Автоматизированный электропривод продольнострогательного станка
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Российский государственный профессионально-педагогический университет
Кафедра электрооборудования и автоматизации промышленных предприятий
КУРСОВАЯ РАБОТА
Предмет: "Автоматизированный электропривод"
Тема: "Автоматизированный электропривод механизма перемещения стола продольно-строгального станка."
Выполнил:
Проверил:
Екатеринбург
2008
ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................... 3
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ................................................................................. 4
2 ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА........................................................... 6
3 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ......................................... 7
3.1 РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ МЕХАНИЗМА....................... 7
3.2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ.......................................... 9
3.3 РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ....................... 11
3.4 Проверка двигателя по нагреву................................................................ 17
4 ВЫБОР ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ................................... 18
4.1 ВЫБОР ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ................................. 18
4.2 ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА........................................... 18
4.3 выбор сглаживающего реактора.............................................................. 20
4.4 принципиальная электрическая схема силовой части............................. 21
5 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 23
5.1 РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ................... 23
5.2 Переход к системе относительных единиц.............................................. 24
5.3 структурная схема объекта управления.................................................... 26
6 ВЫБОР ТИПА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ.................. 27
7 РАСЧЕТ КОНТУРА
РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЯКОРЯ
И ЦЕПИ КОМПЕНСАЦИИ ЭДС ЯКОРЯ...................................................... 30
7.1 ВЫБОР КОМПЕНСИРУЕМОЙ ПОСТОЯННОЙ.................................... 30
7.2 расчет контура регулирования тока якоря............................................... 30
7.2.1 Расчетная структурная схема контура тока........................................... 30
7.2.2 Передаточная функция регулятора тока................................................ 31
7.2.3 Компенсация влияния ЭДС якоря двигателя........................................ 32
7.2.4 Реализация датчика ЭДС....................................................................... 33
7.3 Конструктивный РАСЧЕТ........................................................................ 33
8 РАСЧЕТ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ............................. 36
8.1 рАСЧЕТНАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ........................................................................................................................ 36
8.2 расчет регулятора скорости..................................................................... 36
8.3 конструктивный расчет............................................................................ 37
9 РАСЧЕТ ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ.............................................. 39
9.1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ................ 39
9.2 расчет параметров Зи............................................................................... 40
9.3 конструктивный РАСЧЕТ........................................................................ 40
10 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ САР СКОРОСТИ................... 42
ЛИТЕРАТУРА................................................................................................ 43
ВВЕДЕНИЕ
|
Процесс обработки детали на продольно-строгальном станке поясняет рис. 1. Снятие стружки происходит в течение рабочего (прямого) хода, при обратном движении резец поднят, а стол перемещается на повышенной скорости. Подача резца производится периодически от индивидуального привода во время холостого хода стола в прямом направлении. Поскольку при строгании резец испытывает ударную нагрузку, то значения максимальных скоростей, строгания не превосходят 75-120 м/мин (в отличие от скоростей точения и шлифования 2000 м/мин и более). Под скоростью строгания (резания) понимают линейную скорость Uпр перемещения закрепленной на столе детали относительно неподвижного резца на интервале рабочего хода стола. При этом скорость входа резца в металл и скорость выхода резца из металла в сравнении со скоростью строгания ограничиваются до 40 % и менее в зависимости от обрабатываемого материала, чтобы избежать скалывания кромки. Указанные обстоятельства ограничивают производительность и для ее повышения остается только сократить непроизводительное время движения: обратный ход
осуществляется на повышенной скорости Uоб > Uпр, а пускотормозные режимы при реверсе принимают допустимо минимальной продолжительности. Хороший эффект в этом дает двухдвигательный привод. Он должен быть управляемым по скорости, поскольку для различных материалов (в соответствии с технологией обработки и свойствами материалов) используются различные оптимальные или максимально допустимые скорости строгания; кроме того, движение характеризуется различными скоростями на разных интервалах времени рабочего цикла, высокой частотой реверсирования с большими пускотормозными моментами. Применяют двух- и одно-зонное управление скоростью.
.
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Рисунок 2. Кинематическая схема механизма
Таблица 1
Исходные данные
Исходные данные
Условные обозначения
Значение
Усилие резания
Fz
40000 Н
Скорость рабочего хода
Vпр
0,4 м/с
Масса стола
mc
4000 кг
Масса детали
mд
7000 кг
Радиус ведущей шестерни
rш
0,25 м
Длинна детали
Lд
4,2 м
Отношение обратной скорости к рабочей скорости
Кобр
2
Отношение пониженной скорости к рабочей скорости
Кпон
0,4
Путь подхода детали к резцу
Lп
0,2 м
Путь после выхода резца из детали
Lв
0,15 м
Коэффициент трения стола о направляющие
μ
0,07
КПД механической передачи при рабочей нагрузке
ηпN
0,95
КПД механических передач при перемещении стола на холостом ходу
ηпхх
0,5
Задание к проекту:
Для механизма перемещения стола продольно-строгального станка выбрать тип электропривода, выполнить выбор электродвигателя и его проверку по нагреву и перегрузке, выбрать силовой преобразовательный агрегат, силовой трансформатор и реакторы, выполнить расчет элементов системы автоматического управления электроприводом, выполнить компьютерное моделирование системы автоматизированного электропривода в типовых режимах.
Требования к электроприводу:
1. Обеспечение работы механизма по следующему циклу:
• подход детали к резцу с пониженной скоростью;
• врезание на пониженной скорости;
• разгон до рабочей скорости прямого хода;
• резание на скорости прямого хода;
• замедление до пониженной скорости перед выходом резца;
• выход резца из детали;
• замедление до остановки;
• разгон в обратном направлении до рабочей скорости обратного хода;
• возврат стола на холостом ходу со скоростью обратного хода;
• замедление до остановки (стол возвращается в исходное положение). Пониженную скорость принять: Vпон = 0,4·Vпр
2. Обеспечение рекуперации энергии в тормозных режимах.
3. Разгоны и замедления должны проходить с постоянством ускорения. Обеспечение максимально возможных ускорений в переходных режимах.
4. Статическая ошибка по скорости при резании не должна превышать 10%.
5. Ограничение момента электропривода при механических перегрузках.
2 ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Заданным требованиям соответствует регулируемый электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения и замкнутой по скорости системой автоматического регулирования. В качестве управляемого преобразователя выбираем реверсивный тиристорный преобразователь. Такой электропривод обеспечивает высокие показатели качества регулирования скорости, высокую точность и быстродействие надежность, простоту в наладке и эксплуатации. Регулирование скорости принимается однозонным (управление изменением напряжения якоря двигателя при постоянном потоке возбуждения). Система управления электроприводом реализуется на аналоговой элементной базе.
