Разработка автоматизированного электропривода подачи металлорежущего станка
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?х и шевронных колес, малыми силами переключения. Недостатки - в необходимости выключения и притормаживания привода при переключении скоростей. Коробки скоростей с фрикционными муфтами в отличие от коробок с кулачковыми муфтами обеспечивают плавное переключение передач на ходу. Кроме недостатков, присущих коробкам с кулачковыми муфтами, они характеризуются также ограниченным передаваемым крутящим моментом, большими габаритными размерами, пониженным КПД и др. Несмотря на это, коробки применяют в станках токарной, сверлильной и фрезерной групп. Коробки скоростей с электромагнитными и другими муфтами, позволяющими применять дистанционное управление, используют в различных автоматах и полуавтоматах, в том числе станках с ЧПУ. Для унификации привода главного движения таких станков отечественное станкостроение выпускает унифицированные автоматические коробки скоростей (АКС) семи габаритных размеров, рассчитанные на мощность 1,5 - 55 кВт; число ступеней скорости 4-18. Коробки подач различают по видам используемых механизмов с зубчатыми передачами, служащих для настройки подач: со сменными колесами при постоянном расстоянии между осями валов; с передвижными блоками колес; со встроенными ступенчатыми конусами (наборами) колес и вытяжными шпонками; нортоновские (с накидной шестерней); с гитарами сменных колес. Для получения коробок подач с заданными характеристиками их часто конструируют, используя одновременно несколько перечисленных механизмов.
1. Кинематическая схема привода
При выборе кинематической схемы привода надо стремиться к максимальному приближению источника движения к исполнительному органу. В приводе подачи для преобразования вращательного движения в поступательные наиболее часто используется пара винт-гайка. Ходовой винт может быть соединён с валом двигателя непосредственно соединительной муфтой (СМ) (рис. 1), через механическое передаточное устройство (МПУ) (рис.2). Конструктивные параметры ходового винта шаг h=6мм, диаметр наружный DH=36мм, диаметр средний DCP=33мм выберем [1] таблице приложения 1. Длина вала выбирается произвольно в пределах 400 - 1000 мм. Размеры рабочей поверхности стола: длина от 630 до 1600 мм, ширина от 200 до 400 мм.
Рис. 1 Рис. 2
Исходя из заданной максимальной скорости подачи и параметров кинематической схемы определяется максимальная частота вращения двигателя:
nmax=Smaxi/h=1700тАв2,4/6=680 об/мин. (1)
Минимальное значение подачи Smin определяется с учётом заданного диапазона регулирования:
Smin=Smax/D=1700/70=24мм/мин, (2)
Минимальная частота вращения двигателя
nmin=Smini/h=24тАв2,4/6=9,6 об/мин. (3)
Высокомоментные двигатели серии ПБВ, применяемые в приводах подачи, предназначены для эксплуатации с частотой вращения в пределах 0,1-2000 мин'1. Значения nmin и nmax попадают в этот диапазон.
2. Приведение сил и моментов сопротивления
Сила Pi; препятствующая движению подачи и по заданию на проект меняющая свою величину во времени, складывается из сил резания и трения. Эта сила на ходовом винте преобразуется в момент сопротивления:
Mi=PiDсрtg(?+?)/2, (4),
где Dср - средний диаметр ходового винта, м;
? - угол наклона резьбы ходового винта:
? = arctg(h/?/Dср)= arctg(6/?/33)=3,312.
? - угол трения ходового винта ?=arctg(f)= arctg(0,18)=10,204.
где f- коэффициент трения скольжения, для пары сталь - бронза f=0,18.
Приведённый к валу двигателя момент сопротивления
Mci=Mi/?п/I (5)
где ?п - КПД соответствующего МПУ (?п=0,95).
Результаты расчётов сведены в таблицу 1
№ Pi, НMi, НмMсi, Нм110003,974,172400015,8616,703300011,9012,52
На основании рассчитанных значений приведённого момента сопротивления строится нагрузочная диаграмма на рис. 3.
Рис. 3
3. Выбор электродвигателя
Выбор электродвигателя производится методом эквивалентного момента с использованием нагрузочной диаграммы (рис. 3).
Mэ=v((M2c1t1+ M2c2t2+ M2c3t3)/( t1+ t2+ t3))=
v((4,17211+ 16,70234+ 12,522c38)/(11+ 34+ 8)=13,62 Нм (6)
По [1] таблице приложения 2 выбирается двигатель, у которого номинальный момент больше или равен эквивалентному (Мн > Мэ) - ПБВ 1125.
Для дальнейших расчётов потребуются следующие параметры двигателя:
Номинальная мощность Рн=1,1 кВт
Номинальное напряжение UH=44, В
Номинальный ток 1н=31, А
Номинальный момент Мн=1,4, Нм
Индуктивность якоря Lд=0,73 мГн
Момент инерции Jд=0,035 кгм2
Номинальная скорость ?нд=?n/30=?700/30=73,3 1/с
Коэффициент передачи двигателя Кд=?нд/Uн=73,3/44=1,666 1/(Вс)
Электромеханическая постоянная времени Тд=0,013 с
Коэффициент передачи тахогенератора, встроенного в электродвигатель, Ктг=1,3 Вс.
4. Приведение моментов инерции и масс
Считая кинематическую цепь привода абсолютно жесткой, принимаем приведенный к валу двигателя момент инерции как сумму моментов инерции и масс элементов кинематической схемы:
J=Jд+Jмпу+(mc+mз)?2=0,035+0,005+(65+3) 0,0003872=0,0420 кг-м2;
где Jд - сумма моментов инерции двигателя и элементов кинематической схемы, имеющих ту же скорость, кг-м2;
Jмпу - приведенный к валу двигателя момент инерции механического передаточного устройства;
mc - масса стола ( определяется ориентировочно с учетом выбранных габаритов стола), кг;
mз - масса заготовки (выбирается произвольно), кг;
?=Smax/?нд =1,7/60/73,3=0,000387- радиус приведения:
Smax - максимальная скорость подачи, м/с;