Визначення потужності двигуна і моменту інерції маховика

Вирішальним фактором при виборі системи електропривода преса є економічна доцільність у сполученні з технічними вимогами. Пікове зростання навантаження в період робочого ходу обу­мовлює використання в приводі кривошипних пресів маховикового приводу. У період робочого ходу велика частина роботи виконується за рахунок кінетичної енергії маховика, швидкість обертання якого зменшується. В інші періоди циклу кутова швидкість маховика відновлюється.

Потужність двигуна в такому випадку визначається виходячи із середньої роботи за цикл. При цьому чим більше число ходів преса і менше величина витрати енергії на холосте переміщення механізмів преса, тим більше повинний бути запас потужності.

Потужність коротко замкнутого асинхронного двигуна визначається по формулі

, (4.20)

де k – коефіцієнт запасу, приймається по табл. 4.6 у залежності від числа включень n _в, чи номінального ковзання двигуна S _н;

η _о – загальний ККД приводу;

η _м – ККД передачі від муфти до двигуна.

Таблиця 4.6

Рекомендовані значення k, S_н

n в = n н p и, хід/хв	S н	k
До 15	0,12…0,08	1,15
15…50	0,08…0,04	1,20
50…150	0,04…0,02	1,30
Більше 150	0,02…0,01	1,40

 

Значення ККД η_о і η_м залежать від типу і числа передач, розташованих між головним валом (для η_о) чи валом муфти (для η_м) і електродвигуном

,

де η _к – ККД клиноремінної передачі, прийнятий рівним 0,97;

η_з – ККД зубчастої передачі, η_з = 0,98 при використанні підшипників кочення, і η_з = 0,96 при використанні підшипників ковзання;

m₁, m₂ – відповідно, загальне число ступенів зубчатого привода і число ступенів від вала муфти до двигуна.

Час технологічного циклу приблизно визначається при обраному коефіцієнті використання ходів p_и, що являє собою відношення часу одного подвійного ходу t_дх до часу циклу t_ц, по формулі

. (4.21)

Середні значення коефіцієнта p_и приведені в таблиці 4.7. При роботі преса безупинними ходами, а також для пресів-автоматів коефіцієнт p_и = 1.

По каталозі вибирають найближчий більший двигун по номінальній потужності і рекомендованому номінальному ковзанні S_н (див. додатки 3–5). Надалі двигун перевіряється по часу розгону маховика (див. далі).

 

Таблиця 4.7

Коефіцієнт використання числа ходів p_и

Тип преса	p и
Листоштампувальні простої дії:
· відкриті	0,10…0,35
· закриті	0,40…0,80
· двох кривошипні	0,20…0,60
· чотирьох кривошипні	0,25…0,60
Листоштампувальні подвійної дії	0,70…0,90
КГШП	0,15…0,25
ГКМ	0,25…0,35
Обрізні	0,30…0,35
Карбувальні	0,60…0,80
Ножиці	0,50…0,80

Примітка: більші значення p_и приймаються для пресів з більшим номінальним зусиллям.

 

Момент інерції маховика знаходять по формулі

, (4.22)

де А _М – робота маховика під час робочого ходу;

k _ф – коефіцієнт, що враховує форму графіка моменту сил опору на кривошипному валу;

j – коефіцієнт нерівномірності ходу маховика

j =2 ε k (S _н+ S _р); (4.23)

ε – коефіцієнт, що враховує відносні втрати холостого ходу, визначається по рис. 4.10 у залежності від коефіцієнта k, номінального ковзання S _н і відношення А _х/ А _О; тут А _О = А _р + A _в;

Рис. 4.10. Графік для визначення коефіцієнту ε

 

S _р – пружне ковзання клиноремінної передачі. У середньому S _р = 0,02…0,04, менші значення приймаються при більшому куті робочого ходу;

ω _M – кутова швидкість маховика.

У період робочого ходу t_p робота двигуна, віднесена до вала ведучого кривошипа, складає A_др = N_н t_p ηо, де t_p – час робочого ходу t_p = t_дхα_р / 360. Тоді робота маховика, що доповнює до загального рівня витрати енергії в період робочого ходу, буде

A _М = А _р – A _др. (4.24)

Коефіцієнт k_ф визначається по формулах:

– для пресів, що працюють у режимі безупинних ходів

; (4.25)

– для пресів, що працюють у режимі одиночних ходів

. (4.26)

Значення коефіцієнту k_ф можуть бути як менші 1, так і більші в залежності від співвідношення кута робочого ходу α_р, витрат енергії на вмикання А_в і коефіцієнту використання числа ходів p_и.

Слід зазначити, що момент інерції маховика в більшості типів пресів з муфтою в маховику складає 97–99 % від загального моменту інерції ведучих частин привода. У КГШП і ГКМ момент інерції маховика складає, відповідно, 65…75 % і 85…90 %. Це варто враховувати при виборі розмірів маховика.

Зменшення моменту інерції, якщо це необхідне по конструктивним міркуванням, досягається:

· збільшенням частоти обертання маховика;

· використанням двигуна з підвищеним ковзанням;

· використанням більш потужного двигуна.

Після вибору розмірів маховика, що забезпечують необхідний момент інерції, необхідно перевірити максимальну лінійну швидкість обода, що обмежується умовами міцності обода під дією відцентрових сил

, (4.27)

де D _M – діаметр обода маховика.

Допустима швидкість [V] приймається рівною 25 м/с для ча­вунних маховиків і 40 м/с – для сталевих.

Потужність двигуна перевіряється за часом розгону маховика

, с. (4.28)

Для асинхронних двигунів з нормальним ковзанням час розгону не повинний перевищувати 10 с, а для двигунів з підвищеним ковзанням – 18 с. При збільшеній тривалості розгону варто вибрати наступний двигун, або передбачити спеціальні методи пуску.