ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ



Введение

Современное развитие микропроцессорной техники, разработка и внедрение программируемых систем выдвигают новые требования к уровню подготовки бакалавров по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника».Разработка электропривода на современном уровне предполагает системный подход к проектированию, оптимизацию показателей с использованием принципов адаптивного и модального управления, моделирование режимов работы с учетом действия технологических факторов. Следует отметить, что повышение качества системы возможно только при комплексном подходе, когда выбор отдельных элементов, например, электродвигателя, производится с учетом особенностей построения механической части и системы управления. Естественно, особенности системы электропривода, в свою очередь, влияют на режимы работы механической части и системы управления.

Одним из направлений применения высокоточных систем электропривода с жесткими технологическими требованиями являются электроприводы металлорежущих станков с программным управлением.

Комплексный курсовой проект по курсам «Теория электропривода» и «Системы управления электроприводов» предусматривает проектирование электроприводов главного движения и подачи многоцелевого станка. Целями курсового проекта являются: приобретение навыков комплексного проектирования систем автоматизированного электропривода; использование программных пакетов для расчёта статических и динамических характеристик электропривода; закрепление и систематизацию знаний по современным системам электропривода.

ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ

 

Проектирование включает два этапа:

- расчет режимов работы, выбор элементов и принципов построения электропривода;

- разработка и настройка системы управления электроприводом, оценка показателей качества.

Курсовой проект по каждому этапу состоит из расчётно-пояснительной записки, объёмом 20–25 страниц, двух листов графического материала формата А1 и включает в себя следующий перечень разделов:

Этап 1. Выбор электродвигателя.

1. Введение.

2. Формулировка требований технического задания:

– расчет циклограмм работы электроприводов станка;

– построение нагрузочной диаграммы привода;

– формирование желаемой механической характеристики электропривода, оценка статических и динамических показателей системы.

3. Выбор электродвигателя с учетом способа регулирования.

4. Построение структурной схемы и расчет параметров электропривода.

5. Расчет статических характеристик и нагрузочных диаграмм. Проверка привода на заданную производительность, статическую точность и нагрев.

6. Заключение.

Этап 2. Выбор системы управления электропривода.

1. Введение.

2. Формулировка требований к системе управления электроприводом.

3. Выбор структуры системы управления электроприводом.

4. Выбор комплектного электропривода, элементов управления и датчиков технологической информации.

5. Разработка функциональной схемы.

6. Расчет параметров структурной схемы системы.

7. Синтез регуляторов и оценка качества статических характеристик и переходных процессов.

8. Выбор и расчет защит.

9. Разработка принципиальной электрической схемы электропривода и спецификации на электрооборудование.

10. Заключение.

Пояснительная записка должна включать следующие элементы:

- титульный лист;

- задание на курсовой проект;

- ведомость документов;

- оглавление;

- введение;

- основной текст;

- заключение;

- список литературы;

- приложения.

Пояснительная записка и графическая часть курсового проекта должны быть оформлены в соответствии с правилами Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Законченный курсовой проект после проверки его руководителем проекта и исправления указанных недочётов защищается в комиссии из преподавателей кафедры. На защите курсового проекта студент делает доклад (4...5 мин), в котором должны быть отражены:

- тема и цель проекта;

- основные требования и ограничения на систему электропривода;

- принятые решения по выбору двигателя, способа регулирования, построению системы управления;

- методика расчета характеристик, использованное программное обеспечение;

- выводы и рекомендации.

Схемы и графики графической части должны подтверждать основные положения проекта, ссылки в докладе на них обязательны. В процессе защиты проекта оценивается не только содержание проекта, качество выполнения пояснительной записки и чертежей, но и уровень практических и теоретических знаний за прошедший период обучения, умение отстаивать принятые решения.

Варианты заданий на курсовой проект представлен в табл. 1.1

Таблица 1.1

Задание на курсовое проектирование

 

Номер варианта Модель станка Направление подачи Вид обработки Материал детали
6902ПМФ2 Продольная Растачивание Сталь
6904ВМФ2 Поперечная Фрезерование плоскости Чугун серый
6906ВМФ2 Продольная Сверление Чугун ковкий
2204ВМФ4 Поперечная Фрезерование канавки Медь
ИР320ПМФ4 Продольная Растачивание Алюминий
ИР500МФ4 Вертикальная Фрезерование плоскости Сталь
ИР800МФ4 Продольная Сверление Чугун серый
6902ПМФ2 Вертикальная Фрезерование канавки Чугун ковкий
6904ВМФ2 Продольная Растачивание Медь
6906ВМФ2 Поперечная Фрезерование плоскости Алюминий
2204ВМФ4 Продольная Сверление Сталь
ИР320ПМФ4 Поперечная Фрезерование канавки Чугун серый
ИР500МФ4 Продольная Растачивание Чугун ковкий
ИР800МФ4 Вертикальная Фрезерование плоскости Медь
6902ПМФ2 Продольная Сверление Алюминий
6904ВМФ2 Поперечная Фрезерование канавки Сталь
6906ВМФ2 Продольная Растачивание Чугун серый
2204ВМФ4 Поперечная Фрезерование плоскости Чугун ковкий
ИР320ПМФ4 Продольная Сверление Медь
ИР500МФ4 Поперечная Фрезерование канавки Алюминий
ИР800МФ4 Продольная Растачивание Сталь

 

Окончание таблицы 1.1

 

Номер варианта Модель станка Направление подачи Вид обработки Материал детали
6902ПМФ2 Вертикальная Фрезерование плоскости Чугун серый
6904ВМФ2 Продольная Сверление Чугун ковкий
6906ВМФ2 Поперечная Фрезерование канавки Медь
2204ВМФ4 Продольная Растачивание Алюминий
ИР320ПМФ4 Поперечная Фрезерование плоскости Сталь
ИР500МФ4 Продольная Сверление Чугун серый
ИР800МФ4 Вертикальная Фрезерование канавки Чугун ковкий
6902ПМФ2 Продольная Растачивание Медь
6904ВМФ2 Вертикальная Фрезерование плоскости Алюминий

 

 

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СТАНКОВ

Исходными данными для проектирования служат технические характеристики многооперационных станков (см. табл. 1.1), направление подачи, метод обработки и материал детали. Результаты работы включают спецификации оборудования, перечни элементов электрических схем, расчетные статические и динамические характеристики и требования по настройке системы.

Типы металлорежущих станков

 

Металлорежущие станки являются весьма распространенной группой электрифицированных машин, предназначенных для обработки металла с помощью одного или нескольких режущих инструментов. Обработка заготовок металла производится в основном путем снятия стружки [3].

По признакам технологического процесса обработки металла, определяющим способ обработки, виду режущего инструмента и характеру его движения металлорежущие станки делятся на следующие основные группы: токарные, сверлильно-расточные, фрезерные, строгальные и шлифовальные.

Металлорежущие станки подразделяются также по признакам производственного процесса: универсальные – для различной обработки (точение, сверление, нарезание резьбы и др.) многих изделий; специализированные – для обработки деталей, сходных по конфигурации, но разных по размерам, например зубо- и резьбообрабатывающие станки; специальные – для обработки одной определенной детали.

В зависимости от требуемой точности обработки поверхности изделий станки изготавливают нормальной, высокой и особо высокой точности (прецизионные).

Станки в зависимости от размеров и массы обрабатываемых изделий бывают нормальные (до 10 т), крупные (от 10 до 30 т), тяжелые (от 30 до 100 т) и уникальные (свыше 100 т).

Для обработки изделий на металлорежущих станках необходимо обеспечить передвижение режущей кромки инструмента относительно заготовки. В станках различают главное движение, при котором происходит резание металла инструментом, и движение подачи, обеспечивающее перемещение детали или инструмента для резания слоя металла. Это так называемые основные, или рабочие, движения. Кроме них, в станках должны быть обеспечены вспомогательные движения и предусмотрены устройства, необходимые для установки, зажима и перемещения инструмента, контроля операций при обработке, закрепления и снятия заготовки, наладочных операций, охлаждения, смазки и др.

На рис. 3.1 показаны различные способы обработки металлов на металлорежущих станках. При токарной обработке (рис. 3.1, а) главное движение 1 осуществляется вращением заготовки 3, а движение подачи 2 – поступательным перемещением инструмента (резца) 4. При продольном строгании (рис. 3.1, б) главное движение 1 совершает заготовка 3, а движение подачи 2 – резец 4. При фрезеровании (рис. 3.1, в) главное движение 1 осуществляется вращением инструмента – фрезы 4, а движение подачи 2 – поступательным перемещением заготовки 3. При сверлении (рис. 3.1, г) главное движение 1 и движение подачи 2 производятся одновременно вращением и поступательным перемещением инструмента – сверла 4. Заготовка 3 при этом неподвижна. При шлифовании (рис. 3.1, д) главное движение 1 осуществляется вращением инструмента – шлифовального круга 4, а движение подачи двух видов (вращательное 2' и поступательное 2") совершает шлифовальный круг 4 или заготовка 3.

 

а) б) в) г) д)

 

Рис. 3.1. Типовые способы обработки металлов: а – токарная обработка;

б – продольное строгание; в – фрезерование; г – сверление; д – шлифование

 

Современные металлорежущие станки выпускаются в комплекте с электроприводами, осуществляющими как основные, так и вспомогательные движения в соответствии с требованиями технологического режима работы и обеспечивающими высокие технико-экономические показатели оборудования.

Металлорежущие станки в зависимости от вида обработки делят на девять групп, а каждую группу – на десять типов (подгрупп), характеризующих название станков, их компоновку, степень автоматизации или вид применяемого инструмента. Расшифровка обозначений приведена в табл. 3.1, параметры металлорежущих станков приведены в табл. 3.2. Обозначение модели станка состоит из сочетания трёх или четырёх цифр и букв. Первая цифра означает номер группы, вторая – номер подгруппы (тип станка), а последние одна или две цифры – наиболее характерные технологические параметры станка. Например, 1Е116 означает токарно-револьверный одношпиндельный автомат с наибольшим диаметром обрабатываемого прутка 16 мм. Буква, стоящая после первой цифры, указывает на различное исполнение и модернизацию основной базовой модели станка. Буква в конце цифровой части означает модификацию базовой модели, класс точности станка или его особенности. Классы точности станков обозначают: Н – нормальной; П – повышенной; В – высокой, А – особо высокой точности и С – особо точные станки. Принята следующая индексация моделей станков с программным управлением: Ц – с цикловым управлением; Ф1 – с цифровой индексацией положения, а также с предварительным набором координат; Ф2 – с позиционной системой ЧПУ, Ф3 – с контурной системой ЧПУ; Ф4 – с комбинированной системой ЧПУ. Например, 16К20Ф3 означает токарный станок с контурной системой числового программного управления.

Таблица 3.1

Расшифровка обозначений станков

 

Станок Расшифровка обозначения Пояснения
6902ПМФ2 Фрезерный, относящийся к разным, повышенной/высокой точности с позиционной системой ЧПУ (буква М означает, что станок имеет магазин с инструментами) Группа фрезерных станков состоит из станков, использующих в качестве режущего инструмента многолезвийные инструменты фрезы
6904ВМФ2
6906ВМФ2
2204ВМФ4 Многоцелевой (сверлильно-фрезерно-расточной) горизонтальный высокой точности с инструментальным магазином с комбинированной системой ЧПУ К группе сверлильных станков относятся также расточные. Объединяющим признаком является их назначение – обработка круглых отверстий. Движением резания служит вращательное движение инструмента, которому обычно сообщается также движение подачи. В горизонтально-расточных станках подачу можно осуществлять перемещением стола с деталью
ИР320ПМФ4 Горизонтальный многоцелевой повышенной точности с комбинированной системой ЧПУ (Ивановский завод расточных станков)
ИР500МФ4 Горизонтальный многоцелевой с комбинированной системой ЧПУ (Ивановский завод расточных станков)
ИР800МФ4

 

При позиционном виде ЧПУ перемещение рабочих органов станка происходит в заданной точке. Траектория перемещения не задаётся. При контурном виде ЧПУ перемещение рабочих органов станка происходит по заданной траектории и скорости для получения необходимого контура. В данном случае задаётся интерполяция, путь.

Станки подразделяют на широкоуниверсальные, универсальные (общего назначения), специализированные и специальные. Специализированные и специальные станки обозначают буквенным индексом (из одной или двух букв), присвоенным каждому заводу, с номером модели станка. Например, модель МШ-245 – рейкошлифовальный полуавтомат повышенной точности Московского завода шлифовальных станков.


Таблица 3.2

Параметры металлорежущих станков

 

Параметры 6902ПМФ2 6904ВМФ2 6906ВМФ2 2204ВМФ4 ИР320ПМФ4 ИР500МФ4 ИР800МФ4
Размеры рабочей поверхности стола 320×250 500×400 800×630 500×400 320×320 500×500 800×800
Наибольшая масса изделия, кг
Наибольшее перемещение стола: продольное; поперечное; шпиндельной бабки           –    
Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола 15 (min) 65–555 95–725 70–570 0–400 0–500 80–790
Расстояние от торца шпинделя до центра стола или до рабочей поверхности стола 170 (min) 230–730 165–795 240–740 35–435 120–620 180–980
Конус отверстия шпинделя (ГОСТ 15945-82)
Вместимость инструм. магазина, шт.
Наибольший диаметр инструмента: без пропуска гнёзд; с пропуском гнёзд     –          
Число ступеней вращения шпинделя б/с
Частота вращения шпинделя, мин–1 5–2500 32–2000 1,5–1600 32–2000 13–5000 21,2–3000 21,2–3000
Рабочие подачи, мм/мин 2,5–400 2,5–2500 2,5–2500 2,5–2500 1–3200 1–2000 1–2000
Наибольшая сила подачи стола, кН 7,5
Ускоренное перемещение, мм/мин 10 000 10 000 8000–10 000 10 000
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 4,5 6,3 7,5
Масса, кг 11 370 12 500

 


Исходными данными для проектирования служат технические характеристики многоцелевых станков, приведенные в табл. 3.2, направление подачи, метод обработки и материал детали. Все станки – с горизонтальной компоновкой, с центральным расположением шпиндельной бабки, с крестовым поворотным столом. На всех станках можно выполнять фрезерование, сверление, зенкерование, развертывание, растачивание отверстий, нарезание резьбы метчиками.

Привод главного движения осуществляет движение резания, требующее наибольших затрат мощности. На токарных станках таким движением является вращение заготовки, на фрезерных, сверлильных и расточных – вращение режущего инструмента (фрезы, сверла, расточного резца).

Привод подачи осуществляет взаимное перемещение инструмента и заготовки. На токарных станках такими движениями являются продольное и поперечное перемещения суппортов с резцами, на фрезерных – перемещение стола с заготовкой, на сверлильных – перемещение пиноли.

Внешний вид многоцелевого станка ИР500МФ4 приведен на рис. 3.2, компоновочно-кинематическая схема изображена на рис. 3.3.

 

Рис. 3.2. Внешний вид станка ИР500МФ4

 

 

Привод главного движения

 

В электроприводах главного движения металлорежущих станков полезным является усилие резания. Оно зависит от режимов резания (глубины, подачи, скорости), материала обрабатываемого изделия и режущих свойств инструмента. Поэтому, прежде всего при известном материале изделия выбирают технологические режимы резания на каждом переходе обработки. Соответственно выбирают резцы, их тип, геометрию и способ охлаждения, определяют длины обработки и по справочникам режимов резания назначают глубины резания t, подачи sдля каждого перехода, рассчитывают скорость и усилие резания по эмпирическим формулам [12].

 

Рис. 3.3. Схема компоновочно-кинематическая станка ИР500МФ4: 1 – стол; 2 – шпиндель; 3 – инструментальный магазин

 

При вращательном главном движении в станках токарной группы, расточных, фрезерных, сверлильных и шлифовальных, момент на шпинделе станка от усилия резания будет равен

Мр = Fzd/2, (3.1)

где Fz– усилие резания, Н;

d диаметр обрабатываемого изделия или инструмента, м.

Далее определяется полезный момент на валу двигателя

Мпол = Mр/i = Fzd/2i, (3.2)

где i – передаточное отношение от вала двигателя к шпинделю станка.

Момент статического сопротивления на валу двигателя определяется с учетом потерь на трение в передачах

Мс = Мном/η, (3.3)

где hКПД передач от шпинделя или стола станка к двигателю, в которые входят редукторы, коробки скоростей и другие передачи.

В результате технологической проработки, выполняемой на стадии проектирования с учетом номенклатуры режущего инструмента и набора представительных деталей, предназначенных для обработки на данном станке, формируются технические характеристики станка и, в частности, зависимость эффективной мощности РЭФФ главного привода от частоты вращения шпинделя.

Процесс обработки происходит при постоянной мощности резания

Рz = Fzu, (3.4)

поскольку соблюдается соотношение

Fz maxumin = Fz minumax. (3.5)

Расчет усилия резания для каждого типа станка имеет свои особенности, поэтому для расчета необходимо пользоваться специальной литературой [12]. Например, нагрузка на валу главного двигателя карусельного станка (вращение планшайбы) складывается из усилий, затрачиваемых на резание, и усилий трения в направляющих планшайбы и передачах коробки скоростей, которые непостоянны и зависят от скорости планшайбы. Мощность главного электропривода тяжелого карусельного станка складывается из мощностей, затрачиваемых на резание, на преодоление трения в направляющих планшайбы, на преодоление потерь в коробке скоростей от резания и от вращения планшайбы. Усилия трения, зависящие от скорости, оказывают влияние и на переходные процессы главного привода.

В металлорежущих станках при расчетах режимов резания обычно, минуя определение усилия резания и момента, по эмпирическим формулам или таблицам-картам подсчитывают мощность резания, далее с учетом потерь в передачах находят значения мощности на валу двигателя для каждого перехода обработки детали и на холостом ходу, а затем строят нагрузочные диаграммы в виде необходимой мощности двигателя за цикл.

Предварительно выбирают двигатель, исходя из среднего значения нагрузки за цикл с запасом на 20–30 % по мощности

Рном » (1,2…1,3)Рср, (3.6)

где Рном– номинальная мощность двигателя;

Рср среднее значение необходимой мощности за цикл.

Выбранный двигатель проверяют по нагреву для полученной диаграммы нагрузки методом средних потерь для случая асинхронного двигателя и методом эквивалентных значений, если применяется ДГТТ с регулированием скорости.

Если двигатель работает в повторно-кратковременном режиме, то при расчете мощности следует учитывать длительность переходных процессов, а при методе средних потерь, кроме потерь энергии в установившемся движении, следует подсчитывать потери энергии, имеющие место при пуске и торможении двигателя.

После проверки двигателя по нагреву его следует проверить по допустимой кратковременной перегрузке

Мmax < τд Мном, (3.7)

где Мmax – максимально возможный в рабочем цикле момент;

τдкоэффициент допустимой перегрузки;

Мномноминальный момент выбранного двигателя.

Привод подачи

 

Привод подачи обеспечивает перемещение рабочего органа станка (стола, каретки, суппорта и т. п.). Типовая кинематическая схема исполнительного механизма электромеханического привода подачи приведена на рис. 3.4.

Основным видом тягового устройства станков с ЧПУ является передача винт-гайка качения или шарико-винтовая передача. Эта передача используется в приводах подачи и позиционирования столов, суппортов и других подвижных узлов станков. Широкое применение передачи обусловлено высоким КПД, связанным с низкими потерями на трение, незначительным влиянием частоты вращения винта на силу трения, отсутствием осевого зазора и достаточно высокой жесткостью.

 
 

Рис. 3.4. Схема исполнительного механизма привода подачи

 

К недостаткам передачи винт-гайка качения относят сложность конструкции, высокую трудоемкость изготовления, отсутствие самоторможения.

Передача винт-гайка качения включает винт, гайку, шарики и устройство возврата шариков.

В передаче распространен полукруглый профиль резьбы, как наиболее технологичный.

Предварительный натяг, повышающий точность и жесткость передачи, создается и регулируется путем взаимного осевого смещения или поворота двух гаек. По конструкции механизмов передачи винт-гайка качения бывают в основном трех типов:

- передачи с двумя гайками, снабженными зубчатыми венцами;

- передачи с односторонней регулировкой натяга;

- передачи с двумя гайками по DIN 69051.

Эти конструкции различаются методами регулирования натяга и устройствами для возврата шариков. Конструкции и основные размеры этих передач приведены в литературе [12].

За номинальный размер передачи принимают диаметр d0 условного цилиндра, на котором располагаются центры шариков; р – номинальный шаг. Предпочтительными значениями номинального шага считают 2,5; 5; 10; 20 мм.

В табл. 3.3 приведены размеры передачи по ГОСТ 25329-82.

Таблица 3.3

Размеры передачи по ГОСТ 25329-82

 

Номинальный диаметр d0, мм Шаг резьбы р, мм Номинальный диаметр d0, мм Шаг резьбы р, мм
2,5 5; 6; 8; 10; 12
2,5 5; 6; 8; 10; 12; 16
2,5 5; 8; 10; 12; 16; 20
2,5; 3; 4; 5 6; 8; 10; 12; 16; 20
2,5; 3; 4; 5; 6 8; 10; 12; 16; 20
3; 4; 5; 6; 8 10; 12; 16; 20
4; 5; 6; 8; 10 10; 12; 16; 20
4; 5; 6; 8; 10; 12 10; 12; 16; 20

 

Параметры передач винт-гайка качения приводов подач многооперационных станков приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Параметры передач винт-гайка качения

 

Номинальный диаметр d0, мм Шаг резьбы p, мм Осевая жесткость, Н/мкм, не менее Момент холостого хода, Н∙м Статическая грузоподъемность С0, Н Динамическая грузоподъемность С, Н
0,08…0,16 15 500 6 200
0,1…0,26 20 000 8 900
0,2…0,5 26 700 11 000
0,21…0,45 29 900 12 000
0,33…0,82 35 300 12 300
0,3…0,76 37 800 13 400
0,25…0,63 61 100 30 400
0,52…1,3 44 900 13 500
0,5…1,2 52 920 15 800
0,46…1,14 80 200 34 100
0,45…0,98 81 900 34 500
0,78…1,95 107 000 38 300
1,28…3,21 141 000 42 800
1,04…2,61 212 000 84 300
2,08…5,2 179 000 47 000
2,1…5,24 276 000 93 100

 

В электромеханических приводах подачи с бесступенчатым регулированием скорости применяются транзисторные или тиристорные электроприводы на базе двигателей специального исполнения: высокомоментных и малоинерционных двигателей постоянного тока, вентильных и шаговых. Разработаны и частотно-регулируемые асинхронные приводы на базе короткозамкнутых двигателей.

Электроприводы на базе двигателей постоянного тока с постоянными магнитами – коллекторных и вентильных – предусматривают регулирование напряжения на якоре, в двигателях с независимым электромагнитным возбуждением дополнительно изменяется напряжение возбуждения.

В состав исполнительного механизма перемещения входят: электродвигатель М, соединительная муфта 1, тяговое устройство 5 (обычно шарико-винтовая передача) и его опоры 3. В приводе подачи иногда используют редуктор 2. В некоторых станках для реализации быстрых перемещений применяется коробка передач, переключаемая электромагнитными муфтами.

Система управления приводом подачи, как правило, строится по принципу подчиненного регулирования (рис. 3.5), и представляет собой многоконтурную схему, в которой внутренние контуры обеспечивают ограничение промежуточных координат и служат дополнительным средством коррекции для основного контура регулирования положения исполнительного механизма.

 

УЧПУ

 
 

 


Рис. 3.5. Схема функциональная следящего привода подачи: 1 – блок задания устройства УЧПУ; 2 – регулятор положения; 3 – комплектный электропривод;

4 – двигатель подачи; 5 – тахогенератор; 6 – суппорт станка; 7 – круговой

измерительный преобразователь обратной связи по положению вала двигателя; 8 – линейный измерительный преобразователь обратной связи по положению

стола; 9 – блок задания коррекции перемещения; 10 – блок сравнения;

11 – регулятор ошибки перемещения; 12 – блок суммирования

 

В качестве внутренних связей применяются отрицательные обратные связи по напряжению и току якоря, частоте вращения и положению вала двигателя. Роль регуляторов внешних контуров регулирования положения играет система ЧПУ. В прецизионных станках большое влияние на точность оказывают зазоры и упругие деформации в кинематической цепи. Линейный измерительный преобразователь контролирует положение суппорта и совместно с ЧПУ обеспечивает автоматическую коррекцию погрешностей кинематики. Дополнительно может применяться адаптивное регулирование, например, стабилизация мощности, усилия, упругих деформаций или температуры резания, оптимизация режима обработки .

С идеально жесткими связями

 

Расчёт нагрузочных диаграмм при пуске, торможении, сбросе и набросе нагрузки сводится к решению уравнения движения (при постоянном моменте инерции J) и уравнения механической характеристики двигателя:

, (4.22)

M = β [ω0(t) − ω]. (4.23)

При питании от тиристорных преобразователей, когда переходные процессы формируются задатчиком интенсивности,

, (4.24)

где ω0нач – скорость холостого хода в начале переходного процесса при t = 0;

ξ0 – угловое ускорение вала двигателя, определяемое по заданной величине допустимого ускорения и рассчитанным значениям динамического момента Мдин и суммарного момента инерции системы:

ξ0 = Мдин /J. (4.25)

При постоянном статическом моменте Мс и прямолинейной механической характеристике, что справедливо для двигателей постоянного тока независимого и параллельного возбуждения и для асинхронных двигателей на участке механической характеристики с моментом

М < 0,8Мк, (4.26)

где Мк – критический момент, возможно построение нагрузочных диаграмм по аналитическим выражениям:

(4.27)

(4.28)

J – суммарный момент инерции электропривода и движущихся частей рабочей машины, приведенный к валу двигателя;

Мнач – значение момента двигателя при t = 0;

Тм – электромеханическая постоянная времени электропривода;

Тм = J / β; (4.29)

β – жесткость механической характеристики электропривода;

ωнач – скорость на характеристике ω0нач, соответствующая статическому моменту Мс

. (4.30)

Следует отметить, что при рассмотрении механического переходного процесса в любой момент времени t в электроприводе с линейной механической характеристикой значения координат ω0, М и ω связаны соотношениями:

, (4.31)

. (4.32)

Рассматривая t как параметр, получаем уравнение динамической механической характеристики ω(М) исследуемого переходного процесса в параметрической форме при значениях Мс, Jд, ξ0 и заданных начальных условиях.

Переходный процесс обычно состоит из нескольких этапов, каждый этап соответствует своим значениям М и ξ0. Каждый этап рассчитывают, полагая в начале этапа

t = 0, ω0 = ωнач, М = Мнач, ω = ωнач.

Значения ωнач и Мнач определяются из расчёта предыдущего этапа.

При пуске электропривода с реактивным Мс в условиях, когда Мнач < Мс (например, при ω0нач = 0 и Мнач = 0), двигатель остаётся неподвижным до тех пор, пока момент М(t) не достигнет значения М = Мс. На этом этапе ω = 0, момент изменяется по следующему закону:

М(t) = ξ0·β·t. (4.33)

Следовательно, время запаздывания

. (4.34)

При питании двигателя от цеховой сети (в схеме магнитного контроллера ω0(t) = ω = const, ξ0 = 0), уравнения принимают вид:

(4.35)

. (4.36)

Эти уравнения используются для расчёта переходных процессов пуска, наброса нагрузки, торможения, реверса.

Для двигателей постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения и для асинхронных двигателей при работе их в зоне, близкой к критическому моменту, т.е. при нелинейных механических характеристиках, расчёт нагрузочных диаграмм производится приближенными графическими или графоаналитическими методами [5].

Универсальным методом расчёта переходных режимов является метод кусочно-линейной аппроксимации. Он пригоден для электропривода, питающегося от сети и обладающего механической характеристикой любого вида. При этом пусковые и тормозные механические характеристики разбиваются на участки, позволяющие заменить их прямыми линиями. Каждый участок характеризуется начальной скоростью ωначi, начальным моментом Мначi, конечной скоростью ωконi и конечным моментом Мконi.

Электромеханическую постоянную времени электропривода на рассматриваемом участке механической характеристики рассчитывают по формуле

, (4.37)

Время работы (разгона или торможения) электропривода на данном участке характеристики может быть рассчитано по формуле

. (4.38)

Время разгона электропривода от скорости ωначi = 0 до скорости ω



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-21; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.172.203.87 (0.012 с.)