3.3.4 Проектирование привода с бесступенчатым регулированием частот вращения

Станки с ЧПУ должны обеспечивать высокую точность и скорость отработки заданных управляющей программой перемещений исполнительных механизмов, а также сохранять эту точность при длительной эксплуатации. Высокая точность обработки деталей на станке определяется точностью отдельных механизмов и деталей, составляющих несущую систему станка и определяющих жесткость конструкции в целом.

Повышению статистической и динамической жесткости станка, в частности, способствует сокращение механических кинематических цепей приводов, поэтому для всех исполнительных механизмов станков с ЧПУ применяют автоматические комплектные регулируемые приводы с минимальным числом механических передач [5].

При использовании комплектных электроприводов с бесступенчатым регулированием частоты вращения для расширения диапазона регулирования с постоянной мощностью в приводе ГД используют двух-трехступенчатую коробку скоростей. При этом должно выполняться условие:

R = R_ЭП R_K, (26)

где R - общий диапазон регулирования частот вращения привода;

R_ЭП - диапазон регулирования частот вращения электропривода;

R_K - диапазон регулирования частот вращения коробки скоростей.

Электропривод условно принимается за групповую передачу с φ_эп (обычно φ_эп = 1,06; 1,12).

Коробка скоростей выполняет роль переборной группы с

φ_к =R_{эп ·} φ_эп R_эп. Известно, что

R = ,

тогда R = R_эп^{z - 1} _, (27)

где Z - число ступеней частот вращения коробки скоростей.

Общий диапазон регулирования частот вращения привода

R = R_{эп ·} . (28)

Число частот вращения коробки скоростей

Z_k = (целое число). (29)

Если полученная величина Z_k округляется в меньшую сторону, то регулирование частоты вращения шпинделя происходит с перекрытием одного диапазона другим.

Если полученная величина Z_k округляется в большую сторону, то регулирование частоты вращения шпинделя происходит с частичным выпадением частот вращения с постоянной мощностью при переходе с одного диапазона на другой и в промежутке между диапазонами будут частоты вращения с постоянным моментом.

Пример: требуется разработать коробку скоростей для получения диапазона частот вращения на шпинделе с постоянной мощностью от 200 до 3000 мин^-1

φ = 1,12; R = .

Диапазон частот вращения электропривода с постоянной мощностью при n_эпmin=1000 мин^-1 n_эпmax=3150 мин^-1 таков

R_эп = ; R = R_эп · R_к; R_к = ;

Z = .

Принимаем Z = 2.

Требуется разработать структурную сетку, график частот вращения и установить значения передаточных отношений.

Для построения структурной сетки необходимо определить характеристику кинематической группы коробки скоростей:

R =φ ; = значит структурная формула коробки скоростей: Z_k = 2(14).

Коробка скоростей имеет одну двухступенчатую группу с характеристикой = 14.

Построение графика частот вращения ведется от понижающей цепи с диапазоном от 125 мин^-1 до 200 мин^-1 передачи с постоянным моментом, рисунок 15.

Рисунок 15 - График частот вращения

Дальнейший кинематический расчет по ранее изложенной методике, (см. 3.3.1).