Fordele ved at bruge multi-speed motorer

Udskiftningen af ​​konventionelle enkelttrinsmotorer med motorer med flere hastigheder forbedrer i mange tilfælde markant de teknologiske og operationelle kvaliteter af maskiner og metalskæremaskiner og reducerer arbejdsintensiteten i deres produktion.

Multi-speed motorer bruges:

• i maskindrev og metalskærende maskiner, hvis hastighed er ønskelig at ændre afhængigt af størrelsen, hårdheden og andre fysiske egenskaber af det forarbejdede materiale eller afhængigt af teknologiske faktorer. Disse omfatter metalskære- og træbearbejdningsmaskiner, centrifugalseparatorer, skrabere og andre mekanismer til forskellige anvendelser;

• i maskiner, metalskæremaskiner og mekanismer med forskellige drifts- og tomgangshastigheder (savværker);

• til start og stop uden skarpe stød på borde med betydelig fremdrift (elevatorer, hejseværker). I dette tilfælde foregår arbejdsprocessen ved den højeste rotationshastighed og start og stop af mekanismen - ved lave omdrejninger, ofte med automatisk skift af antallet af poler;

• i maskindrev og værktøjsmaskiner med effekt, der varierer afhængig af tidspunkt på dagen, sæson mv. (pumper, ventilatorer, lastanordninger, transportører osv.);

• i maskindrev med flere forskellige formål, der hver kræver en forskellig hastighed, for eksempel oliebrøndsudstyr, hvor den laveste hastighed bruges til at pumpe olie og den højeste hastighed bruges til at installere rør;

• i mekanismer, hvis hastighedsændring er bestemt af den forbrugte effekt. Et eksempel er flade valseværker, hvor der i første omgang med betydelig metaldeformation udføres valsning ved lav hastighed og efterbehandling med høj hastighed.

• i blokke, hvor der udover at regulere motorens rotationshastighed ved at skifte antallet af poler, udføres en yderligere stigning i hastighedskontrolgrænsen ved at ændre frekvensen af ​​forsyningsnettet.

Takket være brugen af ​​multi-speed motorer i elektriske drev af maskiner og metalskæremaskiner, er det muligt at:

1) forenkling af maskinernes design med udelukkelse af gearkasser og strømforsyninger;

2) øge ydeevnen, produktiviteten og nem vedligeholdelse af metalskæremaskiner;

3) at forbedre kvaliteten af ​​maskinbearbejdning ved at reducere vibrationer og reducere unøjagtighed i driften af ​​mekanismer med et stort antal gear;

4) at øge effektiviteten af ​​maskinen ved at reducere mellemleddene i den kinematiske kæde;

5) ændring af hastigheden i bevægelse uden at standse maskinen;

6) forenkling af den automatiske styring af processerne for start, stop, vending og stop;

7) forenkling af automatisk styring af behandlingstilstande afhængigt af teknologiske faktorer.

Start af motoren ved et lavere omdrejningstal har også den fordel, at den absolutte værdi af startstrømmen i dette tilfælde som udgangspunkt vil være mindre end startstrømmene ved højere hastigheder. Når spolen skiftes fra et mindre til et større antal poler, dvs. når motorhastigheden sænkes, regenerativ bremsning af motoren, hvilket forkorter maskinens standsetid og ikke er forbundet med energitab, som det er tilfældet ved omvendt bremsning.

Der er store muligheder for at anvende multi-speed motorer i en lang række forskellige typer af universelle og specielle automatiserede metalskæringsmaskiner: drejning, drejebænke, boring, fræsning, slibning, langsgående og tværgående høvling, slibning mv.

Multi-speed motorer er mest udbredt i værktøjsmaskiner og træbearbejdningsmaskiner.

Et betydeligt udvalg af hastighedsregulering af universelle metalskæremaskiner kræver reduktionsgear eller gearkasser med et stort antal kontroltrin. Når justeringsprocessen kun udføres på én mekanisk måde, er gearkasserne strukturelt meget mere komplekse og kræver et mere komplekst styresystem.

Begge faktorer forårsager en stigning i arbejdsintensiteten og en stigning i omkostningerne ved fremstilling af gearkasser.Derfor er et sammensat hastighedskontrolsystem meget brugt i værktøjsmaskiner, som er en kombination af en elektrisk motor, hvis hastigheder reguleres over et ret bredt område, med en gearkasse eller relativ tomgang med højere effektivitet sammenlignet med mere komplekse gearkasser.

Det er især tilrådeligt at bruge multi-speed motorer i metalskæremaskiner, hvor du kan begrænse dig til to, tre eller fire forskellige hastigheder ved en maskinspindelhastighed svarende til motorhastigheden. I dette tilfælde anvendes indbyggede multi-speed motorer. Motorens stator er indbygget i maskinens topstykke, og spindlen er forbundet med en kobling til motorens rotoraksel, eller motorens rotor er monteret direkte på spindlen.

Et sådant design af maskinen viser sig at være ekstremt simpelt, dens kinematiske kæde er den korteste, og motoren er så tæt som muligt på arbejdsakslen.

Hvis rotationshastigheden af ​​spindlen på metalskæreværktøjet ikke svarer til rotationshastigheden af ​​multi-speed motoren, er sidstnævnte forbundet til spindlen ved hjælp af et bælte eller gear. Et lignende kinematisk diagram bruges til operationsrum af drejebænke, fræsemaskiner eller små boremaskiner. Tilføjelse af simpel søgning til et sådant skema udvider i høj grad rækkevidden af ​​maskinhastighedskontrol, hvilket kun udvider maskinens kinematiske kæde ved lave rotationshastigheder.

Brugen af ​​en multi-speed motor i værktøjsmaskinens elektriske drev, forbundet direkte til hastighedsvariatoren, udvider i høj grad muligheden for jævn kontrol af maskinens hastighed.Anvendelse, for eksempel, en to-trins motor 2p = 8/2 og en mekanisk variator med et hastighedsforhold på 4: 1, kan du implementere til at indstille trinløs hastighedsregulering fra 187 til 3000 rpm, dvs. få et 16:1 justeringsområde.

Med en 500/3000 omdr./min. to-trins motor og en 6:1-variator, udvides rækkevidden af ​​jævn maskinhastighedskontrol til 36:1, opnået ved at bruge boost efter variatoren.

Området for jævn kørehastighedskontrol kan flyttes til området med højere eller lavere hastigheder ved at ændre rotationshastigheden af ​​multi-speed motoren. Hvis dette ikke er nok, placeres et overgear eller nedgear mellem motoren og variatoren, oftest en kilerem eller rem.

Til jævn hastighedsregulering i et relativt lille område op til 1:4 med konstant akselmoment kan en asynkronmotor med glidende kobling.

Effektiviteten af ​​en sådan motor bestemmes af udtrykket η = 1 — s, hvor s er slip lig med forskellen mellem rotationshastighederne for rotoren og udgangsakslen. Derfor vil effektiviteten ved s = 80 % kun være 20 %. I dette tilfælde er alle krafttab koncentreret i koblingstromlen.

Ved at udskifte en konventionel enkelt-gears motor med en multi-speed motor i et glidende koblingsdrev, er det muligt at øge effektiviteten og udvide området for hastighedsregulering af dette drev.For eksempel i en to-gears motor med et polskifteforhold på 2:1 udføres hastighedskontrol i trin på 2:1 forhold, og i intervallet mellem disse hastigheder og under dem udføres jævn justering af slipkoblingen. Det overordnede kontrolområde vil være 4:1 med en minimumseffektivitet på 50 %.

På grund af den mere fulde udnyttelse af koblingernes regulerende egenskaber (kontrolområde 5: 1), er det muligt at udvide kontrolområdet til 10: 1 ved den laveste virkningsgrad (ved den laveste omdrejningshastighed af akslen) η = 20 %.

Anvendelse af en tre-trins motor med en polskiftende vikling 2p = 8/4/2 gør det muligt at øge kontrolområdet til 8: 1 ved den laveste driveffektivitet η = 50% og nå kontrolgrænsen på 20:1 ved effektivitet ved laveste hastighed η=20%.