Главная страница
Культура
Искусство
Языки
Языкознание
Вычислительная техника
Информатика
Финансы
Экономика
Биология
Сельское хозяйство
Психология
Ветеринария
Медицина
Юриспруденция
Право
Физика
История
Экология
Промышленность
Энергетика
Этика
Связь
Автоматика
Математика
Электротехника
Философия
Религия
Логика
Химия
Социология
Политология
Геология

1 техническое задание произвести расчет электропривода многооперационного станка



Скачать 4.17 Mb.
Название1 техническое задание произвести расчет электропривода многооперационного станка
АнкорVecher1111_chernye_brovi_nasopil_-_Kopia.doc
Дата29.03.2018
Размер4.17 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаVecher1111_chernye_brovi_nasopil_-_Kopia.doc
ТипТехническое задание
#18546
страница4 из 4
1   2   3   4
(5.24)



Суммарный момент трения на валу равен:

(5.25)



Момент динамической силы равен:

(5.26)



Момент силы резания равен:

(5.27)



Рабочая скорость при растачивании, приведенная к валу двигателя:

(5.28)



Скорость быстрого хода, приведенная к валу двигателя:

(5.29)



Базовая скорость перемещения:

(5.30)



Угловое базовое перемещение вала двигателя:

(5.31)

Базовое перемещение рабочего органа:

(5.32)



Все необходимые для моделирования величины переведены в относительные единицы. Для удобства расчеты сведены в таблицу 5.2.
Таблица 5.2 – Перевод значений в относительные единицы

Название, размерность

Пояснение

Значение

Расчетная формула

Базовое значение

Результат

Перемещение Si, мм

разгон до Vб.х.

3



27,8 мм

0,1079

замедление до Vраб.

0,0027

0,00009

врезание в деталь

1

0,036

обработка детали

449

16,1511

Момент Мi, Нм

трения

2,03



53,11 Нм

0,0382

силы динамической

5,96

0,1122

силы резания

1,16

0,0218

Скорость перемещения мм/м

быстрый ход

5000



6642,54

мм/мин

0,7527

рабочий ход

238,42

0,0359

Скорость вращения , рад/с

быстрый ход

65,45



87,3 рад/с

0,7497

рабочий ход

3,13

0,0359



Произведем настройку системы электропривода подчиненного регулирования.

В первую очередь настроим регулятор тока (РТ). Для этого обрываем обратные связи по скорости и по ЭДС двигателя и на вход регулятора тока подаем единичный сигнал.

Постоянную времени Т3 подбираем как наибольшую постоянную времени среди Тя, τ, ТП3=0,0012 с).

Постоянная времени Т4:

(5.33)



При Т4=0,0048 запас устойчивости по фазе ∆φ=770. Настроим РТ на ∆φ=450, ∆φ=550, ∆φ=600. Переходный процесс тока якоря представлен на рисунке 5.2.


∆φ=450

∆φ=600

∆φ=550


Рисунок 5.2 – Переходный процесс тока якоря при различных ∆φ
Настраиваем РТ на φ=550,при этом Т4=0,00154 с.

Произведем настройку регулятора скорости (РС). Для этого замыкаем обратные связи по скорости и ЭДС двигателя. Сначала настраиваем пропорциональный канал РС.

Подбираем значение коэффициента РС Крс=1,44. При этом переходный процесс скорости имеет вид, представленный на рисунке 5.3.



Рисунок 5.3 – Переходный процесс скорости двигателя при Крс=1,44
Настраиваем интегральный канал РС. Подбираем Трс таким образом, чтобы не допустить уход РС в насыщение. В результате настройки принимаем Трс=0,00862 с. Запас устойчивости φ=530. При этом переходный процесс скорости имеет вид, представленный на рисунке 5.4.



Рисунок 5.4 – Переходный процесс скорости двигателя при Трс=0,00862 с.
Добавим защиту по току, получим переходный процесс скорости двигателя, представленный на рисунке 5.5.



Рисунок 5.5 – Переходный процесс скорости двигателя с токовой защитой
Н
Кзи=30
астроим задатчик интенсивности. На рисунках 5.6 и 5.7 представлены переходный процесс скорости двигателя и напряжение РС при различных коэффициентах задатчика интенсивности Кзи.


Кзи=10

Кзи=20

Кзи=40


Рисунок 5.6 – Переходный процесс скорости двигателя при различных Кзи

Кзи=10

Кзи=20

Кзи=30

Кзи=40


Рисунок 5.7 – Напряжение РС при различных Кзи


При подборе Кзи следует учитывать максимально допустимую силу. На рисунке 5.8 представлена механическая характеристика электропривода при различных Кзи.


Кзи=70

Кзи=50

Кзи=30


Рисунок 5.8 – Механическая характеристика электропривода при различных Кзи
Настраиваем задатчик интенсивности на Кзи=30.

На рисунке 5.9 представлены переходные процессы скорости двигателя и тока якоря настроенной системы.



Рисунок 5.9 – Переходные процессы скорости двигателя и тока якоря настроенной системы

На рисунках 5.10 и 5.11 представлена реакция скорости двигателя и тока якоря на нагрузку.



Рисунок 5.10 – Реакция скорости двигателя на нагрузку


Рисунок 5.11 – Реакция тока якоря на нагрузку
На рисунке 5.12 представлена механическая характеристика электропривода (зависимость V=f(F) ).



Рисунок 5.12 – Механическая характеристика электропривода (зависимость V=f(F) )
На рисунке 5.13 представлены графики скорости и силы от пути, полученные по модели:


V=f(S)

F=f(S)


Рисунок 5.13 – Графики скорости и силы от пути, полученные по модел

Разгон до скорости быстрого хода показан на рисунке 5.14.


Fmax

Sразгона


Рисунок 5.14 – Разгон до скорости быстрого хода

На рисунке 5.15 представлен процесс торможения до рабочей скорости.


Fmax

Sторможения


Рисунок 5.15 – Процесс торможения до рабочей скорости
На рисунке 5.16 представлен процесс появления силы резания.


Fрезания

S3-4


Рисунок 5.16 – Процесс появления силы резания
Смоделируем «биения» резца при растачивании, добавив в модель синусоидальную составляющую для силы резания. На рисунке 5.17 показана сила резания и скорость, полученные при «биениях» резца.



Рисунок 5.17 – Сила резания и скорость, полученные при «биениях» резца
На рисунке 5.18 представлено влияние «биения» резца при врезании в деталь на механическую характеристику.



Рисунок 5.18 – Влияние «биения» резца при врезании в деталь на механическую характеристику

Как видно из рисунков, при введении в модель синусоидальной составляющей, сила резания вместо постоянного значения 908,57 Н варьируется в пределах от 872,7 Н до 941,52 Н при амплитуде синусоидальной составляющей 3 %. Чтобы уменьшить это «биение», необходимо подобрать материл и форму резца таким образом, чтобы амплитуде синусоидальной составляющей имела как можно меньшее значение.

В таблице 5.2 приведены расчетные параметры привода и параметры, полученные по модели.
Таблица 5.4 – Результаты расчетов

Параметр

Расчетное значение

Практическое значение

Относительная погрешность, %

Скорость быстрого хода Vб.х., мм/мин

5000

5000

0

Рабочая скорость Vраб., мм/мин

238,42

237,42

0,42

Сила резания Рх, Н

912,814

908,57

0,46

Путь разгона до Vб.х., S0-1, мм

3

1,2

150

Путь торможения до Vраб., S2-3, мм

0,0027

0,5

99,46

Путь врезания резца в деталь, S3-4, мм

1

2,99

66,56


Как видно из таблицы 5.4, расчетные и практические значения скоростей и сил практически не расходятся, а значения погрешности расчета пути имеют большее значение. Это можно объяснить тем, что при расчете времени разгона, торможения и врезания в деталь, соответствующие пути принимались случайными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в ходе выполнения курсового проекта был произведен расчет электропривода подачи многооперационного металлорежущего станка.

Были рассчитаны и построены циклограммы и нагрузочные диаграммы работы электропривода, сформирована желаемая механическая характеристика электропривода.

Был произведен выбор передачи винт-гайка по максимальной силе подачи и выбор электродвигателя по номинальному моменту. Приведенная масса винта и двигателя составила 511,1 кг, при этом масса консоли составляет 2032,8 кг. Выбранный двигатель был проверен по длительно и кратковременно возможным перегрузкам.

Затем была составлена структурная схема электропривода, произведен расчет его параметров, и на их основе составлена модель привода в программе «VisSim».

С помощью данной модели была настроена система управления электроприводом и произведена оценка работы полученного привода.

При настройке контура тока получили время переходного процесса тока якоря при подаче на вход системы единичного сигнала tпп=0,006 с с перерегулированием σ=12,8%. При необходимости возможно уменьшить время переходного процесса до tпп=0,0058 с, но тогда возрастет перерегулирование системы до σ=21,3%.

При настройке контура скорости и задатчика интенсивности (Кзи=30) было получено время переходного процесса скорости двигателя tпп=0,036 с при максимальной силе Fmax=7155 Н. (Fmax по ТЗ=7500 Н). Возможно уменьшить время переходного процесса до tпп=0,034 с (при Кзи=50), но при это максимальная сила возрастет до Fmax=7810 Н. При выборе Кзи следует определить, что важнее: быстрота отработки скорости или ограничение действующей силы.

По графику скорости и силы были получены практические параметры скоростей и сил, совпадающие с расчетными (относительная погрешность не более 0,46%). Погрешность между расчетными и практическими значениями пути разгона, торможения и врезания в деталь составила практически 100%. Это можно объяснить тем, что при расчете времени разгона, торможения и врезания в деталь, соответствующие пути принимались случайными.

Полученная модель электропривода позволяет оценить надежность и точность работы привода. Так, например, возможно более точно определить участки разгона, торможения и врезания в деталь. Модель позволяет оценить колебания скорости подачи и силы резания при врезании в деталь. Так, сила резания вместо расчетного значения 912,814 Н колеблется в пределах от 872,7 Н до 941,52 Н. Скорость колеблется в пределах 1,5%. Также модель позволяет определить ограничения по току, получить механическую характеристику привода и по ней оценить силы, действующие в приводе.

Таким образом, полученный электропривод соответствует намеченным параметрам и допускает некоторую их вариацию при настройке системы управления под определенный режим работы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. 496 стр., ил.

2. Кочергин А.И. Конструирование и расчёт металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для вузов. – Мн.: Выш. шк., 1991. – 382 с.: ил.

3. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Т. 2 / Под общ. ред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 688 с.: ил.

4. Усынин Ю.С. Системы управления электроприводов: Учеб. пособие. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001.-358 стр.

5. Электрический привод: учеб.пособие / В.В. Москаленко. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 368 стр.




№ Документа

Дата

Подпись

Изм

Лист

Лист

140604.2012.886.09.00. ПЗ


1   2   3   4
написать администратору сайта