3.3.2 Проектирование привода с многоскоростным электродвигателем

В курсовом проекте графоаналитический расчет в полном объеме выполняется для модернизируемого привода станка. В соответствии с выбранным направлением модернизации, если в результате ее проведения изменяется кинематика привода, то компоновочная схема привода, структурные построения и аналитические расчеты выполняются в двух вариантах: для базовой модели и модернизированного. Отличие может быть по длине кинематических цепей, в использовании и размещении редуцирующих передач, по типам электродвигателей и др.

Допустим, ранее рассмотренный пример представляет конструкцию ПГД станка базовой модели. Требуется модернизировать ПГД с целью повышения его к.п.д. Одним из путей решения поставленной задачи может быть сокращение механической части привода за счет использования многоскоростного асинхронного электродвигателя.

Исходные данные те же: φ =1,26; Z = 18, и n_max = 2000мин^-1, n_min = 40 мин^-1.

Число ступеней частот вращения электродвигателя считается как группа передач со знаменателем ряда:

φ = ,

где _э- характеристика электрогруппы.

Число скоростей коробки передач должно быть кратно _э, т.е.:

Z = K _э,

где К-целое число.

Общее число частот вращения привода равно

Z = Z_э· Z = Z_{э э} K .

Отсюда следует, что общее число частот вращения должно быть кратно характеристике электродвигателя и числу скоростей электродвигателя, которых может быть 2 или 3 для соблюдения геометрического ряда.

Для рассматриваемого примера _э = KZ_э= возможны два варианта K=2; Z_э = 3 или K = 3; Z_э = 2.

Для двухскоростного электродвигателя и девятискоростной коробки передач структурная формула имеет вид:

Z = 2(3) ·3(1) · 3(6) =18.

Для трехскоростного электродвигателя и шестискоростной коробки передач структурная формула следующая:

Z = 3(3) ·3(1) · 2(9) = 18.

Для знаменателя геометрического ряда φ =1,26 х_max = 9. В первом случае последняя группа передач имеет 3 ступени и характеристику 6, значит х_max = 2 · 6 = 12 - ограничение не соблюдается, следовательно, возможен только вариант с трехскоростным двигателем.

Структурная сетка привода представлена на рисунке 7.

Рисунок 8 - Структурная сетка с 3-х скоростным

электродвигателем Z = 3(3) ·3(1) · 2(9)

Компоновочную схему привода оставляем прежнюю и

строим график частот вращения (рис. 9).

Рисунок 9 - График частот вращения привода с 3-х

скоростным электродвигателем

Дальнейший кинематический расчет по ранее изложенной методике.

Рисунок 10 - Кинематическая схема привода с 3-х

скоростным электродвигателем

В результате применения 3^х скоростного электродвигателя в коробке скоростей сокращено число валов и групповых зубчатых передач.

3.3.3 Проектирование привода сложенной структуры.

Корректировка структур

Структуры с последовательным включением групповых передач (множительные) имеют ограниченный диапазон регулирования скоростей. Для получения большего числа скоростей в широком диапазоне частот привод компонуется из двух и более определенным образом соединенных множительных структур, одна из которых называется основной, остальные дополнительной. Обычно эти структуры имеют короткую кинематическую цепь с большим числом редуцирующих передач на средних и низких частотах. [5].

Структурную формулу и сетку для основной структуры строят по ранее разобранной методике. Характеристика дополнительной структуры равна числу ступеней частоты вращения основной или ее части. Для каждой структуры строят отдельную структурную сетку и общий график частот вращения.

Рассмотрим пример построения привода сложенной структуры со следующими параметрами:

- источник движения асинхронный односкоростной электродвигатель n_д = 1500мин^-1;

• число частот вращения шпинделя Z = 24;

• максимальная частота вращения n_max = 3150 мин^-1;

• минимальная частота вращения n_min = 16 мин^-1.

Диапазон регулирования привода R = .

Знаменатель ряда частот φ = .

Формула привода множительной структуры:

Z = 2 · 3 · 2 · 2 = 2(1) · 3(2) · 2(6) · 2(12) = 24.

Для коробки передач со знаменателем ряда φ = 1,26 не допускается значение характеристики группы больше 9. В таком случае возможно применение привода сложенной структуры Z = Z₀ · Z_доп = 2(1) ·3(2) · 2(6) , характеристика дополнительной группы х_д=6 обозначает, что она подключена в приводе к третьему валу основной структуры.

Допустим, по условию технологии обрабатываемых деталей достаточно иметь диапазон регулирования частот вращения шпинделя от Z_min= 16_мин^-1 до Z_max = 2000_мин^-1 при знаменателе ряда φ =1,26. В этом случае R = ,

соответственно

Z = 1+

Такие параметры привода можно, получить корректировкой первоначальной структуры занижая характеристику последней группы основной структуры.

В этом случае в последней группе передач создается частичное (две ступени) перекрытие частот вращения и общее число частот вращения уменьшается на

Z = х (р_m-1), (25)

где Z - число совпадающих ступеней частот вращения;

- величина корректировки характеристики;

p_m - число частот вращения в корректируемой группе передач.

В рассмотренном примере Z = 2(2-1) = 2.

Число скоростей скорректированного привода

Z¹= Z - Z = 24-2 =22.

Структурная сетка привода структуры

Z = 2(1) · 3(2) · 2(6-2) = 22 представлена на рисунке 11.

а – основная структура	б – дополнительная структура
Рисунок 11 - Структурная сетка привода Z = 2(1) · 3(2) · 2(6-2)

На рисунке 12 график частот вращения привода разработанной структуры.

Рисунок 12 - График частот вращения привода сложенной структуры.

Корректировку структуры можно выполнять и в сторону расширения диапазона передачи, т.е. завышая характеристику группы передач. В этом случае получаем пропуск (выпадение) частот вращения, но диапазон частот увеличивается.

Допустим, поставлена задача модернизировать рассмотренный привод сложенной структуры с сокращением механических кинематических цепей. Параметры привода: n_min=16; n_max = 2000; φ = 1,26.

Одним из путей решения этой задачи может быть использование двухскоростного двигателя, а для сохранения диапазона частот вращения скорректировать характеристики групповых передач привода.

Z = 2(3) ·3(1) · 2(6+1) · 2(12-3) = 24-4 = 20.

На выходе получим 24 скорости с тремя перекрываемыми и двумя пропусками.

Рисунок 13 - Структурная сетка привода

Z = 2(3) · 3(1) ·2(6+1) · 2(12-3)

Структурная сетка привода представлена на рисунке 13.

График частот вращения – на рисунке 14.

Рисунок 14 - График частот вращения привода

Z = 2(3) ·3(1) · 2(6+1) ·2(12-3)

На основе разработанного графика частот вращения выполняется кинематический расчет (см. 3.3.1).