2.7.3 Расчёт двигателя механизма работающего с ударной нагрузкой

При наличии графика нагрузки М_с = f (t) механизма, работающего с ударной нагрузкой (рис.2.15), и известном значении работы А, совершаемой за один удар (ход), мощность двигателя можно определить по среднему статическому моменту следующим образом.

Подсчитывают максимальный момент (пик нагрузки) на валу двигателя в Н·м

где ω_расч - расчетная угловая скорость при ударе, рад/с;

t₁ - продолжительность удара, с

Определяют среднее значение момента, Н·м, ,

где М_о и t₀ - момент и время холостого хода механизма (см. рис 2.15,а).

Подсчитывают среднюю расчетную мощность двигателя, кВт,

P_ср._расч.= М_{ср.расч.}·ω_расч./1000.

Мощность двигателя, кВт, с учетом коэффициента запаса k₃=1,1 ÷ 1,3

Р_дв.ном. ≥ к_з Р_{ср.расч.}

Далее выбранный двигатедь следует проверить по перегрузке

М₁ ≤ 0,85λ_мМ_ном.

Для электродвигателей кузнечно-прессовых машин определяющим фактором их пригодности к работе по заданному графику нагрузки является проверка двигателя на динамическую устойчивость, при перегрузке по расчетным кривым (рис. 2.15 ,б). При этом возможны следующие характерные случаи такой проверки, когда заданы номинальные данные устанавливаемого на механизме электродвигателя (Р_ном,, n_ном, s_ном, λ_м и J_р):

1.3адан график нагрузки (рис. 2.15, а), где Мо - момент холостого

х ода; M₁ - момент пиковой нагрузки; J_Σ - суммарный момент инерции двигателя и механизма.

Рис.2.15 График нагрузки механизма (а) и расчётные кривые для проверки двигателей прессовых машин на динамическую устойчивость (б).

Требуется найти допустимую продолжительность пика нагрузки t.

Для этого определяют:

а) номинальный и критический моменты, Н·м,

M_ном. = 9550(Р_ном./n_ном.) и М_крит. = λ_мМ_ном;

б) электромеханическую постоянную двигателя на линейном участке характеристики

M=f (ω), с Т_эм. = J_Σ n₀ s_ном./(9,55·М_ном.);

в) величины относительных нарузок, отнесенных к М_к,

µ= М₁/М_к и µ₀ =М₀/ М_к.

По одной из кривых τ_к = f(µ) (рис. 2.15,б), соответствующей найденному значению µ₀, находят τ_к - относительное критическое время τ_K = t /T_K = t /(2T_эм), где Тк ≈ 2Т_эм - электромеханическая постоянная на криволинейной части рабочего участка механической характеристики двигателя.

Допустимая продолжительность пика нагрузки для заданного двигателя

t_к =2τ_к Т_эм . Для правильно выбранного двигателя должно выполняться условие

t > t₁, где t₁ –действительная продолжительность пика нагрузки.

На рис. 2.15 пунктирными линиями показано определение τ_к1 для µ₁ = 3,75 при

µ₀ = 0,5 и µ₂ для τ_к2 = 0,85 при μ₀=0,2 для первых двух характерных случаев проверки двигателя пресса на динамическую устойчивость.

Допустимая продолжительность пика нагрузки для заданного двигателя

t = 2τ_к Т_эм

Для правильно выбранного двигателя должно выполняться условие t >t₁, где t₁ – действительная продолжительность пика нагрузки.

2.7.4 Управление электроприводами кузнечно-прессовых машин.

Электроавтоматика кузнечно-прессовых машин до последнего времени развивалась главным образом на основании применения релейно-контактных схем, особенно с управлением в функции пути. Но сейчас начинают внедряться промышленные образцы машин с использованием для управления их работой электромагнитных муфт, магнитных усилителей, индуктивных, полупроводниковых и радиоактивных датчиков, замкнутых систем автоматического управления, в которых все более широкое применение получают бесконтактные устройства дискретного действия - бесконтактные логические элементы, срок службы которых во много раз больше, чем у релейно-контактных.

Характерными особенностями управления кузнечно-прессовыми машинами являются следующие: 1) обеспечение заданного режима движения ползуна (или другого основного рабочего органа), обеспечивающего требуемое качество изделий и производительность машины; 2) осуществление точного взаимодействия ползуна со вспомогательными механизмами (автоматическими подачами, загрузчиками, выталкивателями) и немедленное отключение машины при нарушении указанного взаимодействия, поскольку это может привести к авариям и травматизму. Особое внимание уделяется обеспечению безопасности работы оператора. Например, в схемах управления некоторыми кузнечно-прессовыми машинами при пуске предусматривается обязательное нажатие оператором двух кнопок обеими руками одновременно, с тем чтобы исключить случайное попадание рук в рабочую зону (зону удара или сдавливания). Применяются также фотоэлементы, посредством которых машина отключается, если в ее рабочую зону попадают посторонние предметы или рука оператора.

В качестве примера рассмотрим электрическую схему кривошипного ковочно-штамповочного пресса (рис. 2.16). Управление прессом может производиться как от кнопок, так и от ножной педали. Для выбора режима управления служит универсальный переключатель SA1, имеющий контакты SA1-1 - SA1-4. Предположим, что рукоятка этого переключателя поставлена в левое положение (кнопки), т. е. замкнут контакт SA1-1. Тогда при включении вводного выключателя QS подается напряжение на главные цепи и цепи управления включается промежуточное реле K2 через замкнутые размыкающие контакты кнопок хода ползуна SB3; SB4 и промежуточного реле KЗ, контакт K2 в цепи замыкающих контактов кнопок SB3 и SB4 замыкается; другой контакт K2 в цепи контакта путевого командоаппарата SQ3 обеспечивает самопитание реле K2.

Рис.2.16 Электрическая схема кривошипного ковочно-штамповочного пресса.

При нажатии кнопки SB2 в зависимости от положения переключателя режима работы пресса SA2 срабатывает контактор КM1 или КM2 и включает двигатель M (основным направлением вращения M является то, которое получается при включении контактора КМ1; противоположное направление вращения бывает необходимо в некоторых случаях работы пресса). После нажатия кнопок SB3 и SB4 срабатывает промежуточное реле K1 и своими замыкающими контактами включает электромагниты YA1 и YA2, которые осуществляют оттормаживание коленчатого вала преcса и включение фрикционной муфты с пневматическим управлением. Если кнопки SB3 и SB4 остаются нажатыми, то ползун пресса будет двигаться вниз. Когда он достигнет крайнего нижнего положения, замыкается и остается замкнутым в течении всего хода ползуна вверх контакт конечного выключателя SQ1. Tаким образом, питание катушки реле K1 сохраняется, хотя в нижнем положении ползуна контакт SQ3 командоаппарата разомкнулся, в результате чего отключилась цепь самоблокировки реле K2. Движение ползуна вверх происходит уже независимо от того, нажаты кнопки SB3 и SB4 или нет.

В крайнем верхнем положении ползуна размыкается контакт SQ1 командоаппарата, реле K1 отключается, обмотки электромагнитов YA1 и YA2 обесточиваются и ползун останавливается. При этом контакт SQ3 замыкается. Для осуществления следующего хода пресса нужно вновь нажать кнопки SB3 и SB4.

Если рукоятка универсального переключателя SA1 поставлена в правое положение «педаль», то замкнуты контакты SA1-1 и SA1-3. При этом включено промежуточное реле KЗ, размыкающие контакты которого выводят из работы цепи кнопок SB3 и SB4, а замыкающие контакты, подключают цепи контактов педали SQ 2.

Эти контакты действуют аналогично кнопкам SB3 и SB4. При нажиме педали также произойдет только один ход пресса, и для совершения нового хода нужно по окончании предыдущего хода отпустить педаль и опять нажать ее.

При установке рукоятки универсального переключателя в среднее положение «наладка» контакт SA1-1 разомкнётся, а контакт SA1-2 закоротит замыкающие контакты реле K2 и кнопки SB3. Движение ползуна будет происходить только при нажатой кнопке SB4.

В схеме предусмотрены сигнальные лампы HL11 - HL4, которые включены на напряжение 12 В. Когда управление прессом производится с помощью кнопок, горит лампа HL1,включенная последовательно с размыкающим контактом KЗ. Лампа HL2 включена через замыкающий контакт KЗ и горит при управлении от педали. При наладочном режиме замкнут

контакт SA1-4, поэтому горит лампа HLЗ. О наличии напряжения в сети указывает лампа HL4. Переносная осветительная лампа EL присоединяется посредством штепсельной розетки.

2.8 Электрооборудование установок электроэрозионной обработки.