Электропривод на производстве

      Содержание  

     Введение.                  

1. Технологическое описание механизма
2. Расчет усилий в механизме возникающих при различных режимах работы.
3. Построение нагрузочной диаграммы механизма, предварительный выбор мощности двигателя.
4. Построение уточненной нагрузочной диаграммы, проверка выбранного электродвигателя.
5. Построение механических, электромеханических характеристик двигателя в четырех квадрантах.
6. Расчет переходных процессов , электродвигателя за цикл работы.
7. Проверка выбранного электродвигателя.
8. Проектирование системы управления электроприводом.

Литература. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Введение 
 

     Автоматизация и электрификация всех отраслей народного хозяйства приводит к облегчению труда рабочих. Примерами простейшего привода является ручной привод, конный привод (где усилия человека заменены тяговой силой животных). На смену им пришел механический привод от ветряного двигателя, от водяного колеса и турбины, паровой машины, двигателя внутреннего сгорания и от электрического двигателя, который постепенно занял главенствующее место.

Автоматизированным электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенных для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. В электроприводе основным элементом, непосредственно преобразующим электрическую энергию в механическую, является электрический двигатель, который чаще всего управляется при помощи соответствующих преобразовательных и управляющих устройств с целью формирования статических и динамических характеристик электропривода, отвечающих требованиям производственного механизма.

Разнообразные электроприводы с точки зрения способов распределения механической энергии можно разделить на три основных типа: групповой электропривод; индивидуальный и взаимосвязанный (многодвигательный).

По степени управляемости электропривод может быть: нерегулируемый, регулируемый, программно-управляемый, следящий, адаптивный.

Можно классифицировать электроприводы и  по роду передаточного устройства. В этом смысле электропривод бывает: редукторный, безредукторный.

По уровню автоматизации можно различать:

- неавтоматизированный электропривод, в котором управление ручное; в настоящее время такой привод встречается редко, преимущественно в установках малой мощности бытовой и медицинской техники и т. п.;

- автоматизированный электропривод, управляемый автоматическим регулированием параметров;

- автоматический электропривод, в котором управляющее воздействие вырабатывается автоматическим устройством без участия оператора.

Два последних  типа электропривода находят применение в подавляющем большинстве случаев.

     Наконец, по роду тока применяются электроприводы постоянного и  переменного тока.

     Задачей курсового проекта является разработка автоматизированного электропривода стола продольно-строгального станка, работающего по системе тиристорный преобразователь частоты – асинхронный двигатель (ПЧ-АД). 
 
 

1.  Технологическое  описание механизма 
 

     Продольно-строгальные  станки являются разновидностью металлообрабатывающих  станков и широко применяются  на машиностроительных и других промышленных предприятиях. Обработка деталей  на этих станках производится путем линейного перемещения детали относительно неподвижного резца. Деталь закрепляют на столе станка, который может совершать прямые и обратные ходы. Во время прямого (рабочего) хода стола резец снимает стружку с детали, во время обратного (холостого) хода стол возвращается в исходное положение, а резец сдвигается на величину подачи. Для повышения производительности станка скорость обратного хода делают больше скорости прямого, для обеспечения срока службы резца и качества обработки вход и выход резца из детали осуществляется при пониженной скорости стола.

     Большинство производственных механизмов можно  разделить на две группы: нереверсивные  механизмы длительного режима работы и реверсивные механизмы циклического действия, работающие в динамических режимах. Последние это в первую очередь механизмы подъемно-транспортных машин и некоторых обрабатывающих станков. Технологические процессы производственных механизмов связаны с преодолением сил сопротивления на соответствующих участках линейного перемещения или преодолением моментов сопротивления при вращательном движении. При этом рабочие процессы механизма выполняются в общем случае при различных линейных (или угловых) скоростях.

Продольно-строгальный  станок предназначен для обработки  деталей с наибольшей массой детали при скорости рабочего хода , пониженная скорость стола . Масса , длина обрабатываемой детали .  Максимальное усилие резания . Коэффициент трения стола о направляющие , к.п.д. передачи . Передаточное отношение от двигателя к столу: . Кинематическая схема привода станка приведена на (рис.1.).

       Электропривод стола работает в режиме периодических  реверсов. Поэтому продолжительность разгонов и торможений стола оказывает существенное влияние на производительность станка. С целью повышения производительности пуски и реверсы двигателя следует осуществлять за возможно короткое время. Этого достигают соответствующим управлением (форсировкой) источника питания двигателя. 

Рис.1. Электропривод стола продольно- строгального станка:

           1- электродвигатель;

      2- редуктор;

          3- реечная шестерня;

           4- стол. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.  Расчет усилий в механизме возникающих при различных режимах работы 
 

       Предварительно  мощность двигателя определяется по мощности рабочего (прямого) хода стопа , которая рассчитывается по максимальному тяговому усилию , максимальной скорости прямого хода :

               (1)

       где - К.П.Д. передачи, в среднем = 0,6 0 7.

     Тяговое усилие определяется по формуле:

            ,   (2)

     где - вертикальная составляющая усилия при резании, кН;

        - веса  детали и стола, Н/т.

              ,  (3)

     где  -ускорение свободного падения, равное 9,8м/с²;

              -масса, т.

     Часто применяют выражение:

              .                                             (4)

            Определим, по формуле (3), вес детали и стола:

        ,

        .

      Определим, формулы (2) и (4), тяговые усилия холостого хода и резания:

       

       

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Построение  нагрузочной диаграммы  механизма, предварительный  выбор мощности двигателя

 

       В заданном продольно-строгальном станке деталь закрепляют на столе станка, который может совершать прямые и обратные ходы. Во время прямого  хода стола резец до подхода к детали работает на холостом ходу в течение времени , после снимает стружку с детали ( ) и снова выходит на холостой ход до конца стола ( ), во время обратного (холостого) хода ( ) стол возвращается в исходное положение, а резец сдвигается на величину подачи. И процесс повторяется снова.

       Рис.2. Нагрузочная диаграмма механизма.

       Рассчитаем  статические мощности на валу двигателя.

       Для холостого хода:

       

       Для режима резания:

       

       Определим через передаточное число требуемую частоту вращения двигателя:

       Рассчитаем  длительность протекания режимов работы :

                                                             (5) 

где - пройденные длины, м, скорости, м/мин, соответственно в -ом режиме.

       

       

       

       Время цикла  состоит из суммы пауз и работы ,с: 

              . (6) 

        .

       Так как времени пауз нет, продолжительность  включения (ПВ) составляет 100%.

       Угловая скорость двигателя:

       Статический момент , Нм, определим по формуле:

              . (7)

       В режиме холостого хода:

       

       В режиме резания:

       

       По  полученным данным строим нагрузочную диаграмму (рис.2.).

       По  нагрузочной диаграмме определим  эквивалентный момент , Нм:

              . (8)

    

      Так как ПВ_ф=100% соответствует стандартному ПВ_ст , то не требуется пересчитывать , соответствующий ПВ_ф, на момент , который будет соответствовать выбранному стандартному ПВ_ст ,т.е. .

      Определим расчетную мощность , Вт:

             , (9)

где  - коэффициент учитывает дополнительный нагрев двигателя за время переходных процессов, который не учтён при предварительном выборе мощности двигателя.