A többsebességes motorok használatának előnyei

A hagyományos egyfokozatú motorok többsebességesre cseréje sok esetben jelentősen javítja a gépek és fémforgácsoló gépek technológiai és működési minőségét, csökkenti a gyártás munkaintenzitását.

Több sebességű motorokat használnak:

• gépi hajtásokban és fémforgácsoló gépekben, amelyek sebességének változtatása a feldolgozott anyag méretétől, keménységétől és egyéb fizikai tulajdonságaitól, illetve technológiai tényezőktől függően kívánatos. Ide tartoznak a fémvágó és famegmunkáló gépek, centrifugális szeparátorok, kotrógépek és egyéb különféle alkalmazásokhoz szükséges mechanizmusok;

• különböző üzemi és alapjárati fordulatszámú gépekben, fémvágó gépekben és mechanizmusokban (fűrésztelep);

• éles ütközések nélküli indításhoz és leállításhoz jelentős lendületű asztalokon (liftek, emelők). Ebben az esetben a munkafolyamat a legnagyobb forgási sebességgel történik, és a mechanizmus indítása és leállítása - alacsony fordulatszámon, gyakran a pólusok számának automatikus váltásával;

• a napszaktól, évszaktól stb. függően változó teljesítményű géphajtásokban és szerszámgépekben. (szivattyúk, ventilátorok, rakományberendezések, szállítószalagok stb.);

• több különböző célú géphajtásban, amelyek mindegyike eltérő sebességet igényel, például olajkút-berendezésekben, ahol a legalacsonyabb fordulatszámmal szivattyúzzák az olajat, és a legnagyobb sebességgel szerelik fel a csöveket;

• olyan mechanizmusokban, amelyek sebességváltozását az elfogyasztott teljesítmény határozza meg. Példa erre a lapos hengerművek, ahol kezdetben jelentős fémdeformáció mellett a hengerlést alacsony sebességgel, a befejező műveleteket pedig nagy sebességgel végzik.

• blokkban, ahol a motor forgási sebességének pólusszám-váltással történő szabályozása mellett a fordulatszám-szabályozási határérték további növelése az ellátó hálózat frekvenciájának változtatásával történik.

A többsebességes motoroknak a gépek és fémforgácsoló gépek elektromos hajtásaiban való használatának köszönhetően lehetséges:

1) a gépek kialakításának egyszerűsítése a sebességváltók és tápegységek kizárásával;

2) a fémvágó gépek teljesítményének, termelékenységének és egyszerű karbantartásának növelése;

3) a gépi feldolgozás minőségének javítása a rezgések csökkentésével és a nagyszámú fogaskerekes mechanizmusok működésének pontatlanságának csökkentésével;

4) a gép hatékonyságának növelése a kinematikai lánc közbenső láncszemeinek csökkentésével;

5) a sebesség megváltoztatása mozgás közben a gép leállítása nélkül;

6) az indítási, leállítási, hátrameneti és leállítási folyamatok automatikus kezelésének egyszerűsítése;

7) a feldolgozási módok automatikus kezelésének egyszerűsítése technológiai tényezőktől függően.

A motor kisebb fordulatszámon történő indítása azzal az előnnyel is jár, hogy az indítóáram abszolút értéke ebben az esetben rendszerint kisebb lesz, mint a nagyobb fordulatszámon érvényes indítóáramok. Amikor a tekercset kisebb pólusszámról nagyobb pólusszámra kapcsoljuk, azaz amikor a motor fordulatszáma lelassul, a motor regeneratív fékezése, ami lerövidíti a gép leállási idejét, és nem jár energiaveszteséggel, mint a hátrameneti fékezésnél.

A többsebességes motorok felhasználására széles körű lehetőségek kínálkoznak az univerzális és speciális automatizált fémvágó gépek legkülönbözőbb típusaiban: esztergák, esztergák, fúrások, marások, köszörülések, hosszanti és keresztirányú gyalulás, élezés stb.

A többsebességes motorokat legszélesebb körben a szerszámgépek és a famegmunkáló gépek hajtásaiban használják.

Az univerzális fémvágó gépek jelentős fordulatszám-szabályozási tartománya nagyszámú vezérlési fokozattal rendelkező reduktorokat vagy sebességváltókat igényel. Ha a beállítási folyamatot csak egy mechanikus módon hajtják végre, a sebességváltók szerkezetileg sokkal összetettebbek, és bonyolultabb vezérlőrendszert igényelnek.

Mindkét tényező a munkaintenzitás növekedését és a sebességváltók gyártási költségeinek növekedését okozza.Ezért a szerszámgépekben széles körben alkalmazzák az összetett fordulatszám-szabályozó rendszert, amely egy villanymotor kombinációja, amelynek fordulatszámát meglehetősen széles tartományban szabályozzák, sebességváltóval vagy relatív üresjárattal, a bonyolultabb sebességváltókhoz képest nagyobb hatásfokkal.

Fémvágó gépeknél különösen célszerű többfokozatú motort használni, ahol a motor fordulatszámával megegyező géporsó fordulatszám mellett két, három vagy négy különböző fordulatszámra korlátozható. Ebben az esetben beépített többsebességes motorokat használnak. A motor állórésze a gép fejrészébe van beépítve, az orsó pedig tengelykapcsolóval van összekötve a motor forgórészének tengelyével, vagy a motor forgórésze közvetlenül az orsóra van szerelve.

A gép ilyen kialakítása rendkívül egyszerűnek bizonyul, kinematikai lánca a legrövidebb, és a motor a lehető legközelebb van a munkatengelyhez.

Ha a fémvágó szerszám orsójának forgási sebessége nem egyezik meg a többsebességes motor forgási sebességével, akkor az utóbbit szíj- vagy fogaskerékhajtással csatlakoztatják az orsóhoz. Hasonló kinematikai diagramot használnak esztergagépek, marógépek vagy kis fúrógépek műtőiben. Az egyszerű keresés hozzáadása egy ilyen sémához nagymértékben kibővíti a gép fordulatszám-szabályozásának tartományát, a gép kinematikai láncát csak alacsony forgási sebességnél hosszabbítja meg.

A többsebességes motor alkalmazása a szerszámgép elektromos hajtásában, közvetlenül a fordulatszám-szabályozóhoz csatlakoztatva, nagymértékben kibővíti a gép fordulatszámának zökkenőmentes szabályozásának lehetőségét.Alkalmazása, például egy kétfokozatú motor 2p = 8/2 és egy mechanikus variátor 4:1 fordulatszám-aránnyal, beállítható a fokozatmentes fordulatszám-szabályozás 187 és 3000 ford./perc között, azaz. 16:1 beállítási tartományt kap.

Az 500/3000 ford./perc fordulatszámú kétfokozatú motorral és a 6:1 arányú variátorral a zökkenőmentes gépfordulatszám-szabályozás tartománya 36:1-re bővül, ami a variátor utáni boost használatával érhető el.

A zökkenőmentes hajtási fordulatszám szabályozás tartománya a többsebességes motor fordulatszámának változtatásával áthelyezhető a nagyobb vagy alacsonyabb fordulatszámok tartományába. Ha ez nem elég, a motor és a variátor közé túlhajtást vagy lefelé váltást helyeznek, leggyakrabban ékszíjat vagy szíjat.

A zökkenőmentes fordulatszám szabályozáshoz viszonylag kis tartományban 1:4-ig állandó tengelynyomaték mellett egy aszinkron motor csúszó tengelykapcsoló.

Egy ilyen motor hatásfokát az η = 1 — s kifejezés határozza meg, ahol s a forgórész és a kimenő tengely forgási sebessége közötti különbséggel egyenlő szlip. Ezért s = 80% -nál a hatásfok csak 20%. Ebben az esetben az összes teljesítményveszteség a tengelykapcsoló dobjában összpontosul.

Ha a hagyományos egysebességes motort többfokozatúra cseréljük egy csúszókuplungos hajtásban, növelhető a hajtás hatékonysága és kibővíthető a fordulatszám szabályozási tartománya.Például egy kétfokozatú, 2:1 pólusváltási arányú motorban a fordulatszám szabályozása 2:1 arányú lépésekben történik, ezen fordulatszámok közötti intervallumban és alattuk pedig a sima beállítást a csúszókuplung végzi. A teljes szabályozási tartomány 4:1 lesz, minimális hatékonysággal 50%.

A tengelykapcsolók szabályozási tulajdonságainak teljesebb kihasználása miatt (szabályozási tartomány 5:1) lehetőség van a szabályozási tartomány 10:1-re való kiterjesztésére a legalacsonyabb hatásfok mellett (a tengely legalacsonyabb forgási sebessége mellett) η = 20 %.

A 2p = 8/4/2 pólusváltó tekercselésű háromsebességes motor alkalmazása lehetővé teszi a szabályozási tartomány 8:1-re való növelését a legalacsonyabb hajtási hatásfok mellett η = 50%, és a 20:1 szabályozási határérték elérését hatásfokon. a legkisebb fordulatszámon η=20%.