2.6. Кинематическая схема механизма

Кинематическая схема механизма представлена на рис.2.3

1- двигатель; 2- выдвижная шестерня с приводом подъема; 3- силовой редуктор; 4- нажимной винт; 5- гайка; 6- уравновешивающее устройство; 7- рабочий валок

рис.2.3

2.7. Требования к электроприводу

Требования к электроприводу предъявляются, исходя из технологического процесса, а также условий работы привода. К ним относятся:

1. Возможность ручного и полуавтоматического управления.

2. Высокая точность позиционирования.

3. Реверсирование электропривода.

4. Обеспечение работы в двигательном и тормозном режиме.

5. Ограничение ускорения.

6. Частота ускорений до 720 в час.

3. Конструкторская часть

3.1. Выбор двигателя

В настоящий момент на механизме установлен двигатель МПС-640-700, мощностью 640 кВт и скоростью 700 об/мин, с вертикальным расположением вала. Выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с аналогичными параметрами. Предварительный расчет мощности производиться не будет, так как при проектировании данной установки был заложен запас по мощности, который является необходимым для таких ответственных механизмов.

Данные двигателя представлены в табл.3.1.

Таблица 3.1

Технические данные двигателя

Тип	Р, кВт	Uн, В	Iн, А	nн, об\мин	cosφ	η	Iп/ Iн	Мп/ Мн	Ммах/Мн	Jротора, кг•м2
ВАН-14-39-8	630	6000	77	738	0,85	92,6	5	0,84	2	175

3.2. Расчет момента сопротивления

Перемещение верхнего валка осуществляется только во время пауз между пропусками, в это время на нажимное устройство действует только усилие со стороны механизма уравновешивания верхнего валка, действующее по поверхности пяты нажимного винта.

Все данные для расчета содержатся в разделе 2.4 и 2.5 и табл.3.1.

Статический момент:

где = 0,1 - коэффициент трения в пяте нажимного винта; d_n - диаметр пяты нажимного винта, м; d_cp - средний диаметр резьбы нажимного винта, м; ρ- угол трения в резьбе нажимного винта, град.; - угол подъема линии резьбы, град.; - при движении вниз (+) , вверх(-); i = 3,08 - передаточное число редуктора; η= 0,97 - коэффициент полезного действия редуктора; P_Y - усилие со стороны устройства уравновешивания, кг; G_вв - вес верхнего валка с подушками, кг; G_нв - вес движущихся частей нажимного винта, кг

Средний диаметр резьбы нажимного винта:

d_cp = d - 0,75·s ,

где d - наружный диаметр резьбы, м; s - шаг резьбы нажимного винта, м

d_cp = 0,56 - 0,75·0,048 = 0,524 м

Угол трения в резьбе нажимного винта:

где - коэффициент трения в резьбе нажимного винта

Усилие со стороны устройства уравновешивания:

P_Y = (p ·π· (d_ц²- d_ш²) /4 ,

где р - давление масла в гидроцилиндре, кг/см²; d_ц - диаметр гидроцилиндра, м; d_ш - диаметр штока, м

P_Y = (1,6∙10⁶ ·π· (0,36²- 0,17²) /4 = 126500 кг

Получаем:

Среднее значение cтатического момента:

,

Суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя:

,

где - отношение угловых скоростей двигателя и механизма; J_м - момент инерции механизма, кг· м²; J₁ - момент инерции моторной шестерни, кг· м²; J_дв – момент инерции двигателя, кг∙м²

Момент инерции механизма:

,

где - маховый момент механизма, кг·м²

Определяем максимальное линейное ускорение перемещения верхнего валка при пуске и торможении, а также критическое перемещение (максимальное при работе двигателя в режиме "Пуск-торможение"). Данные расчета в табл.3.2

Момент при пуске, торможении:

М_п = М_т = λ_м∙ М_ном ,

где λ_м – перегрузочная способность двигателя по моменту

Таблица 3.2

Определение ускорений и критического пути

Расчетная формула		Перемещение
		вниз	вверх
максимальное линейное ускорение нажимных винтов, мм/с2	aп= s∙ (Mп-Mc)/(2∙π∙i∙J∑)	52,98	61,57
максимальное линейное замедление нажимных винтов, мм/с2	aт= s∙ (Mт+Mc)/(2∙π∙i∙J∑)	116,75	108,16
критическое перемещение нажимных винтов, мм		386,95

Из расчетных ускорений выбираем среднее по величине и принимаем его в качестве заданного при построении тахограммы:

Расчет времени работы электродвигателя:

Время работы для участков с треугольной тахограммой :

,

где s_i- величина перемещения, мм; табл.2.4

Время работы для участков с трапецеидальной тахограммой (s_i >s_кр):

t_i = t_n+t_m+t_y ,

где t_n- время работы при пуске, с; t_m- время работы при торможении, с; t_y – время работы с установившейся скоростью, с

t_n+t_m = ,

Так как S₆ < S_кр , то тахограмма при возврате будет треугольной

Расчет тахограммы сводим в табл.3.3.

Таблица 3.3

Данные расчета тахограммы

№ пропуска	Перемещение, Si, мм	Время, ti , c		Скорость
		вниз	вверх	vi, мм/с	ωi, рад/с
1	5	0,489		20,46	8,25
2	195	3,052		127,78	51,52
3	60	1,693		70,88	28,58
4	30	1,197		50,12	20,21
5	2	0,309		12,94	5,22
6(возврат)	292		3,735	156,37	63,04
∑ ti, с		6,744	3,735
		10,479