Опис робочої машини і технологічного процесу

ВСТУП

 

Електропривод (ЕП) представляє собою електромеханічний пристрій, призначений для приведення у рух робочіх органів механізмів і управління їх технологічними процесами. Електропривод, как правило, включає в себе пристрій керування (СІФК), що здійснює керування технологічними процесами за тими чи іншими, завчаснозазначеними крітеріями; керований перетворювач, перетворюючий напругу мережі; електричний двигун (ЕД), здійснюючий перетворювання електричної енергії вмеханічну; передаточний пристрій (редуктор), через який механічна енергія передається від двигуна до робочого органу машини.

 

Характеристики двигуна і можливості системи керування визначають продуктивність і характеристики механізму (точність виконання технологічних операцій, динамічні навантаження на механічне обладнання і т.п.) в цілому. В свою чергу навантаження з боку механічної частини приводу, умови руху зв'язаних мас, точність механічних передач і т.п. впливають на умови роботи двигуна та системи керування. Тому електричні і механічні елементи електроприводу тісно пов'язані і являють собою єдину електромеханічну систему, що обов'язково треба враховувати при математичних розрахунках, моделюванні і проектуванні систем ЕП.

 

Механічна частина системи ЕП включає в себе усі механічно пов'язані між

собою рухомі інерційні маси двигуна, передач та робочого обладнання технологічної установки.

 

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ

"ПРОЕКТУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ГОЛОВНОГО РУХУ

ПОЗДОВЖНЬО-СТРУГАЛЬНОГО ВЕРСТАТУ"

 

Стіл поздовжньо - стругального верстата приводиться до руху електродвигуном через редуктор (рис. 1). Режим роботи – тривалий (S1).

Рис. 1 - Кінематична схема механізму пересування столу

подовжньо - стругального верстата

 

У цикл роботи входять наступні операції (табл. 1):

а) пуск, усталений рух, гальмування на прямому ході (робочий хід)

відповідно за час tр, tу, tг, s;

б) реверс із прямого ходу, усталений рух, гальмування на зворотному ході

(холостій хід) відповідно за час tоп, tоу, tог, s.

Врізання різця в деталь і його вихід з деталі відбуваються при зниженій

швидкості в сталому режимі або в процесі розгону (гальмування).

Таблиця 1 Технічні дані столу подовжньо - стругального верстату

Варіант № 7
Параметр	Значення
Довжина хода столу L, m	6,8
Вага столу Gс, kN
Найбільша вага деталі Gд, kN
Максимальна сила різання Fр, kN
Діапазон регулювання швидкості D
Швидкість прямого ходу Vп, m/min
Швидкість зворотного ходу Vо, m/min
Прискорення на прямому ході aпп, m/s²	0,6
Уповільнення на прямому ході aпу, m/s²	0,6
Прискорення на зворотньому ході aоп, m/s²	0,9
Уповільнення на зворотньому ході aоу, m/s²	0,9
Діаметр ходового колеса, m	0,25

 

Розрахунок діаграми швидкості механізму

Швидкість прямого ходу

Час розгону на прямому ході

Час гальмування на прямому ході

Шлях розгону на прямому ході

Шлях гальмування на прямому ході

Шлях сталого руху на прямому ході

Час сталого руху на прямому ход

Швидкість зворотнього ходу

Час розгону на зворотньому ход

 

 

Час гальмування на зворотньому ході

Шлях розгону на зворотньому ході:

Шлях гальмування на зворотньому ході:

Шлях сталого руху на зворотньому ході:

Час сталого руху на зворотньому ході

За результатами розрахунків побудована діаграма швидкості механізму,

яка приведена на рис.3.

Время цикла

 

 

Розрахунок статичних потужностей механізму в сталих режимах

При поступальному ході на робочому органі механізмів розвивається сила, що розглядається як корисна, наприклад сила різання або вага вантажу. Одночасно в механізмах діють шкідливі сили тертя, які розраховуються залежно від фізичної природи цих сил.

Зусилля переміщення стола:

де µ = 0,05-0,07 – коефіцієнт тертя ковзвння, в.о.

Зусилля переміщення стола при різанні:

Потужність, що необхідна для пересування робочого органу механізму із заданою швидкістю на прямому ході:

Потужність, що необхідна для пересування робочого органу механізму із заданою швидкістю на зворотньому ході:

Рис. 4. Діаграма статичної потужності

 

 

Попередній вибір двигуна

Зазвичай, механізми безперервної дії, якими є продольно – стругальні верстати, працюють у тривалому режимі S1. Відповідно до методу еквівалентних величин еквівалентна потужність для випадку тривалого режиму роботи S1

де Pi і ti - потужність та час її дії на ділянці діаграми навантаження, W, s;

Tц - тривалість циклу навантаження, s;

n - кількість ділянок діаграми.

Номінальна потужність двигуна для режиму S1

де α =1,1…1,5 – коефіцієнт завищення потужності, що враховує динамічні

навантаження, не враховані в діаграмі статичної потужності.

При виборі двигуна треба, крім розрахункової потужності, задовольнити ще кільком умовам:

- двигун повинен витримувати перевантаження по швидкості за рахунок ослаблення поля;

- двигун повинен мати певну перевантажувальну спроможність по моменту та струму;

- двигун повинен мати як можна менші габарити та масу, отже і меншу ціну.

Габарити будь якої машини будуть мінімальні при обранні максимального значення номінальної швидкості. Але це входить у протиріччя із умовами перевантаження за швидкістю. Чим більше номінальна швидкість, тим менше кратність його припустимої максимальної швидкісті.

Тривалому режиму роботи та умовам експлуатації відповідає серія двигунів 2П. Номінальні швидкості цієї серії від 500 до 3000 об/хв. Максимальні припустимі швидкості від 3500 до 4000 об/хв. Якщо взяти максимальну швидкість 3500 об/хв. за базову, то з урахуванням з урахуванням перевантаження за швидкістю 1,66, треба обирати двигун із номінальною швидкістю не більше 2100 об/хв.

Заданим умовам відповідає двигун 2ПН-200МУ4 із номінальною потужністю 36 кW та номінальною швидкістю 2200 об/хв. Якщо на прямому робочому ході сформувати основну характеристику із швидкістю 2100 об/хв., за рахунок деякого зниження напруги перетворювача, то на цій швидкості приведена потужність складає 35 кW, що відповідає умові.

 

 

Таблиця 2 -Технічні характеристики

№	Найменування параметру 2ПН-200МУ4	2ПН-200МУ4
	Номінальний момент Мн, Nm Номінальна частота обертання, nн, об/хв Номінальна потужність, Рн, kW Номінальний струм якорю, Ін, А Номінальна напруга, Uн, V Номінальний магнітний потік, Фн, мВб Номінальний ККД, ɳн, % Момент інерції якоря, Jя, кг∙мІ Годинна потужність, Рг, кВт Максимальний момент, Мmax, Нм Максимальна частота обертання за рахунок підвищення напруги, об/хв Максимальна частота обертання за рахунок ослаблення поля, об/хв Максимальне прискорення, 1/с Теплова постійна часу Тт, хв. Електромеханічна постійна часу Тм, мс Електромагнітна постійна часу Те, мс Число витків обмотки якорю Wя Опір обмотки якорю двигуна Rя при 15⁰С, Ом Опір додаткових полюсів Rдп при 15⁰С, Ом Індуктивність якорю при повному полі Lя,мГн Число витків на полюс обмотки збудження, Wз Опір обмотки збудження Rоз при 15⁰С, Ом	157,0 89,7 12,8 89,05 0,25 36,8     14,41 21,56 0,106 0,061 3,6 1000;550 46;13,1

 

 

 

Список літератури

1.Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1985. -560 с.

2. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов. -М.: Энергия, 1980. - 360 с.

3. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник /И.Х.Евзеров, А.С.Горобец, Б.И.Мошкович и др.; Под ред. В.М.Перельмутера. - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 319 с.

4. Справочник по автоматизированному электроприводу /Под ред. Б.А.Елисеева и А.В.Шинянского. - М: Энергоатомиздат, 1983. - 616 с.

5. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Под общ. ред. И.П.Копылова и Б.К.Клокова. - М.: Энергоатомиэдат. Т. I. -1988. - 456 с. Т. 2. - 1989. - 688 с.

6.Чернавский С.А. Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие по курсовому проектированию механических передач для вузов. - М: Машиностроение, 1984.

7. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановый электропривод: Справочник. - М.: Энерго- атомиэдат, 1988. - 344 с.

 

 

ВСТУП

 

Електропривод (ЕП) представляє собою електромеханічний пристрій, призначений для приведення у рух робочіх органів механізмів і управління їх технологічними процесами. Електропривод, как правило, включає в себе пристрій керування (СІФК), що здійснює керування технологічними процесами за тими чи іншими, завчаснозазначеними крітеріями; керований перетворювач, перетворюючий напругу мережі; електричний двигун (ЕД), здійснюючий перетворювання електричної енергії вмеханічну; передаточний пристрій (редуктор), через який механічна енергія передається від двигуна до робочого органу машини.

 

Характеристики двигуна і можливості системи керування визначають продуктивність і характеристики механізму (точність виконання технологічних операцій, динамічні навантаження на механічне обладнання і т.п.) в цілому. В свою чергу навантаження з боку механічної частини приводу, умови руху зв'язаних мас, точність механічних передач і т.п. впливають на умови роботи двигуна та системи керування. Тому електричні і механічні елементи електроприводу тісно пов'язані і являють собою єдину електромеханічну систему, що обов'язково треба враховувати при математичних розрахунках, моделюванні і проектуванні систем ЕП.

 

Механічна частина системи ЕП включає в себе усі механічно пов'язані між

собою рухомі інерційні маси двигуна, передач та робочого обладнання технологічної установки.

 

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ

"ПРОЕКТУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ГОЛОВНОГО РУХУ

ПОЗДОВЖНЬО-СТРУГАЛЬНОГО ВЕРСТАТУ"

 

Стіл поздовжньо - стругального верстата приводиться до руху електродвигуном через редуктор (рис. 1). Режим роботи – тривалий (S1).

Рис. 1 - Кінематична схема механізму пересування столу

подовжньо - стругального верстата

 

У цикл роботи входять наступні операції (табл. 1):

а) пуск, усталений рух, гальмування на прямому ході (робочий хід)

відповідно за час tр, tу, tг, s;

б) реверс із прямого ходу, усталений рух, гальмування на зворотному ході

(холостій хід) відповідно за час tоп, tоу, tог, s.

Врізання різця в деталь і його вихід з деталі відбуваються при зниженій

швидкості в сталому режимі або в процесі розгону (гальмування).

Таблиця 1 Технічні дані столу подовжньо - стругального верстату

Варіант № 7
Параметр	Значення
Довжина хода столу L, m	6,8
Вага столу Gс, kN
Найбільша вага деталі Gд, kN
Максимальна сила різання Fр, kN
Діапазон регулювання швидкості D
Швидкість прямого ходу Vп, m/min
Швидкість зворотного ходу Vо, m/min
Прискорення на прямому ході aпп, m/s²	0,6
Уповільнення на прямому ході aпу, m/s²	0,6
Прискорення на зворотньому ході aоп, m/s²	0,9
Уповільнення на зворотньому ході aоу, m/s²	0,9
Діаметр ходового колеса, m	0,25

 

Опис робочої машини і технологічного процесу

Поздовжньо - стругальні верстати призначаються в основному для обробки різцями плоских горизонтальних і вертикальних поверхонь у крупних деталей великої довжини. На цих верстатах можна також проводити прорізання прямолінійних канавок різного профілю, Т-подібних пазів і т.д.

Деталі середніх розмірів встановлюються рядами на столі верстата і обробляються одночасно. Повздовжньо-стругальні верстати розділяються на однолінійні (з консольною поперечиною) і дволінійні (портального типу). На рис. 2 показаний загальний вид дволінійного повздовжньо-стругального верстата. Його станина 1 має подовжні напрямні (плоскі і V-подібні). По них поворотно-поступально рухається стіл 2, на якому закріплюють оброблювану деталь.

Рис. 2. Загальний вид важкого повздовжньо-стругального верстата.

 

Переміщення столу - головний рух - здійснюється від електродвигуна 9 через редуктор і рейкову передачу, яка складається з рейки (прямозубої, косозубоїабо черв'ячної), прикрученої знизу до столу по всій його довжині, і рейкового колеса або розташованого під кутом черв'яка. Зняття стружки з оброблюваної деталі (стругання) відбувається при ходу столу Вперед (прямий або робочий хід).

Хід столу "Назад" (зворотний хід) відбувається звичайно з підвищеною швидкістю, і зняття стружки не проводиться (холостий хід), а різці в цей час автоматично відводяться від обробленої поверхні (підіймаються). Зміна напряму руху столу проводиться або за допомогою електромагнітної реверсивної муфти (на малих верстатах), або за допомогою реверсування головного двигуна. Портал верстата 6 утворений двома вертикальними стійками і верхньою балкою. До цієї балки прикріплена підвіска 5 пульта управління 11. По вертикальних спрямовуючих стійок за допомогою ходових гвинтів переміщується поперечина (траверсу) 3 і бічний супорт 10 (деякі верстати мають два бічні супорти).

Поперечина має горизонтальні напрямні, але другим можуть переміщатися вертикальні супорти 4. Супорти верстата із закріпленими в них різцями здійснюють переривисту періодичну подачу реверсу столу із зворотного ходу на і швидкі настановні переміщення. Рух супортам передається через коробки подач 7 і 8 від окремих електродвигунів.

Стіл верстату із закріпленою на ньому деталлю розганяється до заданої швидкості прямого ходу. Для збільшення продуктивності врізання різця у деталь наступає, коли стіл ще не досяг заданої швидкості (технологія обробки металівметалів припускає врізання різця в деталь на половинній швидкості). Вважаємо, що максимальна довжина деталі відповідає заданому ходу стола. Процес різання займає значну частину робочого циклу.

Наприкінці різання подається команда на гальмування столу. Різання ще триває і різець виходе із деталі, коли швидкість зменшиться до половини. Після гальмування відразу починається розгін у зворотному напрямі. Різець на зворотному ході піднімається, щоб не торкатися до деталі і не спотворити оброблену поверхню. Для збільшення продуктивності швидкість зворотного ходу задається значно більшою за швидкість прямого ходу. Наприкінці зворотного ходу відбувається реверс, перед яким різець переміщується на певний крок для зняття стружки заданого перетину. Такі рухи повторюються безперервно в автоматичному режимі, доки не закінчиться обробка. Як покажуть подальші розрахунки, один цикл обробки займає десятки секунд, обробка деталі триває довго і це дає підстави віднести режим роботи двигуна за нагрівом до тривалого режиму S1.

Команди на початок реверсу подають шляхові перемикачі, що встановлені на спеціальних направляючих. Їх положення узгоджується із довжиною деталі. В режимі налаштування електропривод переводиться у режим зниженої швидкості,

відповідно заданому діапазону регулювання.