculare pe planul piesei.

Dac se consider i greutatea proprie a piesei i forele de ntindere transmise din exterior sau esteacionat numai un cilindru forele nu vor fi egale iar direcia nu mai este perpendicular pe planul piesei.

Considerm cazul unui laminor ne reversibil i nereglabil pentru de-groarea lingourilor i laminareatablelor groase. Acesta cuprinde trei cilin-drii, caja dinat, dou cuplaje, un reductor i un volant.

Programul de laminare pentru trecerea de la seciunea iniial S 1 la seciunea final S2 presupune un numrN de treceri.

Se determin reducerea maxim de nlime hmax :

N

HDh

fn = max (2.141)

reducerea medie de nlime :

2

1max +

=

N

HHh

fi

H (2.142)

i respectiv reducerea medie de lime :

2

1max

=N

BBh

fi

B (2.143)

n care :Dneste diametrul nominal al cilindrului ; Hi iHf reprezint nli-mile iniial i final ale piesei ; Bi iBfreprezint nlimile iniial i final ale piesei ;Neste numril de treceri (care se ia divizibil cu 5).

n cazul cnd are loc rsturnarea laminatului se produce o deformare plastic de 510 mm.16


17/47

Diametrul ciclindrului pentru dou treceri succesive i i j :

2

ji

nij

HHDD

+= (2.144)

depinde de reducerea medie de nline a laminatului la sfritul trecerii.Lingoul, cu temperatura iniial T i [oC], se rcete la fiecare trecere, astfel nct caderea de temperatur

total este de:

= =N

i

iTT1

(2.145)

n care cderea de temperatur Ti la primele dou treceri simple este mai mare cu 23 oC fa de celelalte treceri,iar la trecerile cu rsturnri cderea de temperatur Ti este de 23 ori mai mare dect la trecerile simple.

Dimensionarea motorului de acionare a laminorului se face exact pe baza presiunii specifice de deformare,care depinde de : compoziia i tempe-ratura laminatului, de coeficientul de frecare dintre lingou i cilindrii, de vi-teza de laminare i de coeficientul de reducere relativ h/H.

Presiunea specific medie se calculeaz cu relaia [9]:( )( )ukmp

m++= 1 (2.146)

unde : m este un coeficient careine cont de dimensiunile laminatului ; kre-prezint compresiunea specific ; esteun coeficient care ine cont de tem-peratura de laminare; u reprezint viteza de deformare a laminatului.

Pentru trecera oarecare i aceti coeficieni se calculeaz cu relaiile :

fi

iikii

iHH

hhRfm

+

=

2,16,1(2.147)

( ) ( )%54,101,014 MnCTk ii ++= (2.148)( ) viii CT01,01401,0 = (2.149)

310.2

ki

i

fi

i

iR

h

HH

vu

+

= (2.150)

n care : ii Tf 0005,005,1 = este un coeficient datorat reducerii temperaturii ;Rki reprezint raza cilindrului de lucru la trecerea i ; hi este reducerea de nlime la trecerea i ; C% i Mn%reprezint coninutul de carbon i respec-tiv de mangan al laminatului ; Cvi este un coeficient dependent de vitezade laminare (Cvi =1 pentru viteze sub 6 m/s).

Turaia cilindrului de laminare se determin pe baza datelor iniiale :

n

LD

vn

.60= (2.151)

n funcie de viteza periferic a cilindrului v, care la trecera i este de forma :

kii Dn

v60

= (2.152)

Pe baza presiunilor specifice medii pentru toate trecerile printre cilindrii laminorului se determin cuplultotal de sarcin Ms cu relaia :

ftffdefs MMMMM +++= 0 (2.153)

unde : M0 reprezint cuplul de mers n gol ; Mdef este cuplul de deformare a laminatului ; Mff reprezint cuplul defrecare din fusul cilindrului de lamina-re ; Mft este cuplul de frecare a elementelor transmisiei.Cuplul de deformare Mdefse calculeaz pe baza :

- determinrii forei de laminare ;- determinrii lucrului mecanic de deformare.

Metoda forei de deformare implic calculul forei de deformare [9] :mmdef SpF = (2.154)

determinat pentru laminate cu seciuni regulate (benzi, table) n funcie de suprafaa medie de contact Sm dintrecilindru de laminare i lingou (fig.2.16):

17


18/47

Fig.2.16 Suprafaa medie de contact Sm dintre cilindru de laminare i lingou

cm lbB

S2

+= (2.155)

care depinde de dimensiunile B i B ale laminatului i de lungimea arcului de contact dintre lingou i cilindrul delaminare lc :

ikic hRl =.

(2.156)Cuplul de deformare se calculeaz cu relaia :cldefdef lFM = (2.157)

Cuplul de frecare din fusul cilindrului de laminare Mff este de forma:( ) ffff dPPM 21 += (2.158)

unde : f 0,070,1 este coeficinetul de frecare n lagarele cilindrului ; P 1 i P2 reprezint reaciile la cele doufusuri ; df =(0,50,6)Dn este diametrul fusului.

Metoda lucrului mecanic determin cuplul de deformare cu relaia :ln.VpM mdef = (2.159)

pentru profile diverse sau cu seciuni neregulate n funcie de : volumul barei laminate V ; coeficientul de alungire=H/h.

Cuplul de frecri n elementele transmisiei se calculeaz cu relaia :( )1= KMM Lft (2.160)

n funcie de cuplul de laminare i de un coeficient de majorare K de forma :

4321 KKKKK = (2.161)n care :

- K1=1,041,06 pentru caja de angrenare ;- K2=1,041,1 pentru reductoare cu o treapt ;- K2=1,061,15 pentru reductoare cu dou trepte ;- K2=1,061,15 pentru reductoare cu trei trepte ;- K3=1,101,25 pentru transmisii prin curea ;- K3=1,181,25 pentru transmisii prin cablu ;

- K4=1,011,03 pentru bare de cuplare.Cuplul de mers n gol M0 se aproximeaz cu valoarea maxim a cuplului de frecri n organele detransmisie Mft.

Cuplul rezistent total raportat la arborele motorului este :

i

M

i

MM

i

MM

ft

t

ffdef

t

r ++

+=

0(2.162)

unde randamentul transmisiei dintre motorul electric i caj depinde de coe-ficientul K de majorare (=1/K).Timpul ti la trecerea i a laminatului prin caja se calculeaz cu relaia:

i

ii

v

Lt = (2.163)

unde : vi rrezint viteza la trecerea i a laminatului prin caj ;Li este lungimea laminatuloui la trecerea i , calculatn funcie de volumul bramei V=LiSi.

Timpii de pauz ntre dou treceri succesive se determin n funcie de operaiile executate asupralingoului astfel [9] :- naintea primei treceri :

18


19/47

( ) ( ) sttt bp 6,316,04311 =+=+= (2.164)- dup prima trecere :

( ) ( ) ( ) .sec5,68,45,12,116,04312 =++=++= tbp tttt (2.165)-dup a doua trecere :

( ) ( ) ( ) .1,73,56,05,05,68,44313 sttttt rtbp =++=+++= (2.166)- pentru urmtoarele treceri :

( ) ( ) stttttt bppNpp 6,316,043... 1154 =+=+==== (2.167)unde : tb = 34 secunde este timpul pentru ridicarea i coborrea mesei bas-culante pe care se transport lingoulpentru a fi adus n dreptul cilindrilor ca-jei de laminare ; tl = 0,61 secunde este timpul pentru deplasarea longitudi-nal a lingoului, care depinde de viteza de transport i de lungimea lingo-ului ; t t = 1,21,5 secunde este timpul

pentru deplasarea transversal a lingoului pentru a intra perpendicular pe cilindrii de laminare ; tr = 0,50,6secunde este timpul pentru rsturnarea lingoului.

Valoarea medie a cuplului rezistent static se calculeaz cu relaia :

==

==

+

+=

N

i

pi

N

i

i

N

i

pi

N

i

iri

medr

tt

tMtM

M

11

1

0

1(2.168)

Pentru includerea cuplurilor dinamice i aplatizarea curbei de sarci-n se utilizeaz mase de volant careimplic creterea cuplului la valoarea :

( ) medrc MM 3,11,1 = (2.169)Rezult curba de sarcin din figura 2.16.

Fig.2.16 Diagrama de sarcin a laminorului.2.4 Diagramele de vitez i de sarcin ale mainilor unelte

Mainile unelte sunt lanuri cinematice care execut micri com-plexe (ca traiectorie, vitez i deplasare)adecvate tehnologiei de prelucrare prin achiere (fig.2.17) condiionat de precizia execuiei i rigiditatea an-

samblului, de vibraii i variaii de temperatur.Structura cinematic a mainilor unelte cuprinde :

- lanuri cinematice principal, care transmit micarea de la motorul de acio-nare la scula de prelucrare ;- lanuri cinematice secundare, care pentru avans, divizare sau rulare.

a) b) c)

Fig. 2.17 Prelucrarea prin aschiere:a) la strung; b) la rabotez; c) la frez.

1-pies; 2-scul; 3-achie; 4-sensul micrii principale; 5- sensul micrii de avans;6-grosimea achiei; 7-limea achiei; 8-adncimea achiei;

MM

1

M2

M0

t

tp1

t1

tp2

t2

tp3

t3

19


20/47

Lanul cinematic principal este acionat de un motor electric separat.Pentru acionarea lanului cinematic secundar de reglare se poate fo-losi un mecanism de transmitere a

micrii (fig.2.18.a) de la motorul princi-pal sau un motor separat folosit i pentru avans (fig.2.18.b).

Fig. 2.18 Acionarea lanurilor cinematice ale unui strung:a) cu motor comun pentru achiere i avans; b) cu motor separat.

Fig. 2.19 Acionarea lanurilor cinematice ale diferitelor maini unelte:a) strung paralel; b) main de gurit radial; c) frez portal.

20


21/47

Numrul de motoare de acionare depinde de tipul mainii, de tehnolo-gia de prelucrare i de legtura dintrelanurile cinematice componente.

Prelucrarea pieselor cilindrice pe un strung paralel aimplic:- micarea principal de rotaie a piesei cilindrice, realizat prin acio-narea lanului cinematic principal de

ctre motorul principal M p (fig.2.19.a) ;

- micarea de reglare a avansului de lucru i de poziionare a crucio-rului, realizat de ctre motorul electricsecundar Ms ;- micarea de reglare a adncimii de tiere, care este stabilit manual ;- revenirea sculei la poziia iniial, realizat manual.

Maina de gurit radial (fig.2.19.b) cuprinde un lan cinematic pen-tru reglarea poziiei braului acionatde un motor i respectiv un lan cine-matic al ansamblului capului de lucru acionar separat de alt motor electric.

Maina de frezat portal (fig.2.19.c) cuprinde un lan cinematic pen-tru deplasarea capului de travers MR1acionat de un motor, un lan cinema-tic pentru reglarea poziiei traversei MR2 i respectiv reglarea capetelor defrezare cu motoarele MP2 i MP3.

Regimul de achiere impune pstrarea vitezei constante (M d=0) n timpul prelucrrii chiar dac se modificfora de achiere, starea sculei sau seciunea achiei.

Cuplul rezistent static redus la arborele motorului electric se calcu-leaz cu relaia [9]:

x

aav

a

x

pcv

p

r Qi

dPi

dM .2.2

+= (2.170)

unde Px este componenta principal a forelor de achiere ; Qx reprezint re-zistena la deplasare a organului deexecuie ; dp i da reprezint diametrele piesei de prelucrat i respectiv a urubului de avans ori a pinionului crema-lierei ; icv i ica sunt rapoarte de transmisie ntre axul principal i axul moto-rului electric, respectiv ntreurub/cremalier i axul motorului ; p i a re-prezin randamentele mecanismelor lanului cinematic preincipal irespectiv de avans.

Diagramele de sarcin ale mainilor unelte depind de specializarea mainii i de stabilitatea ciclului defuncionare. Aceste diagrame se pot ex-prima n funcie de curentul de sarcin.dac se menine proporionalitateadintre cuplu i curent. n caz contrar se folosete diagrama de sarcin n funcie de putere (fig.2.20).

Fig.2.20. Diagrame de sarcin pentru

diferite maini-unelte.

Diagrama de sarcin pentru mainile unelte cu ciclu mare de lucru (strunguri carusel, maini de frezatportal, sau maini de frezat roi dinate) au sarcina constant pe tot timpul prelucrrii (fig.2.20.a).

Diagrama de sarcin pentru mainile unelte cu regim de funcionare de durat i sarcini variabile(fig.2.20.b) se ntlnete la maini de mortezat, de rabotat sau la fierstraie cu micare alternativ.

Un caz particular este acela al mainilor de rabotat rectiliniu, la care s-au luat n considerare i perioadeletranzitorii la sfritul curselar, datorit maselor mari aflate n micare (fig.2.20.c).

Diagrama de sarcin pentru mainile unelte-automate (fig.2.20.d) indic o variaie a puterii n limite largi.Diagrama de sarcin pentru mainile unelte cu regim intermitent de funcionare (fig.2.20.e) se ntlnete la

mainile de gurit, filetat sau alezat.Diagrama de sarcin pentru mainile unelte cu regim de funcionare de scurt durat (fig.2.20.f) este

specific lanurilor cinematice secundare de avans, reglare sau fixare.Fora de achiere la strunguri (fig. 2.21) are trei componente orto-gonale: componenta tangentiala Fz(corespunzatoare forei T), componenta radialaFy i componenta axialFxavnd raportul Ft/Fy/Fx=5/2/1.

P P P

t t ta) b) c)

P P P

t t td) e) f)

21


22/47

Fig. 2.21 Componentele forteide aschiere la strunjire.

Viteza de achiere se poate calcula cu relaia [8]:

vyxm

a

v KatT

Cv = (2.171)

unde: Ta 60 min. este timpul ntre dou ascuiri succesive; a este avansul cuitului pentru o tur a piesei [m/min];teste adncimea de strunjire [mm].

La degroare a= (0.43) [mm/rot] i t=(330) [mm] iar la finisare a= (0.10.4) [mm/rot] i t=(0.12)[mm]. Celelalte constante au valorile: m= 0.18; Cv=304; x=0.15-0.3 i y=0.15-0.3 pentru oel dur (2000 unitiBrinell HB) i m=0.28; Cv=30,4;x=0.2-0.4 iy=0.2-0.4 pentru font (HB=2000).

Din (2.176) se determin timpul Ta ntre dou ascuiri succesive:

yx

vv

aavt

KC

T = (2.172)

unde KH

v

B

=

20000 9 1 25. .

.

Fora de achiere se determina cu relaia [9]:

znyx

xx KvatCF = (2.173)

unde: Cx= 392 - 245; x = 1.05;y = 0.2 si KH

z

B=

2000

0 9 1.

sunt constante de-pinznd de material.

Puterea util de achiere rezult:

60

2

2

ndFMP

xu

== (2.174)

Se alege din catalog motorul cu puterea nominal :

u

n

PP (2.175)

Strunjirea implic micarea principal pentru obinerea vitezei de achiere i avansul (deplasarea sculei).Domeniul de variaiea turaiei (n=nmax-nmin) rezult pe baza vitezelor de achiere.Turaia minim (nmin) se obine la prelucrarea unei piese din mate-rial dur, cu diametrul maxim admisibil

din punct de vedere constructiv.Turaia maxima (nmax) se obine la prelucrarea unei piese din mate-rial moale i cu diametru minim.

Reductorul se dimensioneaz plecndu-se de la raportul diametrelor1

10

min

max =d

di respectiv raportul

vitezelor1

5.2

min

max =v

v.

22


23/47

Rezult un raport de transmisie 255.210maxmax === vd care se poate obine printr-o trans-misie cu roi dinate n dou trepte.

Rabotarea se deosebete de strunjire doar prin intervalul de mers n gol, ceea ce face ca la fiecare curscuitul sa fie supus la ocuri.

Frezarea este o achiere realizat cu ajutorul frezei (fig.2.22).n cazul frezrii (fig. 6.5) achiile au o grosime variabil dar pentru o grosime medie a achiei amed se

poate calcula fora tangential pe dinte:75.0

60medt baCF = (2.176)

Avnd n vedere numrul de dini i care lucreaz simultan rezult puterea util de achiere:75.0

60medu baCviP

= (2.177)

Fig. 2.22 Frezarea

Puterea de avans este de numai (1 10)% P.Alegerea puterii motorului de acionare trebuie s in cont de re-gimul de funcionare.Regimul de funcionare continuu cu sarcina constant este specific strungurilor mari i reglrii avansului

la mainile de frezat roi dintate, pute-rea fiind calculat cu relaia:

uu FPP == (2.178)

Regimul de funcionare continuu cu sarcin variabil este specific rabotezei iar puterea se deter-min cumetoda cuplului echivalent. Deoarece randamentul depinde de ncrcarea mainii =f(Pa) iar pierderile la mers n

gol reprezint nPP 6.00 = rezult:

+

=+

=+

=

11

1

1

na

anan

n

an

a

a

na

a

P

PP

PP

P

PP

P

(2.179)

Regimul de scurt durat se ntlnete la acionarea dispozitivelor auxiliare, unde cuplul rezis-tent sedatorete frecrilor. Puterea necesar este:

GvP= (2.180)

unde: = 0.1-0.2; G este greutatea, n [N]; v este viteza deplasarii, n [m/s].Regimul de funcionare intermitent este specific majoritii strungurilor, iar puterea motorului se

determina prin metoda pierderilor medii pe baza curbei (P). Pierderile de putere medii pe durata unui ciclu(tc=tp+t1+...+tn+tf+t0) sunt:

00111

11

...

...

tttt

EtPtPEP

fp

fnnp

m ++++

++++= (2.181)

unde: 1 i 0 sunt coeficieni ce in cont de nrutirea rcirii la pornire, fr-nare i mers n gol; Ep si Ef suntpirderile de energie la frnare i pornire.

2.6 Diagramele de vitez i de sarcin ale defibratoarelor din industria hrtiei

Defibratoarele sunt utilaje pentru tocarea materialului lemnos n ve-derea sortrii cu ajutorul unor ciururi iapoi a mrunirii cu ajutorul unor mori cu ciocane, urmat de fierbere i splare n vederea obinerii celulozei.

Instalaia este alctuit dintr-o piatr cu ax orizontal (fig.2.23) pe ca-re se preseaz materialul lemnos cu opresiune de 1,31,5 daN/cm2 cu ajuto-rul unui sistem cu lanuri cu viteze de 3540 m/min.

23


24/47

Fig.2.23 Defibrator cu funcionare continu1-piatr; 2-avans cu lan; 3-caset.

Scula defibrator este format dintr-o piatr cilindric A cu ax ori-zontal, care este rotit de motorul M ieste splat cu ap.

Dispozitivul de alimentare este prevzut cu un regulator care modi-fic viteza lanurilor astfel ca motorulM1 s funcioneze la puterea nominal.

102

pSvP= (2.182)

unde: p este presiunea specific pe piatr [105 N/cm2]; S=b1l reprezint suprafaa efectiv de defibrare; =0.25reprezint coeficientul de frecare lemn-piatr; v=(15-20) [m/s]este viteza periferic a piesei; este randamen-tultransmisiei; b1 reprezint limea arcului de defibrare; =0.9-0.95 este co-eficientul de utilizare a arcului dedefibrare; l este lungimea.

Acionarea defibratoarelor se face cu motoare electrice cu puteri de 5002500 kW.Diagrama de sarcin este neregulat n timp deoarece lemnul are o structur neregulat.

2.7 Diagramele de vitez i de sarcin alemainii de tras hrtie

Maina de tras hrtie este alctuit dintr-o plas metalic sub form de band din cupru culimea de 2 metri (fig.2.24) care este nfurat pe o tob acionat de un motor electric.

Fig.2.24Maina de tras hrtie

Pasta se deplaseaz i apa se scurge prin sit (ajungnd de la 0,31 % fibr n apa la 34 %),se trece prin cutia cu aspiraie vacumatic i printr-o pres cu dou valuri, nct ajunge la un coninutde fibr de 1920 %.

n etapa a doua pasta se transport pe nite benzi de postav printre nite role care exercit opresiune de 2035 daN/cm2, astfel nct n final se ajunge la un coninut de 3040 % fibr.

24


25/47

Etapa a treia de uscare se realizeaz prin trecera materialului printre doi cilindri usctori nclziicu abur prin interior la temperaturi de 8090 oC, astfel nct hartia obinut are numai 48 % ap.

n etapa a patra se trece hrtia printre mai muli cilindri rcii n interior cu ap rece.Etapa a cincea const n lustruirea i finisarea hrtiei cu ajutorul u-nor calandre sub form de

cilindrii.n ultima etap se realizeaz nfurarea hrtiei cu ajutorul unor role cuit pentru tierea la

laimea dorit.

Sistemul de acionare al mainii de tras hrtie trebuie s permit re-glarea vitezei cu abateri de0,051 %, astfel nct s se pstreze constant tensiunea n ptura de past i de hartie ntre seciunilesuccesive.

n funcie de calitatea pastei, de presiunea preselor umede, de inten-sitatea vacumului i deuzura valurilor trebuie ca gama de variaie a viteze-lor s fie cuprins ntre 1015 %.

Diagrama de viteze se traseaz plecnd de la viteza de referint, pre-cizandu-se variaiilevitezelor relative ale diferitelor seciuni.

Raportul de transmisie dintre motorul electric i axul de antrenare se calculeaz cu relaia [9]:

meds

medm

n

ni = (2.183)

unde : nm med este turaia motorului corespunztoare seciunii respective; ns med reprezint viteza de rotaie

a axului de antrenare a seciunii respective, ca-re se calculeaz cu relaia :

=100

1s

Di

vi mmeds

(2.184)

n funcie de : viteza maxim a hartiei vmax n seciunea de uscare, diametrul valului D, raportul detransmisie i i valoarea s a turaiei relative a seciunii considerate.

Fora de traciune pentru fiecare seciune se calculeaz cu relaia [9]:

D

dQQF e

2

2

2

1 += (2.185)

unde:

22111 coscos SSGQ ++= este componenta vertical a efortului de ntindere a sitei igreutatea G a valurilor;

22112 cossin SSQ = este componenta orizontal a efortului de ntindere a sitei ;e =0,008-0,009 este coeficientul de frecare al fusurilor n cazul lagrelor pe rulmeni.

Fora de traciune pentru nvingerea efortului dintre site i cutiile de sugere se calculeaz curelaia :

CSCSCS QF = (2.186)Gradele de finee ale hrtiei (exprimate prin greutate pe unitatea de suprafa [kg/m2]) se obin n

principal prin variaia vitezei sitei. Domeniul de reglaj este vMAX / vMIN10/1 iar viteza de naintare este de5-6 [m/s].

Acionarea se realizeaz, fie cu un motor de c.c. i transmisie prin curele, fie cu motoareasincrone individuale, care trebuie s satisfac urm-toarele cerine:

- s permit modificarea vitezei de lucru funcie de sortimentul de hrtie;

- pentru un anumit sortiment de hrtie viteza s fie constant pentru meni-nerea fineii ievitarea ruperii;

- s menin fora de ntindere a hrtiei pentru evitarea cutelor sau ruperea accidental..Puterea motorului electric de acionare se calculeaz cu relaia:

vg

bkP )630

1)(55.0( ++= [kW] (2.187)

unde: v = (60-300) [m/min] este viteza de naintare a sitei; g reprezint fineea hrtiei [g/m 2]; b estelimea sitei [m]; k = 0.15-0.29 reprezint un coeficient n funcie de tipul mainii i viteza de lucru.

25


26/47

3

3.5 Calculul puterii motorului electric de acionare n funciede regimul de funcionare al mainii de lucru

Regimul de funcionare al mainii de lucru determin forma dia-gramei de sarcin a motorului electric deacionare.

Puterea nominal a motorului electric Pn corespunde nclzirii ma-xime admise de clasa de izolaiefolosit, astfel ca temperatura izolaiei s nu depeasc limita admis.

Puterea prea mic duce la distrugerea izolaiei i scderea duratei de viat, iar puterea prea mare duce lacheltuieli suplimentare de investiii i la funcionarea cu parametri energetici. sczui.

Suprasarcina de scurt durat este limitat de considerente speci-fice fiecrui tip de main electric. Lamotoarele de curent continuu supra-sarcina este limitat de condiiile unei bune comutaii, iar la motoarele deinducie i sincrone de valoarea cuplului electromagnetic maxim.

Capacitatea de suprasarcin (=Mmax/Mn) are valorile urmtoare:

2 3, pentru motoare de curent continuu;22,8, n cazul motoarelor asincrone cu inele;1,62,2, pentru motoarele asincrone cu rotorul n colivie;1,82,7, n cazul motoarelor cu dubl colivie sau cu bare;23, la motoarele sincrone;1,62, n cazul motoarelor de curent alternativ cu colector.

Modul de funcionare (serviciul) se ia n considerare la alegerea motorului, deoarece determin nclzireadiferit a motoarelor electrice.

Se cunosc urmtoarele moduri de funcionare: continu cu sarcin constant, continu cu sarcinvariabil, de scurt durat i intermitent.

3.5.1 Alegerea motoarelor electrice cu funcionare continu i sarcin constant

n aceast categorie fac parte acionrile pompelor centrifuge, ven-tilatoarelor i compresoarelor, acalandrelor din industria cauciucului sau a mainilor textile, la care se stabilete echilibrul termic pentru tf=(34)T

Puterea motorului electric de acionare se determin cu relaia:

[ ]kWnM

P9550

.= (3.4)

unde: M este cuplul rezistent total raportat la arborele motorului, n Nm; n reprezint turaia motorului, n rot/min .n cazul acionrii mainilor unelte la care randamentul total al mai-nii unelte depinde de viteza arborelui

principal i se impune ca s se asigure o for de aschiere constant Fmax, exprimat n N i o vitez de aschiereconstant vmax, exprimat n m/s, rezult puterea maxim de achiere:

[ ]kWvF

Pa1000

maxmax

max = (3.5)

iar puterea la arborele motorului electric:

min

max

max

a

a

PP = (3.6)

n care fora de achiere Fmax se adopt din tabele n funcie de compoziia materialului i grosimea spanului, iar mineste randamentul total minim obi-nut prin produsul randamentelor elementelor schemei cinematice a acionrii

Randamentul total al lanului cinematic depinde de: viteza de lucru, calitatea prelucrrii i asamblricomponentelor, pierderile prin frecare, cali-tatea ungerii, numrul de componente. Aceti factori determin pierderiPn:

vcn PPP += (3.7)nsumnd pierderile constante Pc i pierderile variabile cu sarcina Pv pro-porionale cu fora de frecare P f= .Ff.

Pierderile de mers n gol la mainile unelte nu sunt constante deoa-rece ele depind de ungere i de

condiiile tehnologice.Puterea de mers n gol depinde de turaie, conform relaiei:

[ ]kWnM

Pf

9550

.0 = (3.8)

26


27/47

Randamentul acionrii la sarcini diferite se calculeaz cu relaia:

vca

a

na

a

PPP

P

PP

P

++=

+=

max

(3.9)

care, prin explicitarea pierderilor n funcie de randamentul maxim max:

max

max

max

maxmaxmax a

a

vc PP

PPP =+=

(3.10)

conduce la relaia randamentului n funcie de puterea de achiere 0


28/47

=

===n

i

i

n

ii

xe

t

tI

II

1

11

2

(3.16)

Curentul echivalentIeal motorului trebuie s satisfac din punct de vedere al nclzirii regimul continuucu sarcini variabile n trepte.

Se alege din catalog motorul electric cu curentul nominal In imediat superior curentului echivalent Ie i seface verificarea la suprasarcin:

n

II

Imax (3.17)

unde: I este coeficientul de suprasarcin admis de ctre motorul electric; Imax reprezint curentul maxim dupgraficul de sarcin.

Metoda cuplului echivalent ine cont de faptul c, exceptnd moto-rul de curent continuu cu excitaieserie, la flux constant i vitez constant cuplul motorului se poate calcula cu relaia [10]:

CIIKM == (3.18)nlocuind n relaia (1.18) se obine relaia de calcul a cuplului e-chivalent :

=

==n

i

i

n

ii

e

t

tM

M

1

11

2

(3.19)

Se alege din catalog motorul electric cu cuplul nominal Mn imediat superior cuplului echivalent Me i seface verificarea la suprasarcin:

n

MM

Mmax (3.20)

unde: M este coeficientul de suprasarcin pentru cuplu, admis de ctre mo-torul electric; Mmax reprezint cuplulmaxim dup graficul de sarcin.

Puterea echivalent se calculeaz cu relaia:

9550

nee

nMP = (3.21)

Se alege din catalog motorul electric cu puterea nominal imediat superioar Pn>Pe..Metoda puterii echivalente ine cont de faptul c P=M i consi-der viteza, randamentul i factorul de

putere constante.Puterea echivalent a motorului se calculeaz cu relaia:

=

==n

i

i

n

ii

e

t

tP

P

1

11

2

(3.22)

Se alege din catalog motorul electric cu puterea nominal Pn>Pe i se verific la suprasarcin n regim delucru i la pornire:

n

PP

Pmax (3.23)

3.5.3 Alegerea motoarelor electrice cu funcionare intermitentn cazul ideal al funcionrii cu sarcini constante i cicluri de lucru tc egale (fig.3.3) dimensionarea se face

conform regimului termic definit de curba 3 pe baza curbei de nclzire 1 i a curbei de rcire 2.Deoarece dimensionarea motorului electric pe baza curbei de n-clzire este greoaie se prefer utilizarea

metodei cuplului echivalent.

28


29/47

MQ

max

1

1

min 32

ta

tp

ta

tp

ta

t ta

tp

ta

tp

ta

t

a) tc

b)

Fig.3.3 Alegerea motoarelor electrice cu funcionare intermitent:a) cu sarcini constante: b) regimul termic.

Se consider (fig.3.4) un grafic de sarcina real, caracterizat prin a-ceea c n timpul duratei de acionare tacuplul nu este constant, ci variaza n trepte. n perioada de pauz tp motorul se rcete iM2ptp=0

Fig.3.4 Grafic cu sarcini diferite de durat

Rezult urmtoarea expresie a cuplului echivalent:

MM

1M

1

M3

M2

M4

t1

t2

t3

t4

tp

t

tc

29


30/47

p

etttt

tMtMtMM

++++++

=421

4

2

42

2

21

2

1

...

...(3.24)

Pe baza cuplului echivalent se calculeaz puterea echivalenta Pe, se alege puterea nominal Pn i se faceverificarea la suprasarcin a motorului.

Funcionaxea n regim intermitenteste standardizat n Romnia pentru durate de acionare DA = 25 % iDA = 40 %. La sarcini diferite:

[ ] [ ]%100%100......

421

421

pa

a

p ttt

tttttttDA

+=++++ +++= (3.25)

Pentru dimensionarea motoarelor electrice cu funcionare intermi-tent cu durat de acionarestandardizat DA se ine cont de rcirea moto-rului. n timpul pauzei, calculndu-se cuplul echivalent Me curelaia:

421

4

2

42

2

21

2

1'

...

...

ttt

tMtMtMM

e +++++

= (3.26)

Calculul puterii motorului electric pentru durate de acionare reale DArdiferite de cele standardizate seface pe baza egalitii puterilor:

snsrnr tItI22 = (3.27)

unde: tr este timpul de lucru real, aferent duratei de acionare reale DAr; ts este timpul de lucru standardizat,corespunztor duratei de acionare stan-dardizateDAs; Inrreprezint curentul nominal corespunztor duratei DA r; Inseste curentul nominal corespunztor duratei standardizate DA s. Scriind:

snsrnr tPtP22 = (3.28)

rezul:

r

sns

r

snsnr

DA

DAP

t

tPP == (3.29)

3.5.4 Alegerea motoarelor electrice la funcionarea de scurt duratLa funcionarea de scurt durat a motorului electric se are n vedere faptul c motorul se nclzete n

intervalul scurt ta i se rcete pn la tem-peraturea mediului ambient n perioada de pauz tp. (fig.3.5).

Fig.3.5 Alegerea motoarelor electrice cu funcionare de scurt durat:a) cu sarcini constante: b) cu sarcini variabile.

La motoarele cu sarcini variabile i funcionare de scurt durat cuplul echivalent se calculeaz cu relaia:

21

2

2

21

2

1

tt

tMtMMe +

+= (3.30)

Ciclul de lucru este standardizat la 15, 30, 45, 60 i 90 [minute].

3.5.5 Alegerea motoarelor electrice la funcionarea cu ocuri de sarcinMainile de lucru cu funcionare cu ocuri de sarcin au un grafic de sarcin (fig.3.6), asemntor cu cel

al mainilor de lucru cu regim de funcionare de durat i sarcini variabile n timp, dar limitele de variaie alecuplului rezistentMrs n timp sunt mult mai mari:

M M

M M

M2

max

M1

M1

ta

tp

ta

t t1

t2

tp

a) b) tc

30


31/47

30 rrs MM (3.31)Din aceast categorie a mainilor de lucru fac parte presele, cioca-nele de forj, gaterele sau laminoarele.

Fig. 3.6 Maini de lucru cu regim de funcionare cu ocuri de sarcin.

La acionarea acestor maini de lucru se utilizeaz volani montai pe arborele motorului electric pentrureducerea ocurilor i uniformizarea sarcinii, precum i reducerea puterii motorului electric de acionare pe seamaenergiei cinetice nmagazinate n volant.

n cazul acionrilor cu motoare sincrone masele de volant se folo-sesc pentru atenuarea pendulriimotorului la variaia sarcinii, care ar putea conduce la ieirea din sincronism.

Pentru uniformizarea sarcinii volantul trebuie s aib o caracteris-tic semirigid. O astfel decaracteristic se poate obine i prin introducerea de rezistene n circuitul rotoric al motorului asincron cu rotor

bobinat.Dac considerm c n timpul ocului de sarcin turaia variaz de la valoarea maxim n M la valoarea

minim nm se pot calcula mrimile :- valoarea medie a turaiei :

2

mMmed

nnn

+= (3.32)

- alunecrile maxim i minim :

0

0

n

nns

m

M

;

0

0

n

nns

M

m

(3.33)

- alunecarea medie :

2

mM

med

ss

s

+

= (3.34)- coeficientul de neregularitate a vitezei :

med

mM

mM

mM

med

mMn

s

ss

nn

nn

n

nnK

=+

=

=1

2 (3.35)

Energia cinetic acumulat n masele n micare de rotaie este :

( )

[ ]JnGDn

JEc73418002

2222

==

=

(3.36)

Energia cinetic cedat de volant n timpul ocului de sarcin este :

( )22212

=J

Ec (3.37)

n care 1 i 2 reprezint limitele de variaie a vitezei n timpul ocului.Energia cinetic relativ :

( ) =+

=

=

=

2

1

21

2

1

2

2

2

1

2

2

2

2

1

n

nn

n

nn

E

E

c

c(3.38)

depinde de indicele de variaie a vitezei.Forma curbei de variaie a energiei cinetice relative funcie de indi-cele de variaie a vitezei.arat faptul

c variaiile de enrgie sunt intense pentru indicele de variaie a vitezei de =2025 %.Proiectarea acionrii cu volant a unui laminorpresupune alegerea puterii Pn motorului asincron cu rotor

bobinat avnd momentul de inerie GD2 cunoscut, coeficientul de suprasarcin i dimensionarea volantului.Pe fazele rotorice ale motorului se introduc rezistene suplimentare rs care s asigure la cuplu nominal o

alunecare de sn = 58 %. A crei valoare se determin din relaia [9]:

sf

f

n

n

rr

r

s

s

+=

'

(3.39)

Mr

Mrs

Mr0

0 t

31


32/47

Fig. 3.7 Caracteristica mecanic a motorului sincron cu Volant pentru acionarea unui laminor

Pentru o reducere de vitez de 25 % sarcina maxim admis pe ar-bore este de M A = KMn, unde K=1,5, sedetermin turaiile nA i nB = 0,75 nA de pe caracteristica mecanic natural 1 i respectiv artificial 2 i se poatecalcula alunecarea :

A

Akk

kAM

MMMss

22

'

= (3.40)

Alunecarea critic pe caracteristica artificial 3 se poate calcula cu relaia similar :

k

Bk

Mss

"=

(3.41) Rezistena suplimentar rs din circuitul rotoric pentru caracteristica artificial 3 secalculeaz din relaia :

asf

f

k

k

rrr

r

s

s

++

="

(3.42)Dimensionarea volantului presupune calculul constantei electrome-canice de timp T pentru momentul de

inerie total majorat cu 25 %, aferent caracteristicii mecanice naturale 1 :

n

no

M

snGDT

375

2

= (3.43)

caracteristicii mecanice artificiale 2 :

n

no

M

snGDT

375'

'2

= (3.44)

i respectiv caracteristicii mecanice artificiale 3 :

n

no

M

snGDT

375

"2

"

=

(3.45)n care :

m

mkk

kn

M

MMMss

22

""

= (3.46)

Se determin elementele conturului de acoperire a diagramei de sar-cin (fig.3.8) n funcie de cuplul desarcin Ms aferent :

1 2 3M

A BKM

n

Mn

K K K s

0 n n n

32


33/47

Fig. 3.8 Caracteristica mecanic a motorului sincron cu volant pentru acionarea unui laminor

( )

+=

'0

0exp

T

tMMMKM

aa

ssn (3.47)

( )

+=

"exp

T

tMMMKM

bc

sbsn(3.48)

Intervalul de timp ta0a se determin cu relaia:

ns

s

aaKMM

MMTt

= 0' ln

0(3.49)

i cunoscnd durata ocului t2 rezult :

aabc ttt 02 = (3.50)Momentul de inerie al volantului se determin cu relaia :

( ) ( ) ( ) ( ) ( )LrLLVV

GDGDiGDGDGD222222 == (3.51)

n care : ( )LGD2 este momentul de inerie al laminorului ; ( )rGD

2 este mo-mentul de inerie al pieselor n

micare ale laminorului.

3.5.6 Alegerea motoarelor electrice la funcionarea cu sarcini periodice de oc cu variaie pulsatoriearmonic

Maini de lucru cu funcionare n regim pulsatoriu (fig.3.8), carac-terizate prin aceea c au n componenalor mecanisme bielmanivel la ca-re cuplul rezistent este dat de relaia :

tMMM As sin0 += (3.52)

Fig.3.8 Maini de lucru cu funcionare n regim pulsatoriu.

Cuplul rezistent static variaz ntre valoarea maxim i minim:

rMM 2= (3.53)Cuplul dezvoltat de motorul electric n regim permanent:

( )( )

( )( )

++=

++=

tt

T

aMtt

T

MMM r sin

12

1sin

12

02

0 (3.54)

este defazat n urm cu unghiul . i depinde de coeficientul de neregularita-te a cuplului rezistent (a= 2Mr/M0) i de

constanta electromecanic de timp T.Considernd o caracteristic mecanic liniar a motorului:

1 2 3M

A BKM

n

Mn

s

0

M

a c eKM

n

b d f

M0 a0t

33


34/47

nn nn

nn

M

M

=0

0(3.55)

rezult relaia turaiei: ( )( ) ( )

( )( )

+

+

+== t

T

nnM

M

nMMMnnn

M

Mnn

nr

n

nn

n

n

sin

12

0000

00

(3.56)Pentru alegerea puterii motorului electric de acionare se determin valoarea cuplului echivalent mediu

pattratic Me cu relaia:

( )[ ]22

0

0

2

181

T

aM

t

dtMM

c

t

e

c

++==

(3.57)

Cuplul maxim dezvoltat de motor este de forma:( ) ( ) 22

0

1121

T

M

T

aMM r

+

++= (3.58)

Din relaiile anterioare rezult : 0232 22

=+

x

M

Mx

M

M

e

m

e

m (3.59)

cu soluia : ( )2

12 xxM

M

e

m

+= (3.60) n care eMMx 0=

Prin anularea derivatei rezult valoarea maxim 73,1=e

m

M

M

5

CAP.5DIMENSIONAREA CIRCUITELOR DE ALIMENTARE A

MOTOARELOR ELECTRICE DE ACIONARE

Utilajele acionate cu motoare electrice se amplaseaz n planurile de arhitectur la scara 1:50 alecldirilor industriale (fig.5.1).

34


35/47

Fig.5.1 Amplasarea utilajelor i a instalaiilor de for.__conductor aparent; -----conductor ngropat

Se precizeaz destinaia i tipul ncperilor i locurilor de munc pe baza clasificrilor din punct devedere al condiiilor de mediu, al pericolului de electrocutare, incendiu sau expolozie (conform anexelor).

Pe baza destinaiei fiecrei ncperi se precizeaz tipul de aparate i motoare electrice recomandate.Alegerea traseelor circuitelor electrice se face cu evitarea strpun-gerii elementelor de rezisten i cu

respectarea distanelor recomandate fa de instalaiile de ap, nclzire, canalizare, gaze.La construciile civile cu perei netencuii de beton sau panouri prefabricate instalaia electric se pozeazn tuburi sau n canale.

La construciile industriale cu perei netencuii se indic trasee n tuburi de protecie sau se folosesccabluri armate.

Dup tipul receptoarelor se alege schema general de distribuie radial, cu coloan magistrasl, ncascad etc.

5.1 Determinarea curenilor de calcul

Determinarea curentului de calcul (cerere) se face pe baza unor re-laii care depind de numrul i tipulreceptoarelor.

n cazul motoarelor electrice se cunosc parametrii electrici nomi-nali: (puterea nominal Pn [kW],

tensiunea nominal Un[V], factorul de putere cos n, randamentul nominal ncondiiile de pornire (Ip/In), duratarelativ de acionare i coeficientul de ncrcare (K=IS/In)) i se determin curentul nominal cu relaia:

[ ]AcoU

PI

nnn

n

n3

103

= (5.1)

Curentul de calcul al circuitele care alimenteaz un motor electric se determin cu relaia:

[ ]AcoU

PKIKI

nnn

n

nc3

103

== (5.2)

undeK este coeficientul de ncrcare.La circuitele care alimenteaz un utilaj sau mai multe motoare avnd puterea instalat Pi5 [kW],

curentul de calcul se determin cu relaia:

[ ]A

U

PK

I

medmedn

m

j

nj

c cos3

101

3== (5.3)

unde med i cosmed se determin cu relaiile (3.7) i (3.8).La coloanele trifazate se determin puterea cerut prin metoda coe-ficienilor de cerere cu relaia i

curentul de calcul rezult:

[ ]AU

Pk

KK

Imedmedn

i

a

cc

c cos3

101 3

+

=(5.4)

unde: Kc este coeficientul de cerere; cos c med este factorul de putere cerut mediu al grupei de receptoareconsiderate; ka este un coeficient de influen a numrului de receptoare din grup.

Dimensionarea circuitelor i coloanelor pe baza curentului de cal-cul se prezint sintetic n tabelul nr.5.1Puterea instalat Pi a celor n receptoare din grupa considerat se de-termin n condiiile cnd fiecare

receptor este ncrcat cu putere nominal:

=

=m

j

nji PP1

(5.5)

La coloanele de alimentare a tablourilor de distribuie pentru recep-toare diferite repartizate ntr-unnumrkde grupe, puterea cerut a fiecrei grupe de receptoare se determin curentul cerut cu relaia.

[ ]AU

P

Imedn

m

j

cj

ccos3

1

== (5.6)

35


36/47

5.2 Calculul curenilor de pornire (vrf)

Calculul curenilor de pornire se face pe baza condiiilor de pornire care se precizeaz prin coeficientul depornire (=Ip/In) care indic stabilita-tea termic n regim de scurt durat.

Pornirea direct la tensiunea nominal Un=380[V], este admis pentru motoare cu puteri de Pn< 5,5 [kW].

n celelalte situaii, pornirea se face cu comutator steatriunghi, reostat de pornire sau autotransformator.Curentul de pornire al motoarelor electrice se determin cu relaia:[ ]AII np = (5.7)

unde: = 58, pentru pornirea direct; = 1,72,7, pentru pornirea stea-triunghi; = 1,11,3, pentru pornirea cureostat de pornire.

n cazulcircuitelor care alimenteaz un utilaj sau mai multe mo-toare curentul de vrf va fi:

( ) [ ]AIIIn

j

cjpv

=

+=1

1max

(5.8)

unde: (Ip) max este curentul de pornire al motorului cu pornirea cea mai grea, deci cu (Ip In) = max; cjI reprezint suma curenilor de calcul pentru restul de n-1 receptoare considerate n funciune.

n cazul coloanelor, curentul de vrf se calculeaz cu relaia:( ( ) [ ]AIIII ccpv maxmax += (5.9)unde: (Ic)max este curentul de calcul al motorului cu pornirea cea mai grea; Ic reprezint curentul de calcul alcoloanei.

5.3Dimensionarea i alegerea echipamentului de protecie

Protecia mpotriva curenilor de scurtcircuit se realizeaz cu sigu-rane fuzibile pentru circuite icoloanelor secundare i principale. Curentul minimal al fuzibilului se determin n urmtoarele condiii (tabelul5.1):- siguranele fuzibile trebuie s suporte curentul de durat al circuitului sau coloanei, deci n cazul motoarelorelectrice:

cF II 1 (5.10)- siguranele fuzibile trebuie s reziste la aciunea curentului de pornire sau de vrf, deci n cazul circuitelor carealimenteaz un singur motor electric:

cII pF 2 (5.11)Pentru circuitele de alimentare a unui utilaj sau a mai multor motoare electrice se utilizeaz relaia :

( )

+

=

1

1

max2

n

jej

P

F Ic

II (5.12)

n cazul coloanelor de alimentare, relaia devine :

( )max

max

2 cc

p

F II

c

II + (5.13)

Coeficientul c ine cont de condiiile de pornire, avnd urmtoarele valori: c = 2,5, pentru pornirea directuoar (tp = 510[s]) ; c = 2, pentru pornirea direct grea (tp = 1040[s]) i stea triunghi ; c = 1,6, pentru pornireacu reostat de pornire.

Se alege valoarea standardizat a fuzibilului (anexa 5.1):( )2!;max FFSTASnF III (5.14)

Protecia la scurtcircuit a circuitelor i coloanelor de alimentare cu sigurane fuzibile este prezentatsistematizat i n tabelul 5.1

Protecia la scurtcircuit a coloanelor generale de alimentare a ta-blourilor de for sau a motoarelorelectrice de puteri mari se realizeaz cu ntreruptoare automate prevzute cu relee electromagnetice.

Curentul de reglaj al acestor relee electromagneticeIREse determi-n cu relaiile :- n cazul receptoarelor de for (motoarelor) n regim permanent de pornire:

( ) pRE II 4,12,1 (5.15)- n cazul circuitelor pentru alimentarea utilajelor i a coloanelor:

( ) vRE II 4,12,1 (5.16)

36


37/47

Protecia la suprasarcin se realizeaz cu relee termice (anexa 5.2) i curentul de serviciu al acestora sedetermin cu relaia:

cRT II (5.17)Curentul de reglaj al releului termic se ia n intervalul:

( ) cRT II 2,10,1 (5.18)Releele termice au urmtoarele domenii de reglaj: (0,671,0)I n RT, pentru releele termice tip TSA:

(0,81,0)InRT, pentru releele termice care echipeaz ntreruptoarele USOL i respectiv (0,51,0)In RTpentru releele

termice ale ntreruptoarelorOROMAX.La alegerea echipamentului de protecie trebuie asigurat selectivi-tatetea proteciei. n cazul a dou

sigurane fuzibile, selectivitatea este asigu-rat dac curenii lor nominali au o diferen de cel puin dou trepte.ntre o siguran fuzibil i un releu termic selectivitatea implic:

STASRTSTASnF II 3 (5.19)pentru sigurane cu putere medie de rupere i respectiv:

STASRTSTASnF II 5,2 (5.20)pentru sigurane cu mare rupere.

Intre dou ntreruptoare automate selectivitatea se asigur prin tem-porizarea t < 0,15 [sec], a releuluisituat n amonte n sensul de circulaie a energiei electrice.

5.4 Dimensionarea seciunii conductoarelor sau cablurilor

Dimensionarea seciunii conductoarelor sau cablurilor de alimenta-re se face la nclzire i se verific lapierderea de tensiune.

Curentul maxim admisibilIad pentru un conductor, cablu sau bar reprezint intensitatea curentuluipentru care temperatura materialului con-ductor nu depete valorile admise ale izolaie.

Valorile curentului maxim admisibil pentru diferite materiale (Cu, Al), n regim permanent defuncionare i n condiii standard de temperatur i montaj (30 sau 20 oC), precum i coeficienii de corecie pentrucondiii reale de funcionare se indic n anexele 5.3 i 5.4. Acestea depind de ma-terialul i seciuneaconductorului, de numrul de conductoare, de mediul de lucru, de temperatura mediului (aer sau pmnt) i deregimul de lucru.

Curentul maxim admisibil se determin cu urmtoarele relaii:- n cazul circuitelor de alimentare a motoarelor electrice:

aK

II cad 1 ;

aK

II

STASnF

ad

2 ;

K

II

STASRT

ad 3 (5.21)

- n cazul coloanelor de alimentare a utilajelor:

aK

II cad 1 ;

aK

II

STASnF

ad

2 (5.22)

Coeficienii a, Ki in cont de temperatur, condiiile de montare i de regimul de funcionare, avndurmtoarele semnificaii: este un coeficient de corecie n funcie de tipul instalaiei electrice i de modul de execuie, care are valoarea:=0,33 pentru circuitele de alimentare a receptoarelor de for sau a utilajelor cu regim permanent de funcionare,

instalaia fiind executat n ncperi fr pericol de incendiu sau explozie; =0,66 pentru coloanele de alimentare;=1,25 n cazul cldirilor de locuit la care sarcina electric a instalaiei este aleatoare.a este un coeficient de corecie a regimului de lucru, avnd valoarea a=1 pentru regimul permanent de funcionarei DAa 875,0= pentru regimul intermitent cu durata relativ de acionare DA;

Keste un coeficient de corecie care depinde de modul de montare i de rcire. Pentru cabluri pozate n pmnt K= K1K2K3 n care:

K1este un coeficient de corecie n funcie de rezistena termic specific;K2este un coeficient de corecie n funcie de numrul de cabluri pozate;K3este un coeficient de corecie care depinde de temperatura solului.

Pentru cablurile pozate n aer coeficientul esteK = K1K2 n care:K1 este un coeficient de corecie funcie de modul de pozare (canal, stelaj); K2realizeaz corecia n funcie detemperatura mediului ambiant.

n cazul barelor dreptunghiulare montate orizontal pe muchie co-eficientul de corecie se calculeaz curelaiaK= K1K2K3K4K5 n care:

K1este o corecie n funcie de temperatura mediului;K2 este un coeficient de corecie pentru barele rcite forat;

37


38/47

K3reprezint o corecie pentru pachetele de bare dreptunghiulare montate pe lat pe trasee orizontale;K4 este o corecie pentru traseele verticale;K5= (10000 / 9000) +Heste o corecie n funcie de altitudineaHa locului.

Pe baza valorilor curentului maxim admisibil determinate anterior se adopt valoarea standardizatconform relaiei:

( )321 ;;max adadadSTASad IIII (5.23)CunoscndIad STAS se determin din tabele seciunea conducto-rului, cablului sau barei i tipul constructiv

n funcie de mediul de pozare.Alimentarea podurilor rulante (fig.5.2) se face cu linii semirigide plasate pe izolatori, iar alimentarea cu energieelectric a macaralelor se face cu cabluri flexibile rulate pe un tambur sau cu linii semirigide plasate pe izolatori

Fig. 5.2 Alimentarea cu energie electric a unui pod rulant.5.5 Verificarea seciunii conductoarelor i cablurilor

Verificarea seciunii din punct de vedere mecanic se face compa-rnd seciunea dimensionat la nclzirecu valoarea minim admis:

minSS (5.24)

Verificarea seciunii la pierderea de tensiune se face pe traseul cel mai lung i mai ncrcat, ncepnd dela tabloul general i pn la receptorul cel mai ndeprtat. n cazul instalaiilor electrice de for verificarea se faceatt n regim normal de funcionare ct i n regim de pornire cu relaiile:

[ ]%100cos3

ad

STASn

cc

sU

SU

lIU =

(5.25)

[ ]%100cos3

adp

STASn

pcp

p USU

lIU =

(5.26)

Pierderea de tensiune admis n Romnia la alimentarea receptoa-relor de for este de: 5 [%] dacconsumatorii de for sunt alimentai direct de la reeaua de distribuie printr-un branament electric, 10 [%], dacconsu-matorii de for sunt alimentai de la posturi de transformare proprii i res-pectiv 12 [%], la pornirea

motoarelor electrice.Verificarea seciunii la pornire n regim de scurt durat se face comparnd densitatea de curent lapornirejp cu valorile maxim admisibile:

38


39/47

=

2mm

Aj

S

Ij ad

STAS

p

p (5.27)

unde jadAl=20 [A/mm2], pentru conductoare de aluminiu i respectiv jadCu=35 [A/mm2], pentru conductoarele dincupru.

Verificarea seciunii la stabilitatea dinamic la scurtcircuit se face pentru instalaiile cu bare,considernd rezistena maxim admisibil la n-covoiere:adCu=1400[daN/cm2];adAl=900[daN/cm2];adOL=1600[daN/cm2].

5.7 Alegerea aparatelor de comutaie i de msur

Stabilirea curentului nominalIn se face considernd c:- aparatele trebuie s suporte un timp ndelungat curentul de calcul al liniei:

cnII (5.28)

- aparatele trebuie s prezinte stabilitate termic i dinamic la curenii de scurtcircuit din aval de punctul demontare, deci curentul de rupere este:

scr II (5.29)Ampermetrele de la tablourile generale se racordeaz prin interme-diul transformatoarelor de msur cu

curentul nominal:

cA II 3,1 (5.30)

7

7.2 Creterea fiabilitii n etapa de proiectare

Creterea fiabilitii sistemelor de acionare n etapa de proiectare se realizeaz prin conceperea adecvata schemelor sau prin metode cons-tructive.

Conceperea adecvat a schemelor se poate realiza prin:- crearea de scheme ct mai simple posibil care determin reducerea num-rului de componente, a volumului i agreutii prin optimizarea fiabilitii; s- crearea de scheme cu consecine limitate la apariia defeciunilor nepericu-loase;- rezervarea (hard i software) prin utilizarea elementelor sau sistemelor re-dondante active sau pasive realizate

prin dublarea dispozitivelor;- utilizarea unor scheme de tolerane largi la variaia factorilor externi (tem-peratura, tensiunea de alimentare,umiditatea);- prevederea testabilitii schemelor electrice sau crearea de dispozitive au-totestabile;

- utilizarea unei logici adecvate (paralel, radial) la sistemele numerice pen-tru evitarea propagrii defectelor;Metodele constructive de cretere a fiabilitii la proiectare implic:- utilizarea elementelor la parametrii nominali de funci

colocviu pae

Documents