Материал: Проектирование электропривода промышленных механизмов. Фролов Ю.М
отношением максимальной Vmax и минимальной Vmin линейными скоростями движения и достигает D=30 /5/.
Режим работы электропривода – продолжительный, с частыми реверсами.
Предъявляемым требованиям достаточно полно соответствуют приводы постоянного тока. Они обладают широким диапазоном регулирования скорости с довольно жесткой механической характеристикой. В целях получения широкого диапазона скоростей вращения необходимо осуществлять двухзонное управление электродвигателем: по полю двигателя и по току якоря.
Нагрузочная диаграмма и тахограмма механизма передвижения стола
Расчет усилий и скоростей рабочей машины осуществляют в соответствии с выполнением технологического режима. Участок перед врезанием, когда двигатель работает вхолостую, принимают равным пяти процентам от длины стола
= 0,05·L. |
(1.5) |
Процесс врезания происходит при минимальной скорости Vmin , а
далее осуществляется разгон привода до скорости резания Vрезания. Рассчитаем время работы станка на отдельных участках нагрузочной
диаграммы при различных режимах резания.
Черновая обработка. Прямой ход
Время разгона стола до скорости врезания Vmin
t |
Vmin |
, |
(1.6) |
|
|||
1 |
адоп |
|
|
|
|
||
где адоп – допустимое линейное ускорение м/с 2.
Время прохождения расстояния =0,05·L
t2 |
0,05 L |
. |
(1.7) |
|
|||
|
Vmin |
|
|
Время движения стола при резании с Vmin
t3 |
L 0,05 L 2 |
. |
(1.8) |
|
|||
|
Vmin |
|
|
Время движения стола с Vmin после выхода резца из заготовки
t4 t2 .
Время, необходимое для снижения скорости до 0 t5 t1 .
Черновая обработка. Обратный ход
Время разгона стола до скорости обратного хода Vобр после реверса
t6 Vобр . адоп
Расстояние, проходимое столом за время t1 при разгоне до скорости Vmin
|
|
|
|
а |
t 2 |
|
||||
|
|
S1 |
|
|
|
доп |
1 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Следовательно, ход стола |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
2 S1 |
L |
|
2 . |
|
|||||
Время замедления стола до Vmin |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
t8 |
Vобр |
Vmin |
. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
aдоп |
|
|
|
|
|
|||
Расстояние, проходимое столом за время t8 |
|
|
|
|||||||
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
||
S8 |
Vобр |
Vmin |
. |
|
|
|||||
|
2 адоп |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
Расстояние, проходимое столом за время t6 |
|
|
|
|||||||
|
|
а |
t 2 |
|
|
|
|
|
||
S6 |
|
доп |
6 |
|
|
. |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расстояние, проходимое столом с скоростью Vобр |
||||||||||
S7 |
S S6 |
S1 |
l S8 . |
|||||||
Время прохождения столом расстояния S7
t7 
S7 .
Vобр
(1.9)
(1.10)
(1.11)
(1.12)
(1.13)
(1.14)
(1.15)
(1.16)
Время движение стола после реверса с Vmin t9 t2 .
Время снижения скорости стола от Vmin до 0
t10 t1 .
По полученным данным построим тахограмму (рис. 1.4 ), где
t1’=t1; t2’=t1’+t2; t3’=t2’+t3; t4’=t3’+t4; t5’=t4’+t5; t6’=t5’+t6; t7’=t6’+t7; t8’=t7’+t8; t9’=t8’+t9; t10’ =t9’+t10=tчернц.цикла .
Чистовая обработка. Прямой ход
Время разгона стола от 0 до Vmin
|
|
|
t11 |
t1 . |
|
|
|
|
Время движения стола с минимальной скоростью Vmin |
|
|||||||
|
|
t12 |
t2 . |
|
|
|
|
|
Время разгона стола до скорости чистовой обработки Vmax |
|
|||||||
|
|
t |
|
Vmax |
|
Vmin |
. |
(1.17) |
|
|
|
|
|
||||
|
13 |
|
адоп |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
Расстояние, проходимое столом за время t13 |
|
|||||||
|
|
|
2 |
Vmin |
2 |
|
|
|
S13 |
Vmax |
|
. |
|
(1.18) |
|||
|
2 адоп |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
Расстояние, проходимое столом со скоростью Vmax |
|
|||||||
S14 S |
2 |
S1 |
2 l 2 S13 . |
(1.19) |
||||
Время прохождения расстояния S14 |
|
|
|
|
||||
|
|
t |
|
S14 |
. |
(1.20) |
||
|
|
|
|
|||||
|
14 |
|
Vmax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время замедления стола от Vmax до Vmin |
|
|||||||
|
|
t15 |
t13 . |
|
||||
Время движения стола с минимальной скоростью Vmin |
|
|||||||
|
|
|
t16 |
t12 |
|
|
|
|
Время снижения скорости стола от Vmin до 0
t17 t11 .
Чистовая обработка. Обратный ход
Тахограмма обратного хода чистовой обработки аналогичны обратному ходу черновой обработки.
По полученным данным построим тахограмму чистовой
обработки (рис. 1.5), где: t11’=t11; t12’=t11’+t12; t13’=t12’+t13; t14’=t13’+t14; t15’=t14’+t15; t16’=t15’+t16; t17’=t16’+t17; t18’=t17’+t6;
t19’=t18’+t7; t20’=t19’+t8; t21’=t20’+t9; t22’ = t21’+t10=tчист.цикла .
Определение усилий для построения нагрузочной диаграммы
При расчетах нагрузочной диаграммы статический момент нагрузки при врезании и резании принимают постоянным. Все силы рассчитывают по модулю.
Вертикальная составляющая усилия резания вычисляется по формуле /5/
Fy 0,4 Fz max . |
(1.21) |
Сила трения при движении стола по направляющим при резании
Fтр( рез ) (Gст Gдет ) 
Fy 
, (1.22)
где – коэффициент трения стола о направляющие, для тяжелых станков = 0,07.
Сила трения при движении стола по направляющим на холостом
ходу
Fтр( хх ) |
(Gст |
Gдет ) |
. |
(1.23) |
Тяговое усилие при резании |
|
|
|
|
Fтяг( рез ) |
Fz max |
Fтр( рез ) . |
(1.24) |
|
Сила трения при обратном ходе
Fтр(обр) Fтр( хх ) .
Регулирование скорости от Vmin до граничной скорости Vгр
осуществляется при постоянном моменте, а увеличение скорости с Vгр
до Vmax происходит при постоянной мощности. Принимают Vгр в
диапазоне (20 - 25) м/мин.
Найдѐм усилие резания при чистовой обработке
F |
Fz max Vгр |
. |
(1.25) |
|
|||
zччис |
Vmax |
|
|
|
|
||
Рассчитаем динамическое усилие, обусловленное массами стола и детали при разгоне и торможении привода стола
F |
Gст Gдет |
a . |
(1.26) |
|
|||
дин |
g |
доп |
|
|
|
|
Определим силы, действующие на каждом участке технологического процесса:
F1 Fдин Fтр( хх ) ;
F2 F4 F7 F9 F12 F16 Fтр( хх ) ;
F3 Fтяг ;
F6 Fдин Fтр( хх ) F1 ;
F11 F1 ;
F5 Fдин Fтр( хх ) ;
F8 F10 F17 F5 ;
F13 Fzччис Fдин Fтр( рез ) ;
F14 Fzччис Fтр(тез ) ;
F15 Fzччис Fтр(тез ) Fдин .
Силы, действующие при обратном ходе чистовой обработки, такие же, как и при черновой обработке.
По полученным данным построим нагрузочные диаграммы при черновой (рис. 1.4) и чистовой обработке (рис. 1.5).
Расчет предварительной мощности электропривода
Вычислим эквивалентную мощность за технологический цикл обработки детали. Для этого рассчитаем мощность на отдельных временных участках тахограмм:
1) 0…t1 Разгон до Vmin
P |
(F1 |
) |
Vmin |
. |
(1.27) |
|
|
|
|||
1 |
3 |
|
|
|
|
|
n |
|
|||
|
|
|
|
||
2) 1…t2 Равномерное движение с Vmin