Реферати українською » Промышленность, производство » Розрахунок електроприводу головного руху вертикального сверлійно-фрезерно-росточного напівавтомата 243ВМФ


Реферат Розрахунок електроприводу головного руху вертикального сверлійно-фрезерно-росточного напівавтомата 243ВМФ

>МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

>Донецькийелектрометалургійнийтехнікум

>КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

>ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

КП. 5.090231.01. . .00. ПЗ

Проектскладається із:

>пояснювальної записки нааркушах

>графічноїчастини на 1аркуші

Проектрозробив

(>підпис, дата)

>Керівник проекту

(>підпис, дата)

2009 р.


>ЗМІСТ

>ВВЕДЕННЯ

1ЗАГАЛЬНАЧАСТНА

1.1 Коротка характеристика вертикальносверлійно-фрезерно-росточногонапівавтомата243ВМФ

1.2Вимоги щопред'являються до приводу головного руху

1.3Описсхемиелектроприводумеханізму головного рухуверстата243ВМФ2

2РОЗРАХУНКОВАЧАСТИНА

2.1Вибірдвигуна йрозрахунок йогомеханічних характеристик.

2.2Розрахунок,вибір йперевірка силовоготиристора.

2.3Розрахунокпараметрівсхемиуправління

2.4Аналізсистемиелектроприводу настійкість.

>НОРМАТИВНІЗАСЛАННЯ

СПИСОКВИКОРИСТАНИХДЖЕРЕЛ


>ВСТУП

 

>Сучаснеметалообробнеобладнання –цевисокорозвинутімашини. Законструкцією йпризначеннямважкознайти болеерізноманітнімашини ніж металорізальніверстати .

>Створенняоптимальноїконструкціїсучасного металорізальноговерстата,можливо лише уразіавтоматизаціїпроектування,оскількитрадиційний метод ручногопроектуваннязабезпечуєлишестворенняпрацездатнихконструкцій, але й неоптимальних. яквідомо,заручного методурозрахунку йконструювання деталей йвузлівверстатів,робитьсянизькоспрощень й невраховуютьсяусіфактори, нерозглядаютьсяусіважливіваріантиконструкції .Застосуванняелектроннихобчислювальних машин (>ЄОМ)даєзмогузбільшитикількістьфакторів, котрірозглядаються йдаєможливістьдосягтиоптимальнихрішень. Алібажанийефектдосягається внаслідокдіалогу конструктора,якійволодієдостатнімзнанням вобластірозрахунку йконструюванніверстатів, йЕОМоскількицедастьзмогурозглянутизначнукількістьваріантів йвибратиоптимальнірозміри йконструкцію.

>Під годинустворення новихверстатіввикористовуютьсядосягненняверстатобудівельноїпромисловості йнауковихдосліджень, атакожсуміжних областейтехніки.Наприклад, наконструкціюверстатавпливаєстворення новихтипівелектродвигунів (>високомоментних,регулюваннях),поява новихдатчиківположення ,вдосконаленняелектрогідравлічної йоптичноїапаратури ,створення новихметодівкерування відспеціалізованихЕОМ таінших.

>Новостворювальніверстатимають бутисуспільнодоцільними ,технічно йелектричновдосконаленні,економічними тощо.Вдосконалюваннясучаснихверстатів виннезабезпечуватипідвищенняшвидкостіробочіх йдопоміжнихрухів.Застосуваннякомпозиційнихматеріалів длярізальнихінструментівдаєзмогу ужесьогодніреалізовуватишвидкостірізання до 1500-2000м/хв., ашвидкістьустановочнихпереміщень до 20-30м/хв..

Узв’язкузізменшенням величинпартійвиробів ,збільшеннямгнучкості таскороченнямтермініввиконаннязамовленьпереосмислюється запитанняусієїверстатобудівельноїпромисловості, атакожстворюється новавиробничастратегіящодокомплексноїобробки.Наприклад,токарні багатоцільовіверстатиоснащуютьсяіншимзахватнимшпинделем,якийрозташованийнапроти головного. Такз’являєтьсяможливістьзавершенняобробкидеталі із боцівідрізання заодночасного початкуобробкинаступноїдеталі.Стійкоютенденцієюєінтеграціяфрезерної,зубонарізної,стругальної,свердлильної, таіншоїобробки утехнологічнутокарнукомірку.Системи годинниковогопрограмногокерування (ППК) такимиверстатамидаютьможливістькерувати5-ма …>10-макоординатнимиосями(аінколи й понад).

>Вимоги досучаснихметалоріжучихверстатівреалізуєтьсябільшоюмірою задопомогоюелектроприводу.

>Багатоцільовіверстатизабезпечуютьвисокийступіньточностіобробки деталей йпродуктивність запостійністютехнологічних баз щодаєзмогупідвищуватиточністьвзаємногорозташуванняобробленихповерхонь.[1]


1.ЗАГАЛЬНАЧАСТИНА

 

1.1 Коротка характеристика вертикальносверлійно-фрезерно-росточногонапівавтомата243ВМФ

>Верстати,оснащені ЧПУ йпристроємавтоматичноїзміниінструменту,призначені дляпослідовноговиконання великого числарізнихтехнологічнихоперацій безпереустановленнязаготівок,називаютьбагатоцільовими(МВ) .Завдякитакоїконструкціїверстатівістотноскорочуєтьсядопоміжний годину приобробці йзберігаєтьсямобільність до переналагодження .Продуктивністьбагатоцільовихверстатів в 3-8разів вищий, ніжуніверсальнихверстатів.Допоміжний годинузменшуєтьсязавдякиавтоматичнійзмініінструменту,високійшвидкостіпозиціонуванняробочихорганівверстата надопоміжних ходах (15м/хв.),скороченню годинипуску-зупинки йреверсування призастосуваннівисокомоментних малоінерційнихдвигунівпостійногоструму,наладціінструменту нарозмір позаверстатом,виключеноконтрольнихоперацій й т.д. Усучаснихверстатах годину переналагодженняще болеезменшуєтьсяунаслідокзастосуваннязміннихінструментальнихмагазинів із напередналагодженим нарозмірріжучимінструментом.ХарактерніособливостіМВнаступні :оснащеність великим числомріжучихінструментів,високаконцентраціяоперацій (>чорнових, напівчистових йчистових ),зокрематочіння,розточування,фрезерування,свердлення,зенкерування,розгортання,нарізуваннярізьб, контрольякостіобробки й ін.;високаточністьвиконаннячистовихоперацій (>6-7-йквалітети ).МВоснащуютьпозиційними чиконтурнимиУЧПУ,якізабезпечуютьбезступеневихрегулюванняподачі йчастотиобертання. Для системуправлінняхарактернірозвиненасигналізація,цифроваіндикаціяположеннявузлівверстата,різніформи адаптивногоуправління.

>МВ -це в основномуодношпиндельніверстати ізревольверними йшпиндельними головками .Звичайно наМВобробляютькомплекти деталей, щойдуть назбіркувузла чимашини.Приводи головного рухуповиннізабезпечуватирегулюванняшвидкостей в широкомудіапазоні (>Rn=50/100, аіноді й до 200),враховуючивелике числорізнохарактернихобробок, щовиконуються набагатоцільовихверстатах.Максимальна частотаобертаннядосягає =3000/4000 ().Переважно вприводах головного рухувикористовуютьдвигунипостійногоструму ізтиристорним Управлінням іздвома -трьомамеханічними сходами, аіноді й без них [2].

У курсовомупроектірозробляєтьсяелектропривод головного руху вертикальногосверлійно-фрезерно-розточувальногонапівавтомата243ВМФ.Верстатпризначений длякомплексноїобробки заготовок невеликих йсередніхрозмірів припідходіінструменту із одного боці . Наверстаті можнапроводитисвердлення,зенкерування,цекування,чорнове йчистоверозточування,напівчистове йчистовефрезерування йнарізуваннярізьбленнямітчиками .Верстатпобудований набазікоординатний -розточувальноговерстата ймаєкласточності У :забезпечуєвідхиленнявідстанейміж осямиобробленихотворів 0,016 мм,відхиленнядіаметруотворів 0,01 мм. Най-більшийдіаметрсвердлення 25 мм,найбільшийдіаметррозточування 160 мм;розміриробочоїповерхні столу (ширина Хдовжина)320Х560 мм; числоінструментів вмагазині 30; число частотобертання шпинделя 21;межі частотобертання шпинделі 40-2500 ; числоступенів подач 30;межі подач по координатахХ’,Y’,Z 3,15-2500мм/мін;швидкістьшвидкогопереміщення по вісях координатX’,Y’,Z3000мм/хв.;габаритнірозміриверстата 1590 Х 1640 Х 2620 мм. Компонування,основнімеханізми йрухи уверстаті.Верстатмаєвертикальну компонування й показань налистіграфічноїчастини. Настанині 1закріплена стійка 2. Уверхнійчастиністійкирозміщенийпривід головного руху -обертання шпинделя й редуктор подач покоординаті Zгільзи шпинделя. По тихий, щовертикальнимнаправляють встійціпереміщається голівка, шпинделі,4(настановнепереміщення). Настійціукріплениймагазин3,зякогоавтооператор переноситиінструмент в держак.Верстат обладнаньхрестовимкоординатним столом5.По щогоризонтальнимнаправляєстанинипереміщаються в поперечному напрямкусанчата (подача покоординаті Y’), аподовжньому напрямку по тихий, щонаправляютьсанчат -стіл (подача покоординатіX’)[3].

>Кінематикаверстата показано на (мал.1).Головний рух древко VIIодержує від асинхронногоелектродвигуна М1 (>Р=2.2 кВт;n=1430 ) через двохремінноїваріаторvar,триступінчату коробкушвидкостей йзубчато-ремінну передачуz=31-31.Привідхиленнішвидкості призаданоюпрограмоютахогенераторBRдасть команду навключення асинхронногоелектродвигуна (>Р=0.08 кВт;n=1390 ),який череззубчаті паріz=17-49,25-49 йгвинт XIII ізкрокомР=5 ммзміститьвісьрухомихдисківваріатора, що йзрадить йогопередавальне ставлення.Варіаторзабезпечуєрегулюванняшвидкості (1:4)усередині шкірного ізтрьохдіапазоніводержуванихперемиканням блоку Б1 й умуфти . Привключеннімуфти віделектромагнітупостійногострумуЭ1одержуютьверхнійдіапазонобертання,оскільки рух із валу III на вал Vпередається череззубчато-ремінну передачуz=30-30,минувшизнижуючипередачі. Дванижнідіапазони древкоодержує приперемиканні блоку Б1 (муфтавідключена )двомаелектромагнітамипостійногоструму (насхемі не показано).Шпиндельверстата 8 (мал.2)розміщений вгільзі 7 наспеціальнихвисокоточнихпідшипникахзатискінструменту скидатися від пакетутарілчастих пружин 3 щодіють наінструмент задопомогоюшомполу 2,сполученого ізбайонетним замком 1.Зусилля пружинрегулюєтьсягайкою4.Зуб планки 5,взаємодіючи ззубчатим колесом 6,закріпленим нашомполі 2,перешкоджаєвипадковому поворотубайонета. Коли крутити момент від шпинделі доінструментупередаєтьсяповідцямирозташованого наторці шпинделя .

>Привідобертанняшомполупризначений длярозтиснення йзатисканнябайонетного замкушомполу ізінструментом вкрайньомуверхньомуположеннігільзи, аобертанняінструменту уразінеспівпаданняпровіднихшпонокінструменту й шпинделі под годинуавтоматичноїзміниінструменту.Привідшомполуздійснюється від асинхронногоелектродвигунаМ3 (>Р=0.25 кВт;n=2700 ) черезчерв'ячний редукторz=1-30 привключеніймуфті .Двигунвключається покомандімікроперемикача,розташованого намагазині, лише вположенніавтооператора подшпинделем.Муфта -запобіжна .

>Привід подачгільзи шпинделя йпереміщення голівки, шпинделя,здійснюється віделектродвигунапостійногострумуМ4 (>Р=0.37 кВт;n=3000 ).>Гильзаодержуєпереміщення черездвоступінчатий редукторz=20-40,z=16-48-40-48 йгвинткочення XVIII ізкрокомР=6 мм,якийсполучений ізповзуномпереміщеннягільзи . Для забезпеченнясамогальмування парігвинт-гайкакочення привіджиманніінструменту служитигальмо.

>Переміщення голівки, шпинделі,здійснюється відшліцьового валу XVI через втулку XIX й привключеніймуфті черезчерв'ячну паруz=1-34 (муфтазапобіжна ) йрейкову передачу.Муфтавключається відмеханізмузатиску голівкигільза й дерево одночасно . Привідключенні голівка, шпинделя,зупиняється, а валпродовжуєперемішатисяздійснюючиробочу подачу . На валу XVIIвстановленийкруговийфотоелектричний датчик іздискретністю0,01мм,якийздійснює контрольпереміщеньгільзи й голівки, шпинделя .

>Швидкістьшвидкогопереміщення голівки, шпинделі,визначиться ізвиразу

Голівка йгільзазрівнянніпротивагами.

>Позиціонування зазаданоюпрограмоюздійснюєтьсяподовжнімпереміщенням столу йпоперечнимпереміщеннямсолазак віделектродвигунівпостійногострумувідповідноМ5 йМ6 (>Р=0,37 кВт;n=3000 ). Рухпередається череззубчатіременіz=23-49,двізубчаті парі начервячно-рейковіпередачі із модулемm=10 мм.Подовжня подача столу взагальномувиглядівизначається ізвиразу

>Вимірювальнігвинтивідліково-вимірювальних системкінематичнозв’язаними ізприводнимичерв'яками через колесоz=22 наприводному волу ХХХподовжньогопереміщення йz=30 на валуХХIV .Відліковавимірювальна системаверстата замкнута ізіндуктивними йфотоелектричними датчиками .Розглянемо принципїї дії наприкладівідліковоїсистеми столу.Точнийгвинт-якір ізпрямокутнимрізьбленнямХХХIIIіндуктивного датчикаІДпов'язаний ізпереміщеннямробочого органу черезчерв'ячно-рейкову передачу, вал ХХХ,конічні паріz=22-22,z=22-22, колесадиференціалаz=40,z=50,z=108 й колесоz=106.Виникаючий припереміщенні сигнал трояндузгодженнясприймається блокомуправління СУ, щодаєкомандиелектродвигунуМ7 типуРД-09 (>Р=0,01 кВт;n=1200 ).Двигун,зменшуючи сигналрозузгодженнядовертаєгвинт-якірХХХIII через передачуz=34-68,диференціал й колесоz=106відліковогогвинта.Унаслідокзворотнього зв'язкугвинт-якіробертається одночасно рухуробочого органу.Відліккута поворотукута якоря проводитисякруговимфотоелектричним датчикомФД.Виникаючий уфотодіодахелектричнийструмперетворитьсяелектроннимпристроєм ПУ вімпульсисприйманілічильникомімпульсівСІ. Шахімпульсівфотоелектричного датчикавідповідає 0,001 ммпереміщенняробочого органу (дискретністьвідліку).Лічильникімпульсівформує в числовомувиглядіповнуінформацію про величинупереміщенняробочого органу йуправляєвідповідноелектродвигуномМ5 приводу подач столу.Затиск голівки, шпинделі, столу,санчат йгільзиздійснюєтьсяавтоматично запрограмою відасинхроннихелектродвигунів через рядзубчатих передач (насхемі непоказані).

>Механізмавтоматичноїзміниінструментускладається ізінструментального магазину йавтооператора із приводом.Механізмзручнорозташований дляобслуговування, годинузміниінструментускладаєблизько 5 з. Циклзміниінструменту. Магазин под годинуобробкиподаєінструмент впозиціюзавантаження-вивантаження.Автооператорповертається,захоплюєінструмент,виносить його із магазину йперекидає доположення, колиосі шпинделя йінструментупаралельні.Гільза й голівка, шпинделі,переміщаються уверхнєположенняконтрольованемікроперемикачами; шомполвіджимаєінструмент, але йвінзалишаєтьсяпоки вбайонетном замку.Автооператорзахоплюєвідпрацьованийінструмент, уцей моментпочинаєобертатися шомпол йінструментзвільняється з замку,автооператор рухом внизвитягуєінструмент із шпинделі.Потімавтооператорповертається на 180 йвставляєчерговийінструмент в древко.Даліавтооператорздійснює усірухи взворотнійпослідовності,вставляючивідпрацьованийінструмент всвоєкубло.Одночасновідбуваєтьсязатиск новогоінструменту вшпинделі. Ос-кільки шомполобертається, то зубінструментузападає вбайонет, а щоведутьвиступи шпинделі - впазиінструментальногооблямовування.Інструментфіксується вшпинделі, а шомползамикаєбайонетний замок йзупиняється.Спеціальна схема контролюперевіряєположенняінструменту вшпинделі. Магазинвиконаний увигляді барабана ізвтулками, в котрівстановлюютьінструмент.Втулкиоберігаютьхвостовикиоблямовувань від пилку йгрязі.Облямовуваннякріпляться вмагазині задопомогою пружин. З барабаномкінематичнопов'язані трикодові диски,пелюстки якіпроходятькрізьпрорізибезконтактнихкінцевихвимикачів,закріплених накорпусі.Вихіднісигналивимикачів,закодованідвійково-десятковомукоді,забезпечуютьвибірпозиції барабана,тобтокодуєтьсякубло магазину.Обертання магазинуздійснюється віделектродвигунаМ8 (>Р=0,18 кВт;n=2800 ) черезчерв'ячну передачуz=1-24,гвинт-вал XXX VII,зубчату паруz=51-34,передачіz=2-30,z=50-165, й вал XL, наякомурозташований магазин.Рівняннякінематичного балансузапишемо ізумови, що за оборотгвинта-валуXXXVII магазинобернеться на 1крок (1/30 обороту),оскільки вмагазині 30позицій: 51/34 2/30 50/165=1/30

Приотриманнікоманди напошукінструментупочинаєобертатисячерв'ячне колесоz=24 ізвнутрішнімрізьбленням. При цьому валXXXVIIпереміщаєтьсяуздовжсвоєїосівліво чиуправозалежно віднапрямуобертання до тихийпір,покифіксатор 1 невийде ізподовжнього пазакуркулька К1. При цьомугвинт-валпочнепереміщатися восьовому напрямку до тихийпір,поки неспрацюємікроперемикач, щодає команду назупинкуелектродвигуна.Автооператор за циклзміниінструменту виненвиконатинаступнірухи: поворот,осьовепереміщення йперекидання.ВіделектродвигунаМ9 (>Р=0,12 кВт;n=2760 черезчерв'ячну паруz=-60,зубчаті паріz=20-30-157одержуєобертання валXLIV із сидячими наньомукуркулькамиК2, К3,К4. Накожномукулачку дискового типуєзамкнутікриві, щовизначаютьпереміщенняавтооператора.Від кулачкаК2 задопомогоюштовхача черезвал-рейкуXLV,рейкове колесоz=28 йзубчату паруz=59-36автооператорповертаєтьсянавколоцентральноїосіLII. Про ткуркулька К3 через рейку йрейкове колесоz=27, валXLVII, колесаz=67-67-46одержуєобертанняпорожнистий вал L,який задопомогоюрейкового колесаz=46переміщає рейку модулемm=1,5 йвідповідноавтооператоруздовжосіLII.КулачокК4 черезштовхач, рейку йрейкове колесоz=27, валXLVIII й колесаz=31-43-43-58здійснює поворотавтооператора на 900 (>перекидання).

1.2Вимоги, щопризначені доелектроприводумеханізму головного руху

>Вимоги доелектроприводів й системуправлінняверстатамивизначаютьсятехнологієюобробкиконструктивнимиможливостямиверстата йріжучогоінструменту.Основнимитехнологічнимивимогамиє забезпечення:найширшого колатехнологічнихрежимівобробки ізвикористаннямсучасногоріжучогоінструменту;максимальноїпродуктивності;найбільшоїточностіобробки;високоїчистотиоброблюваноїповерхні;високогоступеняповторюваностірозмірів деталей воброблюваній партії (>стабільності). [4]

>Задоволення всім, ііншимвимогамзалежать від характеристикверстата йріжучогоінструменту,потужності головного приводу йелектромеханічнихвластивостейприводів подач й системуправління.Потужність щорозвивається прирізанні,визначаєтьсяшвидкістюрізання йзусиллямрізання.

Дляприводів головного рухунайбільшраціональнимєспосібрегулюванняшвидкості ізпостійноюпотужністю,оскільки великимшвидкостямрізаннявідповідаютьменшізусиллярізання, аменшимшвидкостям -великізусилля.

>Діапазонрегулюваннячастотиобертаннявизначається межамишвидкостейрізання йдіаметрівоброблюванихвиробів. Цевизначаться тім що науніверсальнихверстатахможутьоброблятисядеталі ізрізнихматеріалів йрізнихрозмірів,зокремарізнихдіаметрів. Дляобробкивиробіводнаковихдіаметрів ізрізнихматеріалівнеобхідно забезпечитивизначенийдіапазонрегулюванняшвидкостірізання.

Увисокоавтоматизованихверстатах ізчисловимпрограмним Управлінням (ЧПУ)функції, щовиконуютьсяелектроприводом головного руху,значноускладнені.Крімстабілізаціїчастотиобертання, присилових режимахрізання потрібен забезпеченнярежимівпозиціонуванняшпінделя приавтоматичнійзмініінструменту йвиробництві легкихдовбальних йстругальнихробіт, атакожможливістьнарізуваннярізьблення якмітчиками то йрізцями. Цеобов’язково Веде до збільшенняпотрібногодіапазонурегулюваннячастотиобертання. Так, принеобхіднійточностіпозиціонування шпинделя 0,1 ймаксимальнійчастотіобертаннядвигуна 3000-5000об./хв.Сумарнийдіапазончастотиобертання винен бути не менше10000.Електромеханічнийспосібрегулюванняшвидкості (>частотиобертання) дляприводів головного рухуєнайбільшперспективним.Необхіднийтехнологічнийдіапазонрегулюванняшвидкості шпинделі ізпостійноюшвидкістю,рівний 20-50 при двохступеневоюкоробкоюшвидкостей. Нашвидкостяхнижче заномінальнихрегулюванняздійснюється ізпостійним моментом. Таким чином,виходитьдвозначнерегулюванняшвидкості. Приневеликійпотужності головного приводузастосовуютьоднозначнерегулюванняшвидкості ізпостійним моментом.Стабільність роботи приводухарактеризується перепадомчастотиобертання призмінінавантаження,напругиживлячоїмережі,температуринавколишньогоповітря йт.п.[5]

>Відмітноюособливістю головного приводу длявисокоавтоматизованихверстатів із ЧПУєнеобхідністьзастосування реверсивного приводунавіть в тихийвипадках, коли затехнологієюобробки непотрібен реверс.Вимога забезпеченняефективногогальмування й подгальмування призниженічастотиобертання й режимомпідтримкипостійноїшвидкостірізання приводити донеобхідностізастосування реверсивного приводу ізметоюотриманняпотрібноїякостіперехіднихпроцесів.

Урядісвердлильнийверстатів потрібенотриманнявисоких частотобертаннядвигунів. Убагатошпиндельнихсвердлильнихверстатах,призначених длясвердленнядрукарськоїплатнітакожпотрібнеотриманнявисоких частотобертання 6-60000об/хв.Отримання такихвисоких частотобертанняможливо шляхомзастосуванняремінноїпередачі, щопідвищує, віддвигуна ізчастотоюобертання 3000об/хв. чивисокошвидкіснихдвигунів. Упершомувипадкувикористовуютьсякороткозамкнуті АТ ізчастотоюживленнямережі 50 гц.Такерішеннязастосовується припотужності до 2-3 кВт йчастотіобертання кола до 18 тис.об/хв. Призастосуваннівказаного типу приводу начастотиобертання понад 20000об/хв.виходить несприятливеспіввідношеннядіаметрівшківів надвигуні йшпинделі. Кутобхватуременемшківа нашпинделівиявляється недостатнім дляпередачінеобхідноїпотужності.Використання іншого типу приводу ізвисокошвидкіснимдвигуном -електрошпинделем, на валуякогокрепетьсяріжучийінструмент,дозволяєодержатинайбільшраціональнуконструкціюмеханізму головного руху.Проте лишеспрощенняконструкції головного приводу невирішуєзадачіістотногопідвищенняпродуктивності роботи йякостіобробки наверстатах. Дотеперішнього годині набільшостіверстатів длязміничастотиобертання коламінявсяелектрошпиндель. На одномуверстатівикористовувалися дочотирьохзміннихелектрошпинделів ізрізниминомінальними частотамиобертання.

>Застосуваннярегульованого приводу ізелектрошпинделемдозволяєзберегтинезмінноюшвидкість.забезпечуєтьсяотриманняоптимальнихрежимів шляхомрегулюванняшвидкостірізання.

1.3Описсхемиелектроприводумеханізму головного рухуверстата243ВМФ2

>Функціональна схемаелектропривода головногомеханізмуверстата243ВМФ2 показано нааркушіграфічноїчастини.

>Силовачастинаміститьголовнийелемент «>тиристорнийперетворювач» (ТП). ТПпідключається доживлячоїмережі задопомогою трансформатора.Трансформаторназивається таким, що «>узгоджує»оскільки дляузгодженнязмінноїнапругимережі йпостійноїнапругидвигуна .Окрім цого трансформаторобмежуєструм короткогозамикання йзнижуєшвидкістьзміниструму в тиристорах.Зменшуєвпливмережі йіншихджерел на роботу приводу.

ТПзібраний посхемі «>трифазнанульова». Присумісномууправлінніперша групатиристорів працюєвипрямлячами,а другаінвертором. У схемах ізсумісним Управлінням вгрупахтиристорів й трансформатораможливізрівняльніструми котріминувшинавантаженняможутьдосягатинебезпечних длятиристоразначень,для їхньогообмеження включеньзрівняльнийдросельміж груптиристорів. Длязахистутиристоріввикористовуємо «>запобіжник» - захист відструму й «>RC-ланцюг»- відперенапруження.Запобіжникиповинні бутишвидкодіючі,плавкі,володіючіструмообмежувальноюдією.Струмогодинназахисна характеристикашвидкодіючогозапобіжника винна бутиузгоджена ізперевантажувальноюхарактеристикоютиристора, таким чиномщоб годинуплавлення йвідключеннязапобіжника булименші за тієї година заперебігуякогонаступаєруйнуваннятиристора.Захист задопомогоюRC-ланцюжківзастосовується як відвнутрішніх то й відзовнішніхперенапружень .Такожє захист вкотушцізбудженнядвигуна вякійможевідбутися оббривши поля. Дляусуненняобриву полявикористовується датчикструмуRS2,якийвідстежуєструм щопротікає покотушцізбудження йвідправляє сигнал черезаналогово-цифровийперетворювач (>АЦП) напристрій числового йпрограмногоуправління (>ПЧПУ).Обмотказбудженняпідключена засхемою «>однофазнамостова»зібраної надіодах.Послідовно із якорем включеньзгладжуючийдросель,якийзгладжуєпульсаціювипрямленоїнапруги й тім самимпокращує роботудвигуна.

Схемарегулюваннявиконана за принципомпідлеглогорегулювання. Системауправлінняскладається із регуляторашвидкості, регулятораструму й системаімпульсно-фазовогоуправління (>СІФУ). Регуляторшвидкостівиконується задопомогоюопераційногопідсилювача й резисторавключеного вланцюгзворотнього зв'язку.Датчикомшвидкостієтахогенератор (>BR)вбудований вдвигун . Сигнал навиході регуляторашвидкостіпорівнюється із сигналомзворотнього зв'язку поструму йпоступає на регуляторструму. Регуляторструмускладається ізопераційногопідсилювача ізрезистором й конденсаторомувімкненим уланцюгзворотного зв'язку. Зсиловоїчастини задопомогою (>RS) датчикаструмуподається сигнал на регуляторструмуякий.

>СІФУвиконує 3функції:

>формуєімпульс;

>визначає кутвідхиленнятиристора (>чим понад кут тімнапруга, щовипрямляється, менше;чим менше кут тімнапруга, щовипрямляється, понад);

>подає данийімпульс навідповіднийтиристор;

>ВиходиСІФУзалежать відвибраноїсхемиподачіімпульсів . Схемауправління, щоуправляють,суміснаозначає навиходіСІФУ якщо такакількістьімпульсів котрірівнозагальнійкількостітиристорівобох груп.

>Данийдвигун працює при запуску врежимізниженоїнапруги,вдіапазоні частот (167-33), длягальмуваннядвигунавикористовується режимдинамічногогальмування й режим реверсудвигуна. Пускдвигуназдійснюється призниженійнапрузі40(В), якувидаєтиристорнийперетворювачвідповідно довиходу ізСІФУкута .Чим менше кут тім

>більшанапругатиристорногоперетворювача,двигунвиходить на

>природну характеристику. Длязупинкидвигунавикористовуємо режимдинамічногогальмування,якийздійснюєтьсявідключеннямякірної обмотки відмережі йзамиканнямїї надинамічнийопір .Щобздійснити реверсдвигунаСІФУперемикаєгрупитиристорів й по цьомуміняєтьсяполярністьнапруги. Регуляторструму й регуляторшвидкостізабезпечуютьрегулюваннячастотиобертання.Параметри регулятораструму й регуляторашвидкостірозраховані по «>технічному оптимуму»перехіднихпроцесів.


2.РОЗРАХУНКОВАЧАСТИНА

>Початковіданні:

>розрахунковапотужність ;

>розрахункова частотаобертання ;

схематиристорногоперетворювача (ТП):трифазнанульова ;

>настроєнняперехідногопроцесу ,’’технічний оптимум’’: 4,3% ;

ставленнямоментівінерціїмеханізму тадвигуна: = 0,62 ;

>коефіцієнтпідсилення ТП: ;

>постійна години ТП: ;

 

2.1Вибірдвигуна йрозрахунок йогомеханічних характеристик

>Двигунвибираю поумові:

Подовіднику[6]вибираюдвигун типу2ПБ132МГУХЛ4: другасерія машинпостійногоструму;закритоговиконання ізприроднимохолоджуванням; ззаввишкиосіобертання 132 мм.; із якоремвеликоїдовжини; ізвбудованимтахогенератором длявикористання впомірномукліматі.

>Номінальніпараметридвигуна:потужність ;

частотаобертання ;

>напруга ;

ККД % ;

>опірякірноголанцюга ;

>опір обмоткизбудження ;

>індуктивність ;

моментінерціїдвигуна ;

>Розрахунокмеханічних характеристиквибраногодвигуназводиться дорозрахунку координатточок,оскількиграфікимеханічних характеристикдвигуна ізнезалежнимзбудженнямєпрямоюлінією, для їхньогопобудовидосить матіркоординати двохточок.

>Вибираємоцікрапки для режиму холостого ходу й для режимуномінальногонавантаження.

>Номінальна частотаобертання

 (1)

>Струмзбудження

 (2)

>Споживанапотужністьдвигуна

 (3)

>Повнийструм


 (4)

>Струм якоря

 (5)

Машинапостійна

 (6)

Момент щообертає

 (7)

Частотаобертання холостого ходу

 (8)

Пускдвигунавідбувається призниженійнапрузі.

>Максимальнийпусковийструм

 (9)

>Пусковазниженанапруга

 (10)

Частотаобертання холостого ходу призниженійнапрузі

 (11)

Режимдинамічногогальмуваннявідбуваєтьсявідключенням обмотки якоря від ТП йзамикання його на .

Моментдинамічногогальмування

(12)

Режимдинамічногогальмуваннязакінчується. Режимпротивовключенняздійснюється зарахунокзміниполярності йвеличининапруги якоря (>змінюютьсягрупитиристорів втиристорномуперетворювачі).

>Максимальний момент

 (13)

>Графікимеханічних характеристикпоказані на (рис. 3)

>Природна характеристика А (0Нм;180,6 ),Б(15,9Нм;167,5 )

>Пускова характеристикаВ(39,8Нм;0 ),>Г(0Нм;32,9 )

>ДинамічнегальмуванняЖ(-39,8Нм;167,5 ),>З(0Нм;0 )

РежимпротивовключенняИ(-39,8Нм;147,7 )

2.2Розрахунок,вибір йперевірка силовоготиристора

>Силовийтиристорвибирається поумові:

ДлявиборутиристоранеобхіднорозрахуватисереднійпрямийIvs йзворотне Uтиристора.

>Середнійпрямийструм

 (14)

>Зворотнянапруга

 (15)

>Силовийтиристорвибираємо подовіднику[7] поумові:


ТиптиристоруТ10-10

Максимальнодопустимийдіючийсереднійструм увідкритомустані:

Максимально припустимапостійназворотнанапруга:

>Ударнийструм увідкритомустані:

>Динамічнийопір увідкритомустані:

Длятрифазноїнульовоїсхемивибранийтиристорперевіряємо врежимі короткогозамикання в силовомуланцюзі. Для цогорозглянемоспрощену схему (рис.4).Напруга навториннійобмотці трансформатора:

 (16)

>Струмвторинної обмотки трансформатора:

 (17)

>Потужністьнавантаження

 (18)

>Повнапотужність силового трансформатора:

 

 (19)

>Застосовуємопотужність короткогозамиканнярівну 3% відповноїпотужності:

 (20)

>Напругу трансформатораприймаєморівною 4% віднапругивторинної обмотки:

 (21)

>Повнийопір короткогозамикання трансформатора, приведень довторинної обмотки:

 (22)

>Активнийопір трансформатора приведено довторинної обмотки:


 (23)

>Індуктивнийопір короткогозамикання приведень до обмотки:

 (24)

>Опірмережі, приведень довторинної обмотки трансформатора:

 (У)

 (25)

>Повнийопірспрощеноїсхемизаміщення:

(26)

>Струм короткогозамиканняспрощеноїсхеми:

(27)


>Перевіряємовибранийтиристор:

>Вибранийтиристорпідходить.

Дляживлення обмоткизбудженнядвигунавикористовуємооднофазнумостову схему

>Діодвибираємо дляоднофазноїмостовоїсхеми поумові

ДлявиборудіоданеобхіднорозрахуватисереднійпрямийIvд йзворотне Uдіода.

>Середнійпрямийструм

 (28)

>Зворотнанапруга

 (29)

>Діодвибираємо подовіднику [8] за умовою:

ТипдіодаКД209А

>Вибранийдіодпідходить.

2.3Розрахунокпараметрівсхемиуправління

>Розрахунокпочинаємо ізвнутрішнього контуруструму.

>Функціональна схема контуруструму показано на (рис 5).

Длярозрахунків усі ланкифункціональноїсхемипредставимо на (рис 6) задопомогоюпередавальнихфункцій (>математично).

>Торт-постійна години регуляторструмувизначається поформулі

 

>Торт =Rот З (30)

>Т1рт -постійна години регулятораструму.

 

>Т1рт =R3 З (31)

>Кu -коефіцієнтпосиленнятиристорногоперетворювача.

>Тu-постійна годинитиристорногоперетворювача.

>Rе-еквівалентнийопірякірноголанцюга

 

 (32)

Ті -електромагнітнапостійна годинидвигуна.

>Передавальнафункціярозімкненого контуруструмурівнатворупередавальнихфункційреальноїсхеми.

 

>Щобпіти відпостійноїТортнеобхіднопідібратипараметри регулятораструму ,таким чином ,>щоб ,>Торт = Ті

 

>Передавальнафункція замкнутого контуруструму

 

>Якістьперехідногопроцесувказаний в завдань «>технічний оптимум». Утехнічномуоптимуміперерегулюваннярівна =4,3% відномінала. Налаштування замкнутого контуруструму натехнічний оптимумвиконується принаступномуспіввідношеннюкоефіцієнтів.

 

Дляреалізаціїсистемиуправліннявибираємо (>уніфікованублокову системурегулювання) ізуніфікованим сигналом.

>Приймаємо сигналзворотнього зв'язку поструму

>Коефіцієнтзворотньогозв’язку поструму :

 

 (32)

>Постійна години регулятораструму

 

 (33)

>Задаємосязначенняммісткості (від 3 до 10мФ)

 

 (34)

>Електромагнітнапостійна години

 

>Торт = Ті

 (35)

 (36)

 (37)

>Розглянемо контуршвидкості.

>Функціональна схема контурушвидкості показано на (рис. 7). Длярозрахунків усі ланкифункціональноїсхемипредставимо на (рис .8) задопомогоюпередавальнихфункцій (>математично).Приймаємо сигналзворотнього зв'язку зашвидкістюUос=8В

>Коефіцієнтзворотнього зв'язку зашвидкістю:

 

 (38)

w перепад частотобертаннядвигуна призмінінавантаження від холостого ходу дономінального

 

 (39)

>Електромеханічнапостійна годинидвигуна

 

 (40)

>Коефіцієнтрегулюванняшвидкості:

 

 (41)

>Відповідно досхеми регуляторашвидкостіRос=200кОм

 

 (42)

 (43)

>Вузолобмеженняструмувиконується нарегуляторішвидкості задопомогоюстабілітронів.Призначеннястабілітронівобмеженняструмудвигуна.

>Значенняобмежуваногоструму

 

 (44)

 

де - >перерегулювання «>технічного оптимуму» =4,3%

 

 

>Напругастабілізації

 

 (45)

 

>Вибираємостабілітрон за каталогом [8].

 

Поумові U>VDUСП

ТипКС482А UСП=9,2 У

2.4Аналізсхемиелектроприводу настійкість

>Проводився задопомогоюлогарифмічнихчастотних характеристик.Передавальнафункціяелектроприводу -цепередавальнафункція замкнутого контурушвидкості.Необхіднопобудуватиграфікилогарифмічноїамплітудноїчастотної характеристики (>ЛАЧХ) йлогарифмічноюфазоючастотної характеристики (>ЛФЧХ).Вісь wпочинається із 1,оскільки вдіапазоні від 0 до 1ЛАЧХ неміняє кутнахилузалишається паралельноосі.Спрощенапередавальнафункціяелектроприводу

 де

>ЛАЧХ при=1L(1)=20lgk ,де До-числітельнашоїпередаточноїфункції

 (46)

>Сполучаюча частота

 (47)

Зкрапки наосі Lпроводимопряму подкутом -20дБ/дк (>першаділянкаЛАЧХ) доперетину ізвертикаллю вточцісопр. ДругаділянкаЛАЧХмає кутнахилу -40дБ/дк.ЛФЧХмаєнаступнийвигляд

 (48)


>Задаючисьзначенням wрозраховуємозначеннярезультатизаносимо втаблицю.

>Таблиця.Дані дляпобудовиЛФЧХ

W, з-1

1 10 45 250 1000 3000

>ГрафікиЛАЧХ йЛФЧХпоказані (див. мал.9). ПографікахЛАЧХ йЛФЧХвизначаєтьсястійкістьсистемиелектроприводу.Стійкість приамплітудівизначається притакійчастоті колиЛФЧХперетинає чиспівпадає ізвіссю . Запасстійкості поамплітудівизначаєтьсявідрізком (>ординатою)міжвіссю частот йL(w) начастоті, колипересікає вісь , . Системастійкаякщо негативна. Запасстійкості пофазівизначається почастотізрізу.Якщовідрізокрозташовується надвіссю система пофазістійка.

 (49)

Системастійка.


СПИСОКВИКОРИСТАНИХДЖЕРЕЛ

1 Програмне управління верстатами і промисловими роботами:учеб. ДляПТУ/Б.Л.Касовский,Ю.Т.Козарев,А.Л.Ковшов та інших. – 2 з., стер. – М.:Вис. шк.,1989.-272с.

2 Власов С.;ГодовичГ.М.;Черпаков Б.І.. Пристрій, налагодження і обслуговування металообробних верстатів іавтоиатических ліній: Підручник для технікумів. – вид. перераб. ідоп. – М.: Машиностроение, 1995.-494с.

3 Локтєва С.Є. Верстати з належним програмним управлінням і промислові роботи: Підручник для машинобудівних технікумів. – вид. перераб.доп. – М.: Машинобудування,1986-320с.

4Бровінській «>електроустаткуванняметалоріжучихверстатів»;

5Довідник поавтоматізірованомуелектроприводу /под. ред.В.А.Елісєєва йВ.А.Шенянського.-М.:енергоатом.видавництво 1983.

6 Довідник з питань електронних машинам :>В.2т./подобщ. Ред.И.П.Копилова іБ.К.КлоковаТ.1.-М.: Енергоатом. вид.1988.-456с.

7 ЗамятінВ.Я. та інших. Потужні напівпровідникові прилади.Тиристори :Довідник /В.Я.Замятин ,>Б.В.Кондратьев,В.М.Петухов. - М.: Радіо ісвязь,1988.-576с.

8 Довідник на допомогу радіо любителю.- М.: Патріот.вип.110.-61с.


Схожі реферати:

Навігація