КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

 по дисциплине «Электромеханические системы»

на тему: «Расчёт автоматизированного электропривода

постоянного тока» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

                                    
 
 
 
 
 

Содержание

Содержание                                                                                                                             2

Введение                                                                                                                                 3

Задание на курсовой проект                                                                                             4

1  Кинематическая  схема привода                 5

2  Приведение  сил и моментов сопротивления               6

3  Выбор двигателя                   7

4  Приведение  моментов инерции и масс                8

5 Функциональная  схема электропривода, выбор схемы  преобразователя                9

6  Расчет параметров  силового   трансформатора                        11

7  Расчет индуктивности   уравнительных  реакторов  и параметров якорной цеп       13

8  Оценка статистической  ошибки регулирования                        15

9  Расчет параметров  отсечки                18

10  Построение  статистической характеристики  электропривода          19

11  Структурная  схема системы автоматического регулирования          21

12  Устойчивость  системы автоматического регулирования                    23

13  Оценка  качества автоматического регулирования            24

14  Принципиальная  схема                 25

Заключение                                                                                                                     26

Список литературы                                                                                                          27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные  данные к проекту:

 

Диапазон регулирования  скорости подачи  D = 20,

Допустимая статическая  ошибка при регулировании скорости  d = 15 %,

Параметры графика  нагрузок привода подачи станка:

P₁ = 6000 Н

P₂ = 7000 Н

P₃ = 8000 Н

 t₁ = 9 с

 t₂ = 32 с

 t₃ = 10 с

Максимальная  скорость подачи  S_MAX = 1600 мм/мин,

Предельные значения сил сопротивления, обусловленные прочностью слабого звена механизма подачи от P_П1= 11000 Н до P_П2= 12000 H. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

      Регулирование скорости является одной из основных проблем привода металлорежущих станков и других производственных машин. Долгое время эта проблема решалась механическим путем, применяя коробки скоростей в приводе главного движения и коробок подач. Трудоемкость изготовления, ограниченное число ступеней переключения и невозможность автоматизации процесса регулирования скорости является главным недостатком такого метода.

     При отсутствии механических передач регулирование  скорости осуществляется главным образом  электрическими методами. Регулируемый электропривод позволяет изменять скорость перемещения исполнительного органа станка в соответствии с управляющим воздействием, вырабатываемым системой программного управления или оператором. Это регулирование должно производиться независимо от сил сопротивления, действующих на электромеханическую систему привода.

     В приводе подачи станков применяют  регулирование с постоянным моментом. Для привода главного движения необходимо регулирование с постоянной мощностью  или двухзонное регулирование.

     Силовые преобразователи являются наиболее специфическими элементами привода  и предназначены для преобразования переменного тока в постоянный ток  регулируемого напряжения. Такие  преобразователи необходимы в цепи якоря регулируемого привода  подачи. В станкостроении применяют электроприводы с управляемыми тиристорными преобразователями.

            
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Кинематическая схема привода

 

   В качестве привода подачи выбираем привод, состоящий из ходового винта, непосредственно  соединенного с валом двигателя.

     Конструктивные параметры ходового  винта:

• шаг винта h = 6 мм,
• диаметр наружный D_н = 30 мм,
• диаметр средний D_ср = 27 мм.

Длина вала 500 мм.

Размер  рабочей поверхности стола: длина   800 мм

                                                                   ширина 200 мм. 

             
 
 
 
 

                         Рис.1.1 Кинематическая схема привода. 
 

          1.1   Определение максимальной частоты вращения двигателя 

      Определяем максимальную частоту вращения двигателя исходя из заданной максимальной скорости и параметров кинематической схемы: 

  (1.1) 

          1.2  Определение минимального значения подачи 

     Определяем минимальное значение подачи с учетом диапазона регулирования:

                                                  (1.2) 

          1.3  Определение минимальной частоты вращения двигателя 

                                                 (1.3) 
 

2 Приведение сил  и моментов сопротивления

 

          2.1 Момент сопротивления на ходовом винте 

                           ,                    (2.1)

- средний диаметр ходового винта, м;

- угол наклона ходового винта;

 - угол трения ходового винта, ;

- коэффициент трения скольжения, для пары сталь-бронза . 

                                                                      (2.2)

                           

 

                                             
 

                              

         2.2 Приведенный к валу двигателя момент сопротивления

 

                                ,                            (2.3)

 - КПД цилиндрической зубчатой передачи.

Т.к. зубчатая передача в выбранном приводе  отсутствует, то: 

                                        

     На основании рассчитанных значений приведенного момента строится

нагрузочная диаграмма: 

                          

                                   Рис.2.1 Нагрузочная диаграмма.

3 Выбор электродвигателя

 

      Выбор электродвигателя производится  методом эквивалентного момента с использованием нагрузочной диаграммы. 

     (3.1) 

 

          По каталогу выбираем двигатель, исходя из условия .

      Выбираем  двигатель ПБВ 132М. 

Технические данные двигателя: 

      Номинальная мощность     Р_H = 2,2 кВт;

      Номинальное напряжение U_H = 53 В;

      Номинальный ток               I_H = 50 А;

      Номинальный момент        M_H = 35 Нм;

      Частота вращения               w_нд = 0,6· 10³ мин ^-1;

      Индуктивность якоря          L_д = 0,42 мГн;

      Момент  инерции                  J_д = 188·10^-3 кгм²;

      Коэффициент передачи двигателя   К_д = 1,185 в^-1с^-1;

      Электромеханическая постоянная времени   Т_д = 14 мс.

      Диаметр выходного вала     D =38 мм

                                                                         
 
 

       где w_нд - номинальная скорость двигателя. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 Приведение моментов  инерции и масс

 

       Считая кинетическую цепь привода абсолютно жесткой, можно принять приведенный к валу двигателя момент инерции как сумму моментов инерции и масс элементов кинематической схемы.

                                   ,                     (4.1)

       - сумма моментов инерции двигателя  и элементов кинематической схемы,  имеющих ту же скорость;

       - момент инерции элементов  привода с учетом передаточного числа; 

       - масса стола, кг;

        - масса заготовки, кг;

        - радиус приведения:

                                                ,                                     (4.2)

- максимальная скорость подачи, м/с;

       - требуемая максимальная скорость двигателя, с^-1. 

                                            .                                  (4.3)