Вибір системи електроприводу

Електропривод продольно стругального верстату повинен бути:

- регулюємий;

- автоматизований або автоматичний;

- обертального руху безперервної дії;

- редукторний, індивідуальний;

- постійного, або змінного струму;

- реверсивним;

- мати двозонне регулювання (вимога підвищення швидкості на неробочому ході);

- двигун та система керування розташовані в умовах помірного клімату, в закритому приміщенні, в якому виключена конденсація вологи, відсутні струмопровідний пил, агресивні пари та гази.

Задана кутова швидкість двигуна повинна підтримуватися у всьому діапазоні з точністю до ± (5-10 %) при зміні навантаження від 0,1 до 1,2 номінального моменту. Динамічний перепад швидкості, викликаний різким додаток навантаження (при вході різця в метал), повинен бути не більше 10-20%, а виникаючий при цьому перехідний процес повинен закінчуватися протягом 0,1-0,2 с. Для головного приводу повздовжньо-стругальних верстатів доцільно застосовувати двигуни, що володіють підвищеною перевантажувальною здатністю і зниженим моментом інерції, оскільки такі двигуни забезпечують менший час пуску і гальмування.

У повздовжньо-стругальних верстатах знайшли вживання різні типи головних електроприводів залежно від розмірів верстата, тягового зусилля і необхідного діапазону регулювання швидкості. Для невеликих верстатів застосовується привід від асинхронного короткозамкнутого двигуна в поєднанні з коробкою швидкостей і реверсивною електромагнітною муфтою.

Недоліком системи Г-Д є необхідність вибору потужності джерела постійного струму - генератора і приводного асинхронного двигуна по встановленій потужності двигуна столу, яка визначається найбільшим тяговим зусиллям або моментом, відповідним мінімальній швидкості, і номінальною напругою при номінальній кутовій швидкості двигуна. Особливо значне завищення і відповідно в порівнянні з потужністю, що віддається ними, має, місце при регулюванні кутової швидкості двигуна тільки зміною ЕДС генератора.

З метою зменшення встановленої потужності електричних машин, підвищення завантаження двигуна і КПД головного приводу важких повздовжньо-стругальних верстатів за системою Г-Д доцільно застосовувати двозонне регулювання кутової швидкості двигуна. На верстатах, що випускаються в даний час, починають упроваджуватися приводи з тиристорними перетворювачами для живлення ланцюга якоря і вводяться системи автоматичного управління із застосуванням уніфікованої блокової системи регуляторів (УБСР), які дозволяють порівняно просто реалізувати високу швидкодію приводу за системою ТП-Д при хорошій якості перехідних процесів.

 

 

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