Динамічні характеристики пуску механізму повороту крану з частотно-регульованим приводом

Abstract

Застосування частотно-регульованого приводу знаходить широке застосування в механізмах підйомнотранспортних машин. Електроприводи на основі двигунів з фазним ротором, також все частіше переводиться на частотне регулювання. Недостатність досліджень кранового частотно-регульованого приводу приводить до того, що його переваги і можливості використовуються не в повній мірі. Стаття націлена на дослідження зміни динамічних характеристик привода за різних режимів роботи в перехідних етапах робочого циклу оскільки ці характеристики суттєво впливають на величину максимальних напружень і, відповідно, довговічність елементів вантажопідйомних машин. В галузі підйомно-транспортних машин застосування частотно-регульованого електропривода досліджено переважно для ліфтів, робота кранового електропривода традиційно розглядається виходячи з припущення про лінійний закон зміни частоти живлення. Характеристики роботи частотно-регульованого приводу кранових механізмів за інших законів зміни частоти живлення залишається вивченим недостатньо. Дослідження пуско-гальмівних процесів виконано на прикладі механізму повороту крана на колоні в/п 5 т, що обладнаний частотно-регульованим приводом з відповідними налаштуваннями. Приведені основні характеристики крана і механізму повороту. Механізм повороту крана представлено у вигляді одномасової динамічної моделі з абсолютно жорстким зв’язком. Досліджено закономірності зміни динамічних характеристик роботи привода за різних режимів розгону і частотного регулювання швидкості двигуна. Розглянуто тип зміни частоти від нуля до номінального значення за лінійним законом, параболічним та двома типами S-подібного закону. Складено математичну модель кранового механізму, встановлено закономірності зміни параметра регулювання – частоти живлення приводного двигуна. Визначені закономірності зміни впродовж розгону кутової швидкості і крутного моменту. Встановлено, що для всіх типів розгону забезпечується безударне прикладення навантаження, що позитивно впливає на термін служби механізмів і металоконструкцій кранів.

The use of a variable frequency drive is widely used in the mechanisms of hoisting-and-transport machines. Electric drives based on wound rotor motors are also increasingly being transferred to frequency control. The lack of research on the crane variable frequency drive leads to the fact that its advantages and capabilities are not fully utilized. The article is aimed at studying the change in the dynamic characteristics of the drive under various operating modes in the transient stages of the operating cycle, since these characteristics significantly affect the value of maximum stresses and, accordingly, the durability of elements of lifting machines. In the field of hoisting-and-transport machines, the use of a frequency-controlled electric drive has been studied mainly for elevators; the operation of a crane electric drive is traditionally considered based on the assumption of a linear law of change in the supply frequency. The characteristics of the operation of a frequencycontrolled drive of crane mechanisms with other laws of change in the supply frequency remains insufficiently studied. The study of starting and braking processes was carried out on the example of a crane swing mechanism on a column with a lifting capacity of 5 tons, equipped with a frequency-controlled drive with appropriate settings. The main characteristics of the crane and swing mechanism are given. The crane slewing mechanism is presented in the form of a single-mass dynamic model with an absolutely rigid connection. The regularities of changes in the dynamic characteristics of the drive operation at various acceleration modes and frequency regulation of the engine speed are investigated. The type of frequency change from zero to the nominal value according to the linear law, parabolic and two types of S-shaped law is considered. A mathematical model of the crane mechanism was compiled, the regularities of changing the control parameter - the frequency of the drive motor power supply - were established. Regularities of changes in angular speed and torque during acceleration are determined. It has been established that for all types of acceleration, shockless load application is provided, which has a positive effect on the service life of crane mechanisms and metal structures.