Разработка регулируемого электропривода механизма с заданным рабочим циклом Требования к (стр. 1 из 6)

Содержание

Введение

1. Выбор системы электропривода

2. Выбор передаточного устройства

3. Предварительный выбор электродвигателя

4. Разработка схемы и выбор элементов силовой цепи электропривода. Выбор защиты от аварийных режимов

5. Расчёт статических характеристик электропривода

6. Расчёт переходных процессов в электроприводе

7. Анализ правильности выбора мощности двигателя

8. Приложение

10.Индивидуальная исследовательская часть

Список литературы

Введение

Электропривод подачи является неотъемлемым звеном современных металлообрабатывающих станков. Поэтому от технико-экономических характеристик приводов подач будет напрямую зависеть качество производимой продукции.

В последние годы в связи с расширением технологических возможностей станков и в первую очередь многооперационных (обрабатывающих центров), а также освоение нового твёрдосплавного и быстрорежущего инструмента обеспечили возможность проведения на одном станке различных технологических операций: фрезерования, сверления, растачивания и т. д.

Это в свою очередь привело к усложнению электроприводов подач вследствие увеличения вращающего момента на валу двигателя, расширения диапазона рабочих подач и установочных перемещений, увеличения быстродействия привода, как при управляющем воздействии, так и при возмущении по нагрузке и т.д.

В этих условиях существенно начала меняться конструкция станков вследствие сокращения механической части приводов подач. В ряде случаев стала возможной установка высокомоментных двигателей, имеющих меньшие габаритные размеры по сравнению с обычными ДПТ с электромагнитным возбуждением, непосредственно на ходовой винт. Исключение коробки передач привело не только к сокращению механической части электропривода, но также к повышению КПД и снижению момента инерции электромеханического привода, а значит и повышения быстродействия.

Таким образом, основные требования, предъявляемые к современным станочным электроприводам, следующие: минимальные габариты электродвигателей при высоком вращающем моменте; высокая максимальная скорость; значительная перегрузочная способность привода в режимах кратковременной и повторно-кратковременной нагрузки; широкий диапазон регулирования; высокое быстродействие при переходных процессах и т.д.

Как видно из перечисленных, а также многих других требований, совмещение всех их в одном устройстве принципиально невозможно. Поэтому при проектировании и применении станочных электроприводов в каждом конкретном случае удовлетворение одним требованиям достигается в ущерб другим.

1. Выбор системы электропривода

Современный регулируемый электропривод содержит, как правило, статический (электронный) преобразователь электроэнергии (регулятор, коммутатор), с помощью которого обеспечивается экономичное и плавное регулирование параметров движения в широком диапазоне, формирование переходных процессов с заданным качеством, автоматизация процессов управления. Тип управляемого преобразователя, тип электродвигателя, а также способ управляющего воздействия на двигатель определяют в целом систему электропривода.

В электроприводах постоянного тока в качестве управляемых преобразователей чаще всего применяют тиристорные преобразователи (система ТП-Д) и широтно-импульсные регуляторы (система ШИР-Д). Исполнительные двигатели могут быть с независимым возбуждением или с постоянными магнитами, последовательным и смешанным возбуждением. Для двигателей с обмоткой возбуждения существует два канала управления: по цепи якоря и по цепи возбуждения. В первом случае регулирование скорости осуществляют при постоянстве допустимого момента в режиме продолжительной нагрузки, а во втором при постоянстве допустимой мощности.

Реверс электропривода постоянного тока, как правило, осуществляется по цепи якоря либо контакторным реверсором, либо применением реверсивного тиристорного преобразователя. В последнем случае достигается высокое быстродействие электропривода. Иногда для электроприводов большой мощности при отсутствии требований по обеспечению высокого быстродействия применяется реверс по цепи возбуждения. Реверсивный электропривод по системе ШИР-Д обычно выполняется с реверсивным регулятором в цепи якоря.

Выбор системы электропривода возможен на основе сравнительного анализа технических данных, приведенных в таблице 1, и исходных данных на проектирование электропривода с учетом особенностей применения наиболее распространенных систем электропривода.

Таблица 1 Технические показатели систем электропривода

Наименованиепоказателей	ТП-Д	ШИР-Д	ПЧИ-АД	НПЧ-АД	ТРН-АД	АВК
Источникпитания	~	~ / =	~ / =	~	~	~
Регулированиескорости	вниз1:20вверх3:1	вниз1:10	вниз1:10вверх2:1	вниз1:4*	вниз1:2**	вниз 1:2
Диапазонмощностей	2-1000кВт	до 10кВт	5-100кВт	10-100кВт	2-150кВт	50-200кВт

* - в зоне частотного регулирования 5...20 Гц,

** - для "вентиляторной" нагрузки.

Если техническим требованиям и условиям эксплуатации удовлетворяют несколько систем электропривода, то для окончательного выбора необходима их экономическая оценка.

Диапазон регулирования скорости:

(вниз)

Необходимая полезная средняя мощность двигателя:

Вт.С учётом потерь в элементах кинематической цепи

Вт.

Исходя из этих условий выбираем систему

. Основные технико-экономические свойства этой системы приведены в табл. 2. (стоимость приведена в условных единицах). Для реверсивных устройств стоимость практически удваивается.

Таблица 2 Удельная стоимость электрооборудования, усл.ед./кВт

Наименование
	1200
	1800

3. Выбор передаточного устройства

Передаточное устройство привода преобразует вращательное движение электродвигателя во вращающееся или поступательное движение исполнительного органа. В современных приводах существует тенденция упрощения передаточного устройства путем исключения промежуточных звеньев в виде редукторов или других механизмов. При этом заметно возрастает точность, быстродействие и надежность привода. Однако для безредукторных приводов часто требуются специальные низкоскоростные двигатели, выпуск которых отечественной промышленностью явно отстает от потребностей современного электропривода. Кроме того, низкоскоростные электродвигатели уступают высокоскоростным по массогабаритным и энергетическим показателям.

Для приводов подачи станков в качестве передаточного устройства обычно используют передачу винт-гайка качения. Преимуществами передач винт-гайка качения является: 1) возможность полного устранения зазора в резьбе и создания натяга, обеспечивающего высокую осевую жесткость, 2) низкие потери на трение; к. п. д. этих передач достигает 0.95, 3) почти полная независимость силы трения от скорости и очень малое трение покоя, что обеспечивает равномерность движения.

Для упрощения передаточного устройства выберем шаг резьбы винта так, чтобы дополнительного редуктора не требовалось, для этого сопоставим номинальную скорость двигателя максимальной скорости рабочего органа:

КПД муфт принимаю равным 0,98.

Рис. 1. Кинематическая схема электропривода.

Основным параметром при расчёте передачи винт-гайка качения является рабочая часть ходового винта:

м;

Определяем параметры винта, при условии

м;

(однозаходный винт)

Шаг винта сверяем со стандартным рядом, учитывая рекомендации:

мм.

Исходя из параметров винта определяем параметры передачи винт-гайка качения с натягом :

мм;

К.П.Д. винтовой передачи по:

Радиус приведения к валу двигателя по:

м.

Скорость вращения вала двигателя по :

об/мин.

Приведение скорости рабочего органа к валу двигателя сведено в табл.3