Материал: Проектирование электропривода промышленных механизмов. Фролов Ю.М

достаточно большом коэффициенте усиления определяется стабильностью входного усилителя и датчика скорости - тахогенератора. Именно поэтому в большинстве широкорегулируемых приводов, выпускаемых ведущими зарубежными электротехническими фирмами, применяются высокостабильные входные полупроводниковые усилители и устанавливаются серебряные щетки на тахогенераторе. Порядок величин, характеризующих допустимые нестабильности входного сигнала и сигнала обратной связи, можно определить из следующих рассуждений. В большинстве систем ЧПУ ошибке в 10 мм соответствует сигнал управления приводом, приблизительно равный 10 В. Таким образом, нестабильности сигнала в 1 мВ соответствует ошибка 1 мкм. А так как нестабильность привода подачи является лишь составляющей и общей доле нестабильности позиционирования и обработки, то можно судить об исключительно высоких требованиях к стабильности характеристик регулируемого электропривода.

Электроприводы подач должны обеспечить требуемый режим резания при обработке различных деталей. Значение подач должны обеспечить требуемую шероховатость поверхности, высокую стойкость инструмента, а также производительность станка. На стойкость инструмента большое влияние оказывает скорость резания, а не подача, поэтому при выборе подачи главным является качество обработанной поверхности. Электропривод подач должен обеспечить наибольшие величины ускорений. Это достигается применением быстродействующего привода и снижением приведенного момента инерции механизма подач. При проектировании следует добиваться уменьшения сил в направляющих, в передачах, в опорах и обеспечение плавности перемещения рабочих органов при малых скоростях и скачкообразном изменении скорости; исключение резонансов элементов механизма подач и всей системы электропривода.

Двигатель должен проходить по нагреву для полученной диаграммы нагрузки методом средних потерь для случая асинхронного двигателя и методом эквивалентных значений, если применяется ДПТ с регулированием скорости;

Двигатель должен также проходить по допустимой

кратковременной перегрузке Мmax≤ mдМном, где Мmax- максимально возможный в рабочем цикле момент, Мном -

номинальный момент выбранного двигателя; mд - коэффициент допустимой перегрузки.

На продольно-фрезерных станках привод подачи должен быть реверсивным и обеспечивать широкое регулирование скорости и удовлетворять основным требованиям:

-минимальные габариты двигателя при высоком вращающем моменте; высокая максимальная скорость;

-обеспечение диапазона скоростей подач стола от 10 до 3000 мм/мин;

-значительная перегрузочная способность привода; высокая стабильность характеристик тахогенератора;

-высокое быстродействие и равномерность движения;

-высокая надежность и ремонтопригодность;

-высокая экономичность и малая стоимость.

Как видно из перечисленных, а также многих других требований, совмещение всех их в одном устройстве принципиально невозможно. Поэтому при проектировании электропривода в каждом конкретном случае удовлетворение одним требованиям достигается в ущерб другим /8/.

Нагрузочная диаграмма и тахограмма

Расчет статического момента

Статический момент определяется усилием, передаваемым в направлении подачи при установившемся

движении органа станка. Момент на двигателе от силы резания для передачи рейка-шестерня определяется по формуле

где Fпод – усилие подачи; d – диаметр шестерни; i – передаточное отношение редуктора; - КПД зубчатой

передачи, обычно принимается =0.85 /10/.

При установившемся движении на быстром ходу статический момент равен моменту, создаваемому силами трения.

При черновой обработке статический момент на валу двигателя равен сумме моментов от усилия резания вдоль оси станка и от сил трения в подвижных звеньях механизма

Момент на двигателе от силы резания и от сил трения при чистовой обработке также рассчитывается по (1.88).

Мощность черновой обработки (Вт) равна произведению момента, развиваемого двигателем, на его скорость при черновой обработке

Мощность чистовой обработки равна

Результаты расчетов целесообразно свести в табл. 1.8.

Примерный вид тахограммы и нагрузочной диаграммы работы привода подачи стола за цикл одного чернового и одного чистового прохода представлен на рис. 1.16. Для их построения использованы ранее проведенные расчеты длительности операций процесса фрезерования и соответствующих им величин статических моментов.

Рис. 1.16 Тахограмма и нагрузочная диаграмма работы электропривода продольной подачи:

9 – торможение двигателя; 10 – смена инструмента

Расчет предварительной мощности электродвигателя

механизма подачи

По нагрузочной диаграмме M(t) и тахограмме w(t) в дальнейшем рассчитывается нагрузочная диаграмма P(t). Согласно этим нагрузочным диаграммам определяются эквивалентный момент и эквивалентная мощность. Если двигатель самовентилируемый, то его теплоотдача на отдельных интервалах тахограммы различна. Приближенно зависимость коэффициента ухудшения теплоотдачи от угловой скорости можно считать линейной /9/. По формуле (1.54) определяют коэффициент ухудшения теплоотдачи для каждого режима работы: черновая обработка, чистовая обработка, холостой ход, смена инструмента ( 0 ).

Если привести мощность при угловой скорости

i

(1.91)

С учетом коэффициента ухудшения теплоотдачи скорректируем эквивалентные мощность и момент по формулам: