Равновесный режим установившегося движения

Режим установившегося движения

Режим установившегося движения машины может быть двух типов:

а) равновесный;

б) неравновесный;

Равновесный режим установившегося движения машины на практике встречается очень редко.

Равновесный режим работы возможен, если угловая скорость главного вала машины постоянна (рисунок 2):

w=const.

Ни один металлорежущий станок не работает в равновесном установившемся режиме, поскольку нагрузка на главном валу не постоянна. Если в машине имеется стержневой механизм, то обязательно будут при работе колебания скорости.

В качестве примера машины с равновесным установившимся движением можно взять центробежный вентилятор с идеальным сопротивлением, если в нем идеально сбалансированы лопасти.

Таким образом, если угловая скорость главного вала постоянна, то нет приращения кинетической энергии за любой рассматриваемый отрезок времени, т. е.

, .

Тогда уравнение движения машины принимает вид:

Работа движущих сил равна сумме работ сил полезного и вредного сопротивлений.

Это положение используется при подборе двигателя для таких механизмов, как центробежный вентилятор. Пусть центробежный вентилятор имеет рабочую механическую характеристику I, а асинхронный двигатель – механическую характеристику II (рисунок 3).

Механическая характеристика – это зависимость момента от угловой скорости.

Каждый двигатель характеризуется своей индивидуальной механической характеристикой.

Нам необходимо асинхронным двигателем привести центробежный вентилятор в работу. Найдем скорость установившегося режима. Она будет находиться на пересечении характеристик двигателя и вентилятора, поскольку равенство работ требует равенства моментов. При этом механическая характеристика двигателя должна быть такой, чтобы точка пересечения находилась в зоне устойчивой части характеристики двигателя и соответствовала номинальной скорости w_н и номинальному моменту M_н двигателя. Если точка пересечения находится на характеристике двигателя n>n_ни M<M_н– двигатель недогружен, n<n_ни M>M_н– двигатель перегружен. Если же точка пересечения лежит в пределах неустойчивой части характеристики (зоне "опрокидывания") когда n<n_н, то двигатель не сможет разогнать вентилятор до номинальной скорости, "зависнет" в зоне "опрокидывания" и быстро выйдет из строя вследствие перегрева обмоток. Это часто встречается на практике из-за "просадки" напряжения при пуске двигателя, что приводит к значительной деформации его механической характеристики.