Нагрузка ротора при выборе электродвигателя для роторной дробилки

Роторная (ударная) дробилка разрушает камень не сжатием, а ударом на высокой скорости. В машинах с горизонтальным валом (HSI) тяжёлый ротор с билами вращается с большой скоростью; камень, падающий из загрузочного отверстия, ударяется о била, отбрасывается на отражательные плиты в корпусе дробилки и раскалывается. В машинах с вертикальным валом (VSI) материал подаётся в центр быстро вращающегося ротора и выбрасывается наружу — на кольцо наковален или на слой материала. В обоих случаях двигатель по сути работает против ротора: его массы, скорости и количества проходящего через него материала. В этой статье объясняется, с каких сторон нужно оценивать нагрузку ротора при выборе двигателя для роторной дробилки и на что обратить внимание при замене.

Нагрузка ротора состоит из трёх частей

Рассматривать нагрузку, которую видит двигатель роторной дробилки, как одно число — ошибочно. Одна и та же дробилка при разной подаче может потреблять очень разный ток.

• Нагрузка на вращение ротора: Даже ротор, вращающийся вхолостую, требует некоторой мощности из-за сопротивления воздуха, трения в подшипниках и потерь в ремнях. Эта базовая нагрузка существует всё время работы машины.
• Нагрузка дробления: Когда камень ударяет по ротору, ротор немного замедляется, и двигатель компенсирует эту потерю скорости. Чем больше подача и твёрдость камня, тем выше средняя потребная мощность. Неравномерная подача проявляется как постоянные колебания тока двигателя.
• Ударные пики: Когда в ротор попадает крупная глыба или недробимый предмет (зуб ковша, обломок стали), возникает короткий резкий пик нагрузки. Инерция ротора поглощает часть этого пика; остальное доходит до двигателя через ремни и вал двигателя.

Сумма этих трёх составляющих превращается в мощность двигателя, заданную изготовителем дробилки. Изготовитель выполняет расчёт по диаметру и скорости ротора, крупности питания и требуемой производительности. Мощность двигателя не угадывают по названию машины или размеру загрузочного отверстия; на существующей дробилке отправной точкой служат табличка старого двигателя и документация изготовителя.

Скорость ротора, передаточное отношение шкивов и число полюсов

Один из главных факторов, определяющих крупность продукта в роторной дробилке, — окружная скорость ротора. С ростом скорости ротора удар становится сильнее, а продукт — мельче; при снижении скорости продукт становится крупнее. Эта скорость — совместный результат частоты вращения двигателя и передаточного отношения шкивов.

• На крупных дробилках с горизонтальным валом двигатель обычно 4-полюсный, а ротор приводится ремнями с меньшей скоростью, чем у двигателя. На некоторых предприятиях используются и 6-полюсные двигатели.
• Изменение числа полюсов напрямую меняет скорость ротора, а значит, и гранулометрический состав продукта. Если у нового двигателя другое число полюсов, шкивы пересчитывают; это решение принимается вместе с изготовителем дробилки.
• На предприятиях, где скорость ротора часто меняют по требованиям процесса, можно применить преобразователь частоты. Общее положение нашего сайта таково: наши трёхфазные серии пригодны для регулирования скорости с помощью преобразователя частоты; при длительной работе на низкой скорости с полным моментом может потребоваться внешний вентилятор, а при длинном кабеле между преобразователем и двигателем рассматривается фильтр dv/dt или синусный фильтр; эти условия указываются в заказе. Подробности — в вопросе о преобразователе частоты.

Пуск и остановка с тяжёлым ротором

Ротор роторной дробилки вращается с очень большой для своих размеров инерцией. Разгоняя его из состояния покоя до рабочей скорости, двигатель долго потребляет большой ток. Всегда запускать машину вхолостую, то есть не открывать подачу, пока ротор не наберёт полную скорость, — основное правило эксплуатации.

• Способ пуска: На роторе с большой инерцией пуск «звезда-треугольник» может затянуть разгон, а прямой пуск — вызвать заметную просадку напряжения в сети. Какой способ применить (прямой пуск, «звезда-треугольник», устройство плавного пуска или преобразователь частоты), решает инженер на месте с учётом инерции ротора и мощности питания предприятия.
• Частота пусков: Каждый пуск тяжёлого ротора нагревает двигатель. Пуски, повторяемые с короткими интервалами, не дают двигателю остыть. Количество пусков в сутки нужно указать в заказе.
• Остановка: После отключения питания ротор ещё долго продолжает вращаться. Сервисные люки не открывают до полной остановки ротора, а повторно подавать напряжение на двигатель, пока ротор вращается, нельзя.

Защитный аппарат не должен срабатывать при длительном пуске, но должен защищать двигатель при реальной перегрузке. О выборе класса защиты рассказывает статья о выборе теплового реле и предохранителей.

Недробимый материал и влияние ударных нагрузок на двигатель

Кусок стали, попавший в дробилку, мгновенно тормозит ротор. В этот момент ремни проскальзывают или рвутся, била ротора могут повредиться, а двигатель получает очень сильный кратковременный удар момента. Изготовители дробилок обычно ограничивают этот риск металлоотделителем на линии подачи (магнитным сепаратором или металлодетектором) и защитными устройствами в корпусе.

С точки зрения двигателя важно, что такие удары — не рабочий режим, который должен выдерживать стандартный двигатель, а аварийная ситуация, которую нужно предотвращать оборудованием. Частые удары вызывают усталость вала, шпонки, подшипников и посадки шкива. При замене нужно также проверить шкив двигателя, шпоночный паз и натяжение ремней.

При монтаже на лапах B3 двигатель крепится на натяжные салазки, которыми регулируется натяжение ремней. Монтажные исполнения предлагаются в зависимости от габарита: B3, B5, B14, B34, B35 и вертикальные V1/V3/V5/V6/V15; размер фланца подтверждается при заказе. На дробилках с вертикальным валом расположение двигателя и схема ремней зависят от изготовителя; обязательно укажите, будет двигатель стоять горизонтально или вертикально. Размеры вала, лап и фланца приведены в технических чертежах 2D и в каталоге 2026.

Как оценивать сервис-фактор 1,15?

В HEM Motor все модели мощностью 75 кВт и выше поставляются с сервис-фактором (SF) 1,15. Это означает, что при номинальном напряжении и 50 Гц двигатель может длительно работать с нагрузкой до 15 процентов сверх номинальной мощности. Высота над уровнем моря, высокая температура окружающей среды и питание от преобразователя — отдельные вопросы, влияющие на этот запас.

Поскольку подача в роторной дробилке колеблется, этот запас полезен: кратковременная интенсивная подача или партия более твёрдого камня могут вывести двигатель немного выше номинала. Но запас предназначен для таких отклонений, а не для средней нагрузки. Если изготовитель требует 110 кВт, нельзя перейти на двигатель 90 кВт, полагаясь на SF. Тепловая защита также настраивается по номинальному току с таблички и не повышается из-за SF. Общие сведения о применении в дробилках — на странице двигатели для камнедробильных установок.

Примеры моделей и гипотетическое применение

Приведённые ниже модели — 4-полюсные варианты в чугунном корпусе, часто встречающиеся в приводах роторных дробилок; все они IP55, с изоляцией класса F, питанием 400/690 В (Δ/Y), 50 Гц и SF 1,15. Мощности даны только как пример.

• 280M-4: 90 кВт, номинально 1486 об/мин, IEC 280M; номинальный ток при 400 В 155 А, номинальный момент 578,4 Н·м.
• 315S-4: 110 кВт, номинально 1488 об/мин, IEC 315S; номинальный ток 187 А, номинальный момент 706 Н·м.
• 315L1-4: 160 кВт, номинально 1488 об/мин, IEC 315L; номинальный ток 271 А, номинальный момент 1027 Н·м.

Гипотетический пример: предположим, нужно заменить двигатель 110 кВт роторной дробилки с горизонтальным валом на стадии вторичного дробления. На табличке читается 1488 об/мин и габарит 315S; эти данные сравниваются с моделью 315S-4. Поскольку число полюсов не меняется, передаточное отношение шкивов и скорость ротора остаются прежними. Расстояние между отверстиями натяжных салазок и высота оси подтверждаются по техническому чертежу. Если в существующем щите есть устройство плавного пуска, его настройки обновляют по току с новой таблички. Проверяют работу металлоотделителя на линии подачи, а первый пуск выполняют с пустым ротором.

Актуальные цены моделей указаны на их страницах. О других двигателях дробильно-сортировочного комплекса можно узнать на странице двигатели для горнодобывающей отрасли.

Что указать при запросе предложения

• Тип дробилки (с горизонтальным или вертикальным валом) и фото таблички старого двигателя
• Диаметры шкивов, тип и количество ремней; постоянна ли скорость ротора или регулируется
• Монтажное исполнение, горизонтальное или вертикальное положение двигателя, схема салазок
• Способ пуска, число пусков в сутки, преобразователь частоты и длина кабеля, если есть
• Источник питания и напряжение сети
• Условия площадки: запылённость, открытый воздух, высота над уровнем моря

Заключение

Выбор двигателя для роторной дробилки начинается с ротора: его инерция определяет пуск, скорость — крупность продукта, а колебания подачи — нагрузку на двигатель. Число полюсов и передаточное отношение шкивов нужно сохранять вместе, защиту от недробимого материала должно обеспечивать оборудование, а способ пуска — уточняться на месте. SF 1,15 у моделей 75 кВт и выше — запас надёжности против этой колеблющейся нагрузки. Подходящие модели и актуальные цены — на странице купить электродвигатель. Вы можете отправить табличку нынешнего двигателя и спросить аналог, а по другим вопросам воспользоваться нашей страницей контактов.