Методические указания

Мощности рабочего и обратного ходов станка в установившихся режимах определяются по формулам

; (3)

, (4)

где ; .

Соответствующие данные приведены в табл. 3. Определение КПД станка при обратном ходе изложено ниже.

Эквивалентная мощность за цикл работы станка

, (5)

где - время рабочего и обратного ходов на скоростях и .

Предварительный выбор приводного электродвигателя осуществляется по условию , где - коэффициент запаса, учитывающий переходные процессы ( при однозонном и при двухзонном управлении двигателем). Далее строят нагрузочную диаграмму и проверяют выбранный двигатель по нагреву и перегрузке.

Типовые скоростная и нагрузочная диаграммы для технологического цикла работы станка приведены на рис. 1.

Рис. 1

Период резания металла выделен на скоростной диаграмме штриховкой. Скорости входа резца в изделие и выхода их него считаются одинаковыми. Установившиеся скорости рабочего и обратного ходов составляют соответственно и . Значение для однозонного управления обеспечивается при номинальной скорости двигателя , для двухзонного управления – при максимальной скорости . Значения моментов двигателя в переходных режимах равны . Значения выбираются в пределах с учетом допустимой перегрузки двигателя по току. Время каждого переходного процесса может быть рассчитано по формуле

, (6)

где - приведенный к валу двигателя момент инерции всех реверсируемых частей, включая стол и изделие; - перепад скоростей на данном участке; - приведенный момент сопротивления, соответствующий данному режиму (см. формулу 10); в режимах разгона положительный, а в режимах замедления – отрицательный.

Время установившихся режимов (см. рис. 1) определяется по формулам

; (7)

; (8)

, (9)

(значения и заданы в табл. 3).

Момент сопротивления на валу двигателя при установившемся движении

, (10)

где - соответственно при рабочем ходе и при обратном ходе; ; - КПД механизма станка при данном режиме.

При рабочем ходе , при других ходах (обратном и свободном пробеге) КПД определяется по формуле

, (11)

где - коэффициенты постоянных и переменных потерь в механизме станка; - коэффициент загрузки станка.

Значение находится по формуле

, (12)

где - номинальная мощность станка (мощность рабочего хода).

Для обратного хода и свободного пробега станка

. (13)

Значения и можно определить из формулы

(14)

при условии, что соотношение постоянных и переменных потерь в станке при номинальной нагрузке .

Эквивалентный момент на валу двигателя за цикл работы станка

. (15)

Выбор электродвигателя по нагреву осуществляется по условию , где - номинальный момент выбранного двигателя.

Для ЭП продольно-строгальных станков выбирают низкооборотные двигатели, что обусловлено частым реверсом скорости. При этом целесообразно использовать принудительную вентиляцию двигателя. Выбранный двигатель должен быть проверен по перегрузке по току. С целью снижения механической инерционности и улучшения динамических характеристик ЭП может быть применен двухдвигательный вариант привода.

В качестве базовой при разработке АСР скорости ЭП может быть принята одно- или двухканальная система с подчиненным токовым контуром, а в случае двухзонного управления – и с системой подчиненного регулирования ЭДС двигателя [13].

Выбор силового электрооборудования (тиристорный преобразователь, тиристорный возбудитель при двухзонном управлении, токоограничивающие реакторы и др.) осуществляются в соответствии с изложенным в Приложении 2.

В качестве регуляторов можно применить операционные усилители серии УБСР или микропроцессоры. Оптимизация динамики САУ производится с учетом упругости механической системы станка, которая считается двухмассовой с частотой упругих колебаний и коэффициентом демпфирования . Выбор способа коррекции САУ определяется на основании анализа динамических характеристик объекта управления и заданных требований к качеству функционирования ЭП. В большинстве случаев САР скорости может быть выполнена однократноинтегрирующей (с П-регулятором скорости).

Расчет переходных процессов по скорости производится для ступенчатых управляющего и возмущающего воздействий, причем управляющее воздействие считается единичным, а изменение момента сопротивления от номинального значения. Расчёт выполняется расчётно-аналитическими и машинными методами [1 - 5]. Необходимо также построить диаграммы тока и скорости двигателя при управлении ЭП через задатчик интенсивности для всего цикла работы станка и показать соответствующую траекторию рабочей точки на механических характеристиках привода .

Далее определяются настроечные параметры аналоговых регуляторов (параметры RC-цепей) или составляются блок-схема алгоритма и программа для микропроцессорных регуляторов [8, 10, 11].

В заключение проекта разрабатывается принципиальная схема ЭП главного движения станка, приводятся краткое описание разработанной САУ и перечень выбранного оборудования, а также формулируются выводы по проекту с оценкой качества синтезированной системы, её достоинств и недостатков.