Л8. Электропривод машин и установок для обработки сельскохозяйственной продукции.

8.1 Электропривод машин и установок для первичной обработки продукции. Расчёт и выбор мощности двигателей электроприводов.

Расчёт и выбор мощности двигателя. Электропривода проводят в два этапа. На первом этапе расчётом на основании имеющихся данных предварительно определяют ориентировочную мощность на валу электродвигателя привода технологической установки. На втором этапе окончательно устанавливают необходимую номинальную мощность электродвигателя с учётом данных экспериментальных испытаний машины или установки и особенностей её эксплуатации и электропитания.

На первом этапе наиболее просто известных номинальной производительности технологической установки T/ч и удельном расходе электроэнергии , кВт.ч/т, рассчитывают ориентировачно среднеймощностью:

Средняя мощность нагрузки на валу двигателя электропривода, кВт

Где - среднее значение КПД электродвигателя при работе (0,7-0,8) с учётом возможной неравномерности нагрузки электропривода мощность на валу его двигателя по условию допустимого нагрева в длительном режиме работыS1 завышают:

Где - коэффициент формы нагрузочной диаграммы электропривода, применяемый для слабопеременной нагрузки 1,01-1,05 и для редкопеременной нагрузки 1,06-1,15.

Более точно на первом этапе мощность на валу двигателя электропривода по условию допустимого нагрева в режиме нагрузки S1 по аналитическим и империческим формулам, которые для наиболее массовых машин приводятся в литературе.

8.2. Электропривод машин и устройств для послеуборочной обработки сельхозпродукции.

Зерноочистительные машины. Эти машины для первичной очистки зерна от примесей включают в себя основной рабочий орган-качающийся решётный стан, состоящий из решёт, через которые просеивается зерновая масса. Дополнительными рабочими органами могут быть щётки решетного стана, шнеки нагрузки и выгрузки, центробежный вентилятор продува зерновой массы. Как правило, центробежный вентилятор и шнеки имеют отдельные электроприводы.

Мощность нагрузки, кВт, на валу электродвигателя привода решётного стана рассчитывают по эмпирической формуле.

Где = 1,2-1,5- коэффициент запаса, m – 100-300- масса решётного стана

- необходимое оптимальное ускорение решёт м/

= 15-30; n=500 – рациональная частота колебаний решёт, ,

- КПД передаточного механизма

= 0,6-0,7

Если щётки и шнеки решётного стана имеют групповой привод от того же электродвигателя, то рассчитанную мощность для привода решётного стана увеличивают в 1,25-1,75 раза.

Цилиндрический триер. Предназначен для разделения подаваемого в его вращающийся цилиндр зернового материала на две фракции – короткие и длинные семена. Мощность нагрузки кВт на валу электродвигателя его привода:

,

Где - 0,2-0,6удельная мощность, кВт/(т/ч)

- номинальная производительность триера или блока триеров, т/ч,

- КПД механической передачи

Картофелесортировка. Она предназначена для разделения клубней картофеля по размеру. Мощность нагрузки, кВт, на валу электродвигателя её привода:

,

Где a – удельный затраты электродвигателя кВтч/т (П=2,5 т/ч для грохотной a = 0,4, транспортной 0,5, роликовой 0,63, барабанной 0,46; П = 15 т/ч грохотной а = 0,13; транспортной – 0,11, роликовой 0,15, барабанной 0,11)

–номинальная производительность, т/ч;

- 0,75-0,85 КПД механической передачи.

Как правило, машины и установки послеуборочной обработки сельхозпродукции организовывают в поточные линии.

Установки для обработки животноводческой продукции.

Лопастная мешалка танков-охладителей молока.

Она предназначена для перемешивания молока в процессе его обработки. Мощность нагрузки, кВт, на валу двигателя ЭП плоской лопастной мешалки определяют:

,

Где С – коэффициент, ограничивающий поправку, обусловленную тем, что вязкая жидкость увлекается не только поверхностью мешалки, но в некоторой мере захватывается связанными с поверхностью частицами

- плотность молока (1030 кг/

- высота погрузочной части лопастей,

–чиcло лопастей мешалки; w – угловая скорость

Где n – частота вращения барабана,

–номинальная производительность машины, т/ч

- КПД передачи.

Дробилка, измельчитель кормов. Мощность нагрузки, кВт на валу двигателя ЭП:

,

Где = 1,15-1,2 – коэффициент, учитывающий потери , включая расход воздуха на вентиляцию.

А – энергия, расходуемая на измельчения определённой массы продукта кДж/к.т. для дробилки или кВт.т/ч для измельчителя

–номинальная производительность, кг/c для дробилки или т/ч для измельчителя.

- КПД механической передачи

Для корнеплодов. А = 13 кДж/кг для зерна (средний тонкий помол) – 40-70 кДж/кг измельчённого зерна в муку А = 100 – 150 кДж/кг

Измельчители при измельчённой зелёной массе сена, соломы А = 1,7 -8 кВт. ч/т

Электропривод мобильных машин и электроустановок.

Виды электроприводных машин и установок.

Характерная их особенность (мобильных машин) используемый способ электропитания:

• Троллейный

• Кабельный

• Аккумуляторный

• Конденсаторный

• Дизель-генераторный

• Комбинированный

Троллейный способ. В этом случае энергия к электродвигателю поступает от неизолированных проводов через подвижные контакты (щётки, ролики, дуги). Недостаток их – низкая надёжность подвижных контактов и повышенная опасность поражения электротоком.

Кабельный способ – питание гибкой кабель-штору, кабель в лотке или кабель-барабан. Недостаток – ускоренный износ кабеля.

Аккумуляторный способ – универсальное решение проблемы энергоснабжения электрифицированных передвижных установок. Недостатки – низкий срок службы химических аккумуляторных батарей, высокая их стоимость, длительность заряда, повышенная опасность загрязнения окружающей среды.

Конденсаторный способ. Разработаны новые типы конденсаторов с двойным электрическим слоем (КДЭС), которые имеют уникальные характеристики:

1. Быстрый заряд – 8-15 минут тяговой конденсаторной батареи.

2. Высокая удельная ёмкость 100 ф/кг и удельную мощность (0,22 кВт/кг).

3. Низкий саморазряд (до 40% в месяц) и большой срок службы (более 5 лет) Их основной недостаток – высокая стоимость.

Дизель-генераторный способ. Способ хорош для энергоёмких мобильных агрегатов. Двигатель внутреннего сгорания сопрягается с электрогенератором и от него с помощью электротрансмиссии энергия передаётся к проводам (электродвигателя) приводов ходовых колёс (мотор-колёса). Дизель-электрический трактор (ДЕТ-250-мощность 250 л.с.)

Комбинированный – сочетание аккумуляторного и троллейного способов. Мощность на валу электродвигательных механизмов передвижного мобильного агрегата рассчитывают как и у крановых механизмов передвижения:

Где - коэффициент трения двигателя

- вес механизма передвижения груза, Н

- скорость перемещения, м/с

- общий КПД передачи механизма передвижения.

Для электропогрузчиков.

Где ,- вес грузозахватывающего устройства и поднимаемого груза, Н

–скорость подъёма груза, м/с

- общий КПД передачи механизма подъёма.

Электропривод станочного оборудования.

Мощность нагрузки , Вт на валу электродвигателя главного привода станка для обработки материалов резанием:

,

Где - усилие резания, Н

- технологическая скорость резания, м/мин

- КПД – 0,7 – 0,85 для станков с вращательным движением рабочих органов и 0,4 – 0,5 – с поступательным движением.

Усилие резания.

Где - коэффициент, определяющий удельное сопротивление резания, Н/

x, y – опытные коэффициенты

S – подача режущего инструмента на один оборот, мм

–берут из справочной литературы по обработке материалов резанием.

Л 9. Электрический привод ручного инструмента.

Классификация и особенности электропривода ручного инструмента.

Электроинструментом называют рабочие машины, движение рабочего органа которых осуществляется с помощью электродвигателя, а вспомогательные движения и управление машиной выполняется вручную.

Стандартное буквенное обозначение в начале марки электроприводного инструмента – ИЭ, затем идут цифры (1 цифра – группа инструментов по назначению, 2-ая цифра под группу специализации). Последние две цифры означают порядковый регистрационный номер ручной машины данного типа. Предусмотрено девять групп ручных машин по назначению:

1. Сверлильные

2. Шлифовальные

3. Резьбозавёртывающие

4. Ударные и ударно-вращательные

5. Дисковые пилы, машины фрезерные, ножницы, рубанки

6. Машины специальные и универсальные

7. Многошпиндельные машины

8. Насадки, головки с приводом 4/3 гибкий вал

9. Вспомогательное оборудование

Инструмент марки ИЭ1205 означает ИЭ – инструмент электроприводной, 1 – машина ручная, сверлильная; 2 – машина ручная сверлильная многоскоростная; 05 – порядковый регистрационный номер данной модели.

Основные части электроинструмента:

Корпус, рабочий орган (сверло, фреза, пила), приводной электродвигатель и редуктор.

Дополнительная оснастка – электропреобразовательные устройства, токоподводящие провода и кабели, выключатели, сменные рабочие органы и приспособления, вентиляторы охлаждения.

Качество. Электрооборудование любого инструмента должно обладать следующими качествами:

• Безопасностью в обслуживании

• Небольшой массой

• Большой перегрузочной способностью

• Достаточно жёсткой механической характеристикой двигателя

• Повышенной механической прочностью.

Классификация. По методу обеспечения безопасности работы ручной электроинструмент подразделяют на 3 класса:

1. Относят электроинструмент на больше 42B, имеющей одну рабочую изоляцию

2. Инструмент класса 1, у которого все части находятся под напряжением, имеют двойную изоляцию или усиленную изоляцию и у неё нет устройств для заземления.

3. Относят электроинструмент на номинальное напряжение до 42 В. или постоянное не свыше 50 В, не имеющий устройств для заземления, питающейся от автономных или электропреобразовательных устройств, которые обеспечивают гальваническую развязку от основной питающей сети более высокого напряжения (аккумуляторная или на повышенную частоту тока).

Мощность на валу двигателя режущего инструмента (Вт) рассчитывают:

, n = 3000

Двигатели - фазные асинхронные короткозамкнутые двигатели промышленной частоты тока или однофазные универсальные коллекторные с последовательным возбуждением,n = 1200-1600 .

Схема электропривода инструмента с универсальным коллекторным двигателем:

–выключатель

С1, С2 (по 0,1 мкФ) для ликвидации дуги при отключении

С3, С4, С5 образуют с разделённой на 2 части обмоткой возбуждения двигателя заградительный фильтр для подавления радиационных, возникающих из-за коммутации электроцепи на коллекторе при работе двигателя.

С6, С7 – повышение коэффициента мощности двигателя (0,5-1,0 мкФ)

Высокоомный резистор R небольшой мощности предназначен для разреза конденсатора при отключении двигателя от сети.