Горизонтально-ковачная машина (стр. 1 из 4)

Аннотация

В данном курсовом проекте был сконструирован электропривод горизонтально-ковочной машины. В результате выполнения задания был выбран асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 5АМ280М6е Владимирского электромоторного завода. Т.к. в нашем электроприводе присутствует ударная нагрузка, то в результате понадобилось установка маховика. Вследствие многократных расчетов двигатель. По мощности был выбран верно и загружен на 78.14% по нагреву. Силовая часть полностью обеспечивает динамику электропривода. В данном электроприводе установка преобразователя частоты не понадобилась т.к. скорость электродвигателя практически совпала с расчетной. Данная установка может вполне успешно применяться как в общей промышленности, так и в коммерческих целях.

Введение

Основным недостатком обработки деталей резанием является то, что значительное количество материала идет в стружку. При обработке деталей и изделий давлением отходы материалов снижаются, улучшаются свойства обрабатываемых деталей. Для обработки и при изготовлении деталей давлением используются кузнечно-ковочные машины. Кузнечные молоты, предназначены для деформации металла ударом падающих частей.

Наибольшее распространение получили механические молоты с электрическим приводом. В механических молотах ударное действие осуществляется с помощью фрикционного и кривошипного механизма.

Задачей данного курсового проекта является разработка электропривода горизонтально-ковочной машины.

1. Анализ и описание системы «Электропривод – рабочая машина»

1.1 Количественная оценка вектора состояния или тахограмма требуемого процесса движения

Кинематическая схема горизонтально-ковочной машины приведена в приложении А графической части курсового проекта.

Привод горизонтально-ковочной машины должен обеспечивать производительность Q = 3800 поковок в час. Время одного цикла работы:

Тц =3600*Nn/Q, (1.1)

где: Nn – число ползунов с пуансоном (по кинематической схеме Nn = 4);

Q – производительность.

Тогда по (1.1):

Тц = 3600*4/3800 = 3,789 с. (1.2)

Частота вращения коленчатого вала:

n_к = 1/3,789 = 0,2674 об/с. (1.2)

Угловая скорость вращения коленчатого вала:

w_к = 30*n_к/p = 30*0,246/p = 2,521 рад/с. (1.3)

Угловая скорость электродвигателя:

w_дв = w_к*i/r_отн, (1.4)

где: I – передаточное число редуктора;

r_отн – относительное плече крутящего момента.

Тогда по (1.4):

w_дв = 2,521*16/0,2 = 201,68 рад/с.

Электропривод горизонтально – ковочной машины работает с постоянной скоростью и поэтому не требуется ее регулирования. Тахограмма приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Тахограмма требуемого процесса

1.2 Количественная оценка моментов и сил сопротивления

В момент удара молота о заготовку возникает сила упругого взаимодействия, определяемая по формуле из [1]:

, (1.5)

где: Е – модуль упругости (для стали Е=(2 ¸ 2,1)*10⁹ Н/м²);

S – поперечное сечение заготовки;

l – длина заготовки;

Dl – абсолютная величина деформации заготовки.

Вид расчётной паковки приведен на рисунке 1.2, в приложении А и в графической части проекта.

Рисунок 1.2 – Вид расчётной паковки

, (1.6)

где: S_нач – начальная величина сечения стержня;

S_кон – конечная величина сечения стержня;

d₀ – начальная величина диаметра стержня заготовки;

D₀ – конечная величина диаметра стержня заготовки.

Тогда по (1.6):

м^2.

Абсолютная величина деформации заготовки:

, (1.7)

где: h₀, H₀ – начальная и конечная длины заготовок.

Тогда по (1.7):

м.

И тогда по (1.5):

Н.

Статический момент нагрузки в момент удара по [2]:

, (1.8)

где: i – передаточное число редуктора;

r – относительное плечо крутящего момента;

r – радиус кривошипа;

l_ш – длина шатуна;

a – угол поворота кривошипа коленвала.

Тогда по (1.8):

.

Время удара по [2]:

. (1.9)

1.3 Составление расчетной схемы механической части электропривода

Электропривод горизонтально-ковочной машины пускается без нагрузки на валу двигателя.

Исходная расчётная схема приведена на рисунке 1.3, согласно которому:

Jкол – момент инерции колеса;

Jш – момент инерции шестерни редуктора;

Jдв – момент инерции двигателя;

Jмах – момент инерции маховика;

Jмв – момент инерции муфты включения;

Jт – момент инерции механизма торможения;

Jш – момент инерции шестерни редуктора;

Jкр – момент инерции колеса редуктора;

Jкв – момент инерции коленвала;

Jп – момент инерции пуансона.

Cв – жесткость вала;

Срем – жесткость ремня:

Сш – жесткость шатуна.

Рисунок 1.3 – Исходная расчётная схема

Для составления расчетной схемы механизма (то есть для проведения теоретических исследований) реальную механическую часть электропривода заменяем динамически эквивалентной приведенной расчетной схемой, состоящей из сосредоточенных инерционных элементов, соединенных между собой упругими связями, и обладающей таким же энергетическим запасом, как и исходная, реальная система привода.

Рисунок 1.4 – Заданная расчётная схема

Т.к. в исходном задании не оговорены данные по рабочему механизму, то принимаем Jш + Jк + Jт + Jкв + 4 * Jп = Jмех = 0.5 кг×м³. Следовательно заданная расчётная схема примет вид представленный на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Преобразованная расчётная схема

Определяем момент инерции колеса по формуле по [1]:

, (1.10)

где: g – плотность стали, g = 7.66×10³ кг×м³;

- ширина ходового колеса, задаемся м.

- диаметр колеса, .

Тогда по (1.10):

.

Момент инерции маховика рассчитан в пункте 4.1 и равен 150.612 кг×м³, момент инерции двигателя равен 3.25 кг×м^3. Зададимся моментом инерции муфты включения равной 50 кг×м³. Для уточнения расчетной схемы механизма необходимо привести все моменты инерции к двигателю.

Приведение моментов инерции осуществляется на основании формулы по [1]:

(1.11)

где:

– приведенный момент инерции i-го элемента, кг×м²;

– момент инерции i-го элемента;

– передаточное отношение передач, установленных между валом, к которому осуществляется приведение, и валом i-го вращательного элемента.

кг×м³ (1.12)

кг×м³ (1.13)

C учетом приведенных моментов инерции приводим расчетную схему к виду:

Рисунок 1.6 – Преобразованная расчётная схема с учетом приведенных моментов инерции

Т.к. с учетом того, что жесткость вала

, жесткость ремня С_РЕМНЯ = , можно после всех преобразований механическую часть представить в виде одномассовой расчетной схемы, представленной на рисунке 1.6, согласно которой:

.

Одномассовая расчетная схема также приведена в графической части проекта.

щ

М

М_с

Рисунок 1.7 – Одномассовая расчётная схема

1.4 Построение нагрузочной диаграммы и механической характеристики рабочей машины

Используем рассчитанный в пункте 1.2 статический момент нагрузки в момент удара М_с.уд., а также временные промежутки действия момента удара и остальной части цикла. Статический момент нагрузки на валу двигателя не в момент удара принимаем 10% М_с.уд.: