Рефераты. Автоматизированный электропривод продольнострогательного станка

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

СОДЕРЖАНИЕ

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

Рисунок 1

Процесс обработки на продольно строгальном станке

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

Условные обозначения

Значение

Усилие резания

40000 Н

Скорость рабочего хода

Vпр

0,4 м/с

Масса стола

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

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

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.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5