23. Конструирование приводов со ступенчатым регулированием. Привода с многоскоростными двигателями переменного тока.

Рассмотрим на примере двухскоростного электродвигателя.

Применение двухскоростного электродвигателя уменьшает число зубча­тых передач при получении заданного ряда частот вращения шпинделя, а зна­чит, габариты и массу коробки скоростей.

При кинематическом расчете привода электродвигатель считают электрической группой, состоящей из двух передач. Характеристику х_э этой группы определяют с учетом того, что диапазон регулирования ее частот равен 2, а знаменатель ряда частот вращения шпинделя — φ. При этом φ^xэ = 2, х_э = lg 2/lg φ и при стандартных значениях φ, равных 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 2, характеристика электрической группы соответственно равна 12; 6; 3; 2; 1. Отсюда следует, что электрическая группа может быть основной только при φ = 2, однако такие приводы практически не применяются. Обычно двухскоростные электродвига­тели встраивают в приводы, для которых знаменатель ряда частот равен 1,06; 1,12 или 1,26.

Пример 5. Построим структурную сетку привода, обеспечивающего 24 ступени частот вращения шпинделя, минимальную частоту 125 мин^-1, максимальную 1800 мин^-1. В приводе применен двухскоростной электродвигатель.Диапазон регулирования привода

R= 1800/125= 14,4, знаменатель ряда частот вращения шпинделя

.Характеристика электрической группы

х_э= lg2/lgl,12 = 6.

Примем, что привод соответствует структурной формуле z = 24 = 2×3×2×2. Первой в структуре располагается электрическая группа с известной характеристикой x_l = х_э = 6. Вторая группа - основная с характеристикой x₂ = 1, третья - первая переборная. Ее характеристика x₃= 3. Следовательно, электродвигатель можно считать второй переборной группой. Последней в структуре будет третья переборная группа, характеристика которой в соответствии с общим правилом x₄ = 12. Тогда структурная формула привода

z =24= 3(xl = хэ = 6)3(x₂=1) 2(x₃=3) 2(x₄=12)

Структурная сетка изображена на рис. 4.4,а. Так как характеристика электрической группы равна 6, соответствующие ей точки А и В разнесены на 6 интервалов.

Рис. 4.4. Структурная сетка (в) и график частот вращения (б) привода с двухскоростным

электродвигателем

24. Конструирование приводов с бесступенчатым регулированием. Привода с многоскоростными двигателями постоянного тока.

Основные достоинства приводов с бесступенчатым регулированием – повышение производительности обработки за счёт точной настройки оптимальной по режимам резания скорости, возможность плавного изменения скорости во время работы, простота автоматизации процесса переключения скоростей. Для бесступенчатого изменения скорости применяют иногда фрикционные вариаторы, чаще – регулируемые двигатели.

Для бесступенчатого регулирования скорости в основном применяют двигатели постоянного тока с тиристорной системой управления. Эти двигатели всё шире используют в станках с числовым управлением, большинство многооперационных станков оснащают такими двигателями. При дальнейшем уменьшении стоимости и габаритных размеров двигателей постоянного тока их применение будет расширяться.

В этих двигателях диапазон регулирования скорости с постоянной мощностью пока лежит в пределах (R_д)_P = 2,5 – 6 (иногда до 8 – 10), что не перекрывает всего требуемого диапазона регулирования на шпинделе с постоянной мощностью R_P. Частоты вращения при постоянном моменте (R_д)_м регулируют в очень широком диапазоне. Так как диапазон бесступенчатого регулирования (R_д)_p регулируемых двигателей значительно меньше требуемого диапазона регулирования частот вращения шпинделя R_P при системах комбинированного регулирования, между устройством для бесступенчатого регулирования и шпинделем вводят обычно ступенчатую коробку. При этом должно выполняться условие:

R_n = (R_д)_p R_К,

Где R_К – диапазон регулирования коробки скоростей, т.е. коробку скоростей можно рассматривать как переборную группу, расширяющую диапазон регулирования привода, и в соответствии с условием можно записать:

φ_К = R_К-1φ = (R_д)_p φ

С учётом того, что при бесступенчатом регулировании φ → 1, необходимо, чтобы φ_К = (R_д)_p, следовательно R_P = (R_д)_p^Zк, что позволяет определить число ступеней коробки скоростей

Вследствие переменного скольжения в электродвигателях, ременных передачах фактический диапазон регулирования бесступенчатого устройства может оказаться меньше (R_д)_p, поэтому во избежание разрыва бесступенчатого ряда оборотов на шпинделе принимают обычно φ_К = (0,94 – 0,97) (R_д)_p.