Реферат: Автоматизированный электропривод механизма перемещения стола продольно-строгального станка

Министерство общего и профессиональногообразования
Российской Федерации

Уральскийгосударственный профессионально-педагогический университет

Кафедра электрооборудования и автоматизациипромышленных предприятий

КУРСОВАЯ РАБОТА

Предмет: «Автоматизированный электропривод»

Тема: «Автоматизированный электропривод механизма перемещениястола продольно-строгального станка.»

Выполнил:

Студент гр.СОЗ382 КалабинА.А.

Проверил: СусенкоО.С.

г. Сарапул

2001год.

СОДЕРЖАНИЕ

TOC o ВВЕДЕНИЕ… PAGEREF_Toc517278443 h 3

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ… PAGEREF_Toc517278444 h 4

2 ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА… PAGEREF_Toc517278445 h 6

3 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ… PAGEREF_Toc517278446 h 7

3.1 РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ МЕХАНИЗМА… PAGEREF _Toc517278447 h

3.2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ… PAGEREF _Toc517278448 h

3.3 РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ… PAGEREF _Toc517278449 h

3.4 Проверка двигателя по нагреву… PAGEREF _Toc517278450 h

4 ВЫБОР ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ… PAGEREF_Toc517278451 h 18

4.1 ВЫБОР ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ… PAGEREF _Toc517278452 h

4.2 ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА… PAGEREF _Toc517278453 h

4.3 выбор сглаживающего реактора… PAGEREF _Toc517278454 h

4.4 принципиальная электрическая схема силовой части… PAGEREF _Toc517278455 h

5 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА… PAGEREF_Toc517278456 h 23

5.1 РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ… PAGEREF _Toc517278457 h

5.2 Переход к системе относительных единиц… PAGEREF _Toc517278458 h

5.3 структурная схема объекта управления… PAGEREF _Toc517278459 h

6 ВЫБОР ТИПА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ… PAGEREF_Toc517278460 h 27

7 РАСЧЕТ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЯКОРЯ
И ЦЕПИ КОМПЕНСАЦИИ ЭДС ЯКОРЯ… PAGEREF_Toc517278461 h 30

7.1 ВЫБОР КОМПЕНСИРУЕМОЙ ПОСТОЯННОЙ… PAGEREF _Toc517278462 h

7.2 расчет контура регулирования тока якоря… PAGEREF _Toc517278463 h

7.2.1 Расчетная структурная схема контура тока… PAGEREF_Toc517278464 h 30

7.2.2 Передаточная функция регулятора тока… PAGEREF_Toc517278465 h 31

7.2.3 Компенсация влияния ЭДС якоря двигателя… PAGEREF_Toc517278466 h 32

7.2.4 Реализация датчика ЭДС… PAGEREF_Toc517278467 h 33

7.3 Конструктивный РАСЧЕТ… PAGEREF _Toc517278468 h

8 РАСЧЕТ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ… PAGEREF_Toc517278469 h 36

8.1 рАСЧЕТНАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ… PAGEREF _Toc517278470 h

8.2 расчет регулятора скорости… PAGEREF _Toc517278471 h

8.3 конструктивный расчет… PAGEREF _Toc517278472 h

9 РАСЧЕТ ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ… PAGEREF_Toc517278473 h 39

9.1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ… PAGEREF _Toc517278474 h

9.2 расчет параметров Зи… PAGEREF _Toc517278475 h

9.3 конструктивный РАСЧЕТ… PAGEREF _Toc517278476 h

10 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ САР СКОРОСТИ… PAGEREF_Toc517278477 h 42

ЛИТЕРАТУРА… PAGEREF_Toc517278478 h 43

ВВЕДЕНИЕ

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 1

Процесс обработки на продольно строгальном станке

<img src="/cache/referats/9185/image002.gif" v:shapes="_x0000_s4744">
Процесс обработки детали на продольно-строгальном станке поясняет
рис. 1. Снятие стружки происходит в течение рабочего (прямого) хода, приобратном движении резец поднят, а стол перемещается на повышенной скорости.Подача резца производится периодически от индивидуального привода во времяхолостого хода стола в прямом направлении. Поскольку при строгании резециспытывает ударную нагрузку, то значения максимальных скоростей, строгания непревосходят 75-120 м/мин (в отличие от скоростей точения и шлифования 2000м/мин и более). Под скоростью строгания (резания) понимают линейную скорость Uпр перемещения закрепленнойна столе детали относительно неподвижного резца на интервале рабочего ходастола. При этом скорость входа резца в металл и скорость выхода резца изметалла в сравнении со скоростью строгания ограничиваются до 40 % и менее взависимости от обрабатываемого материала, чтобы избежать скалывания кромки.Указанные обстоятельства ограничивают производительность и для ее повышенияостается только сократить непроизводительное время движения: обратный ходосуществляется на повышенной скорости Uоб> Uпр, апускотормозные режимы при реверсе принимают допустимо минимальной продолжительности.Хороший эффект в этом дает двухдвигательный привод. Он должен быть управляемымпо скорости, поскольку для различных материалов (в соответствии с технологиейобработки и свойствами материалов) используются различные оптимальные илимаксимально допустимые скорости строгания; кроме того, движение характеризуетсяразличными скоростями на разных интервалах времени рабочего цикла, высокойчастотой реверсирования с большими пускотормозными моментами. Применяют двух- иодно-зонное управление скоростью. 
1 <img src="/cache/referats/9185/image004.gif" v:shapes="_x0000_s4733">
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 2

Кинематическая схема механизма

<img src="/cache/referats/9185/image005.gif" " " v:shapes="_x0000_s4734">
Таблица SEQ Таблица * ARABIC 1

Исходные данные

Условные обозначения

Значение

Усилие резания

170000 Н

Скорость рабочего хода

Vпр

0,4 м/с

Скорость обратного хода

Vобр

0,8 м/с

Масса стола

15000 кг

Масса детали

mд

23000 кг

Радиус ведущей шестерни

rш

0,25 м

Длинна детали

Lд

4 м

Путь подхода детали к резцу

Lп

0,2 м

Путь после выхода резца из металла

Lв

0,15 м

Коэффициент трения стола о направляющие

0,06

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 механизмаперемещения 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 электроприводав типовых режимах.

Требования к электроприводу:

1.

•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). Пониженнуюскорость принять: Vпон = 0,4·Vпр

2.

3.

4.

5.

2

Заданным требованиям соответствуетрегулируемый электропривод с двигателем постоянного тока независимоговозбуждения и замкнутой по скорости системой автоматического регулирования. Вкачестве управляемого преобразователя выбираем реверсивный тиристорный преобразователь.Такой электропривод обеспечивает высокие показатели качества регулирования скорости,высокую точность и быстродействие надежность, простоту в наладке иэксплуатации. Регулирование скорости принимается однозонным (управлениеизменением напряжения якоря двигателя при постоянном потоке возбуждения).Система управления электроприводом реализуется на аналоговой элементной базе.

33.1

Для предварительного выбора двигателя построим нагрузочнуюдиаграмму механизма (график статических нагрузок механизма) Расчет времениучастков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняемприблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгонов и замедлений(суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен).

Пониженная скоростьвхода резца в металл (принимается):

Vпр — скорость рабочего хода (Vп= 0,4 м/с, см. таб. 1)

Усилие перемещениястола на холостом ходу:

mс — масса стола (mс = 15000кг, см таб. 1);

mд — масса детали (mд = 23000кг, см таб. 1);

g — ускорениесвободного падения (g = 9,81 м/с2);

μ — коэффициент трения стола о направляющие (μ= 0,06, см таб. 1).

Усилие перемещениястола при резании:

Fz — усилие резания (Fz = 170000 Н, см. таб. 1).

Время резания(приблизительно):

Lд — длинна детали (Lд = 4 м,см. таб. 1);

Время подхода детали крезцу (приблизительно):

Lп — длинна подхода детали к резцу (Lп= 0,2 м, см. таб. 1);

Время прямого ходапосле выхода резца из детали (приблизительно):

Lв — путь после выхода резца из металла (Lв= 0,15 м, см. таб. 1);

Время возврата стола(приблизительно):

Vобр — скорость обратного хода.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 3

Нагрузочная диаграмма механизма.

Время цикла(приблизительно):

Fхх = 22,37

tп = 1,25

-Fхх = — 22,37

Fр = 192,37

F (КН)

Fр

Fхх

tр = 10

tв = 0,94

tобр = 5,44

tц = 17,63

tр (с)

3.2

При расчете мощности двигателя полагаем, что номинальнойскорости двигателя соответствует скорость обратного хода стола (наибольшаяскорость механизма), т.к. принято однозонное регулирование скорости,осуществляемое вниз от номинальнойскорости. Ориентируемся на выбор двигателя серии Д, рассчитанного наноминальный режим работы S1 и имеющего принудительную вентиляцию.

Эквивалентное статическоеусилие за цикл:

Расчетная мощностьдвигателя:

Кз — коэффициент запаса (примем Кз= 1,2);

ηпN — КПД механических передач при рабочей нагрузке.

Выбираем двигатель Д816 по [2]. Номинальные данные двигателяприводятся в таб. 2.

Таблица SEQ Таблица * ARABIC 2

Данныевыбранного двигателя

Параметр

Обозначение

Значение

Мощность номинальная

150000 Вт

Номинальное напряжение якоря

UяN

220 В

Номинальный ток якоря

IяN

745 А

Номинальная частота вращения

ηN

480 об/мин

Максимальный момент

Мmax

8040 Нм

Сопротивление обмотки якоря

Rя0

0,0059 Ом

Сопротивление обмотки добавочных полюсов

Rдп

0,0032 Ом

Температура, для которой даны сопротивления

20˚С

Момент инерции якоря двигателя

Jд

16,25 кг·м2

Число пар полюсов

рп

Допустимая величина действующего значения переменной составляющей тока якоря отнесенная к номинальному току (коэффициент пульсаций)

kI(доп)

0,15

Двигатель данной серии не компенсированный, имеетпринудительную вентиляцию и изоляцию класса Н.

Для дальнейших расчетов потребуется ряд данных двигателя,которые не приведены в справочнике. Выполним расчет недостающих данныхдвигателя.

Сопротивление цепиякоря двигателя, приведенное к рабочей температуре:

kт — коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (kт= 1,38 для изоляции класса Н при пересчете от 20˚С).

Номинальная ЭДС якоря:

Номинальная угловаяскорость:

Конструктивнаяпостоянная, умноженная на номинальный магнитный поток:

Номинальный моментдвигателя:

Момент холостого ходадвигателя:

Индуктивность цепиякоря двигателя:

С — коэффициент(для некомпенсированного двигателя С= 0,6)

3.3

Для проверки выбранного двигателя по нагреву выполнимпостроение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (без учетаэлектромагнитных переходных процессов). Для построения нагрузочной диаграммыпроизведем расчет передаточного числа редуктора, приведение моментовстатического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, примемдинамический момент и ускорение электропривода с учетом перегрузочнойспособности двигателя.

Передаточное числоредуктора:

Момент статическогосопротивления при резании, приведенный к валу двигателя:

Момент статическогосопротивления при перемещении стола на холостом ходу, приведенный к валудвигателя:

Пониженная скорость,приведенная к валу двигателя:

Скорость прямого хода,приведенная к валу двигателя:

Скорость обратногохода, приведенная к валу двигателя:

Суммарный моментинерции привода:

<img src="/cache/referats/9185/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1072">, где

δ — коэффициент, учитывающий момент инерции полумуфт, ведущей шестерни и редуктора(δ принимаем равным 1,2).

Модуль динамическогомомента двигателя по условию максимального использования двигателя поперегрузочной способности:

<img src="/cache/referats/9185/image104.gif" v:shapes="_x0000_i1074">, где

k — коэффициент,учитывающий перерегулирование момента на уточненной нагрузочной диаграмме(построенной с учетом электромагнитной инерции цепи якоря). Принимаем k =0,95.

Ускорение валадвигателя в переходных режимах:

Ускорение стола впереходных режимах:

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 12 интервалов. Сначаларассчитываем интервалы разгона и замедления электропривода, затем интервалыработы с постоянной скоростью.

Интервал 1. Разгондо пониженной скорости.

Продолжительностьинтервала 1:

Путь, пройденныйстолом на интервале 1:

Момент двигателя наинтервале 1:

Интервал 4. Разгонот пониженной скорости до скорости прямого хода.

Продолжительностьинтервала 4:

Путь, пройденныйстолом на интервале 4:

Момент двигателя наинтервале 4:

Интервал 6. Замедлениеот скорости прямого хода до пониженной скорости.

Продолжительностьинтервала 6:

Путь, пройденныйстолом на интервале 6:

Момент двигателя наинтервале 6:

Интервал 9.Замедление от пониженной скорости до остановки.

Продолжительностьинтервала 9:

Путь, пройденныйстолом на интервале 9:

Момент двигателя наинтервале 9:

Интервал 10.Разгон до скорости обратного хода.

Продолжительностьинтервала 10:

Путь, пройденныйстолом на интервале 10:

Момент двигателя наинтервале 10:

Интервал 12. Замедлениеот скорости обратного хода до остановки.

Продолжительностьинтервала 12:

Путь, пройденныйстолом на интервале 12:

Момент двигателя наинтервале 12:

Интервал 2. Подход детали к резцу с постоянной скоростью.

Путь, пройденный столом на интервале 2:

Продолжительность интервала 2:

Момент двигателя на интервале 2:

Интервал 8. Отход детали от резца с постоянной скоростью.

Путь, пройденный столом на интервале 8:

Продолжительность интервала 8:

Момент двигателя на интервале 8:

Интервал 3. Резание на пониженнойскорости

Путь, пройденный столом на интервале 3 (принимается):

Продолжительность интервала 3:

Момент двигателя на интервале 3:

Интервал 7. Резание на пониженнойскорости

Путь, пройденный столом на интервале 7 (принимается):

Продолжительность интервала 7:

Момент двигателя на интервале 7:

Интервал 5. Резание на скорости прямогохода

Путь, пройденный столом на интервале 5 (принимается):

Продолжительность интервала 5:

Момент двигателя на интервале 5:

Интервал 11. Возврат со скоростьюобратного хода

Путь, пройденный столом на интервале 11:

Продолжительность интервала 11:

Момент двигателя на интервале 5:

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 4

Тахограмма и нагрузочная диаграмма электропривода механизма перемещения стола
продольно-строгального станка.

Ω

Ωпон

-Ωобр

М1

М2

М4

М5

М6

М7

М8

М9

М10

М11

М3

М12

t10

t11

t12

Тахограмма

Нагрузочная диаграмма

<img src="/cache/referats/9185/image230.gif" v:shapes="_x0000_s1636 _x0000_s1637 _x0000_s1638 _x0000_s1639 _x0000_s1640 _x0000_s1641 _x0000_s1642 _x0000_s1643 _x0000_s1644 _x0000_s1645 _x0000_s1646 _x0000_s1647 _x0000_s1648 _x0000_s1649 _x0000_s1650 _x0000_s1651 _x0000_s1652 _x0000_s1653 _x0000_s1654 _x0000_s1655 _x0000_s1656 _x0000_s1657 _x0000_s1658 _x0000_s1659 _x0000_s1660 _x0000_s1661 _x0000_s1662 _x0000_s1663 _x0000_s1664 _x0000_s1665 _x0000_s1666 _x0000_s1667 _x0000_s1668 _x0000_s1669 _x0000_s1670 _x0000_s1671 _x0000_s1672 _x0000_s1673 _x0000_s1674 _x0000_s1675 _x0000_s1676 _x0000_s1677 _x0000_s1678 _x0000_s1679 _x0000_s1680 _x0000_s1681 _x0000_s1682 _x0000_s1683 _x0000_s1684 _x0000_s1685 _x0000_s1686 _x0000_s1687 _x0000_s1688 _x0000_s1689 _x0000_s1690 _x0000_s1691 _x0000_s1692 _x0000_s1693 _x0000_s1694 _x0000_s1695 _x0000_s1696 _x0000_s1697 _x0000_s1698 _x0000_s1699 _x0000_s1700 _x0000_s1701 _x0000_s1702 _x0000_s1703 _x0000_s1704 _x0000_s1705 _x0000_s1706 _x0000_s1707 _x0000_s1708 _x0000_s1709 _x0000_s1710 _x0000_s1711 _x0000_s1712 _x0000_s1713 _x0000_s1714 _x0000_s1715 _x0000_s1716 _x0000_s1717 _x0000_s1718 _x0000_s1719 _x0000_s1720 _x0000_s1721 _x0000_s1722 _x0000_s1723 _x0000_s1724 _x0000_s1725 _x0000_s1726 _x0000_s1727 _x0000_s1728 _x0000_s1729 _x0000_s1730 _x0000_s1731 _x0000_s1732">
3.4

Для проверки двигателя по нагреву используем методэквивалентного момента. Используя нагрузочную диаграмму находим эквивалентныйпо нагреву момент за цикл работы привода. Для нормального теплового состояниядвигателя необходимо, чтобы эквивалентный момент был не больше номинальногомомента двигателя.

Эквивалентный моментза цикл

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Исследование помехоустойчивого канала передачи данных методом имитационного моделирования на ЭВМ

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Разработка компенсационного стабилизатора напряжения на базе операционного усилителя (ОУ). Разработка цифрового логического устройства

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Радиовещательный приемник КВ диапазона

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Усилитель мощности широкополосного локатора

29 Августа 2013