Проектирование электропривода многооперационного станка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Филиал ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)»

Факультет «Техники и технологии»

Кафедра «Электрооборудования и автоматизации производственных процессов»

Проектирование электропривода многооперационного станка

Сулимов А.А.

г. Златоусте - 2017

Аннотация

В данной курсовой работе целью является выбор электродвигателя для металлообрабатывающего станка ИР500МФ4. Для этого были произведены расчеты циклограмм работы электропривода, а также построение нагрузочной диаграммы и формирование желаемой механической характеристики с оценкой статических и динамических показателей. На основе которых выбирается электродвигатель с оптимальной работой станка в различных режимах его работы.

Содержание

• Введение
• 1. Формулировка требований технического задания
• 2. Расчет циклограмм работы электроприводов станка
• 3. Построение нагрузочной диаграммы привода
• 4. Формирование желаемой механической характеристики электропривода, оценка статических и динамических показателей системы
• 5. Выбор электродвигателя с учетом способа регулирования
• Заключение
• Библиографический список
• Введение
• На производстве ради увеличения производительности, точности и чистоты обработки деталей применяются механизмы с числовым программным управлением. Таким, например, является станок ИР500МФ4. Внешний вид станка приведён на рисунке 1
• Рисунок 1 - Внешний вид станка ИР500МФ4
• Вращение шпинделю в таком станке передаётся от электродвигателя посредством двухступенчатой коробки скоростей. Частоту вращения шпинделя изменяют путём регулирования частоты вращения электродвигателя и с помощью коробки скоростей. Направление вращения шпинделя изменяют реверсированием электродвигателя. Приводами перемещений шпиндельной бабки по оси Y, стойки по оси Z и стола по оси X служат высокомоментные электродвигатели, соединённые муфтами с шариковыми винтами. Основным видом тягового устройства станков с ЧПУ является передача винт-гайка качения или шарико-винтовая передача. Эта передача используется в приводах подачи и позиционирования столов, суппортов и других подвижных узлов станков. Широкое применение передачи обусловлено высоким КПД, связанным с низкими потерями на трение, незначительным влиянием частоты вращения винта на силу трения, отсутствием осевого зазора и достаточно высокой жесткостью.
• Задание движения подачи осуществляется с помощью программы блока ЧПУ. Для написания программы ЧПУ необходимо знать технические характеристики подачи, такие как максимальное ускорение стола с заготовкой, максимальная скорость подачи и быстрого хода, максимальная сила подачи стола и соответствующая её глубина и скорость резания, которые зависят от настроек системы автоматического регулирования (САУ) подачи стола и выбранных электродвигателя, комплектного электропривода и винта. Эти характеристики при расчете привода подачи должны быть не хуже требуемых в техническом задании.
• привод механический электродвигатель
• 1. Формулировка требований технического задания
• Произвести расчет привода подачи многооперационного станка. Исходные данные и параметры станка приведены в таблице 1.
• Таблица 1 - Исходные данные и параметры станка

Параметр	Значение
Модель станка	ИР500МФ4
Направление подачи	Продольное
Вид обработки	Растачивание
Материал детали	Чугун ковкий
Размеры рабочей поверхности стола, мм	500x500
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг	700
Наибольшее перемещение стола:
продольное, мм	500
поперечное, мм	800
шпиндельной бабки (вертикальное), мм	500
Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола, мм	0-500
Расстояние от торца шпинделя до центра стола или до рабочей поверхности, мм	120-620
Частота вращения шпинделя, об/мин	от 21,2 до 3000
Рабочие подачи, мм/мин	от 1 до 3600
Наибольшая сила подачи стола, кН	10
Скорость быстрого перемещения, мм/мин	8000-10000
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	14

• 2. Расчет циклограмм работы электроприводов станка
• К элементам режима резания при растачивании относятся: глубина резания, скорость резания, сила резания и подача.
• Выбираем глубину резания t = 3 мм, подачу по [1] S =0,6 мм/об. Скорость резания:
• , (2.1)
• где - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания.
• Коэффициент определяется по формуле
• , (2.2)
• Где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала, по [1] ;
• - коэффициент, учитывающий состояние поверхности материала, по [1] ;
• - коэффициент, учитывающий материал инструмента, по [1] .
• ,
• Cv=243, x=0,15, y=0,45, m=0,20, Т=30мин по [1].
• .
• Для внутренней обработки (растачивания отверстия) принимаем поправочный коэффициент 0,9.
• Сила резания определяется по формуле
• , (2.3)
• Где C_p, x, y, - коэффициент и показатели степени, по [1] C_p=100, x=1, y=0,75, n=0;
• K_p - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания, принимаемый равным 1,034.
• (2.4)
• C_p=88, x=0.9, y=0.75, n=0;
• K_p=1.078.
• (2.5)
• C_p=40, x=1.2, y=0.65, n=0;
• K_p=1.554.
• Мощность резания N, кВт, определяется по формуле
• , (2.6)
• , (2.7)
• (2.8)
• Рисунок 2.1 - Карта обработки при растачивании отверстия и возможные перемещения стола.
• Для растачивания выбираем токарный расточной резец с углом в плане ц=60° с пластинами из твердого сплава по [1].
• L_детали=360 мм - длина детали,
• Вылет резца = 372 мм,
• Быстрый подвод =138 мм.
• 3. Построение нагрузочной диаграммы привода
• Время:
• AB:
• Ускорение:
• .
• CD:
• .
• BC:
• DE:
• EK:
• KL:
• MN:

• NQ:
• Сравним площади ABCDEKL и MNQZ:
• Расчёт нагрузок, действующих на привод подач в процессе обработки.

1. Сила динамическая

2. Сила трения

3. Среднеквадратичная сила



Рисунок 3.1 - Циклограмма работы

AB:

BC:

CD:

DE:

MN:

NQ:

QZ:

KL:

EK:

Рисунок 3.2 - Механические характеристики

4. Формирование желаемой механической характеристики электропривода, оценка статических и динамических показателей системы

F_дин=34500H по [2].

Таблица 2. Параметры выбранного винта.

Параметры	Значение
Нормальный диаметр d0, мм.	50
Шаг резьбы р, мм.	10;5
Осевая жесткость, Н/мкм	850
Момент холостого хода, Нхм	0,46...1,14
Статическая грузоподъемность Со, Н	80200
Динамические грузоподъемность, С, Н	34100

Возьмем шаг винта. t=10мм, t¹=5мм. Частота вращения:

Передаточное отношение:

Сила номинальная двигателя:

Момент номинальный:

Масса винта:

где b - наибольшее перемещение стола.

где d - диаметр винта.

5. Выбор электродвигателя с учетом способа регулирования

Принимаем М_н = 13НЧм, М¹ = 4,7НЧм.

Выбираем двигатель 2ДВУ1658 по [1] и сравниваем какой лучше подходит нашим параметрам.

Воспользуемся условием для выбора двигателя:

Рассчитаем массу выбранного двигателя:

Таблица 3. Параметры двигателя.

Параметры	Значение
Длительный момент Мн, НЧм	13
nmax, об/мин	2000
Длительный момент при nmax, МДо, НЧм	11
Мощность при nmax, кВт	2,3
Момент инерции, кгЧсм2	39
Масса без датчика, кг	16
Ток номинальный Iн, А	6,5
Напряжение номинальное UH, В	110

Заключение

В курсовом проекте был рассчитан привод станка ИР500МФ4, по его параметрам была рассчитана сила резания, построена механическая характеристика привода, исходя из карты обработки.

Библиографический список

1. Справочник технолога-машиностроителя. в 2-х т. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1985. - Т. 2. - 656 с.

2. Кочергин, А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: учебное пособие для вузов/ А.И. Кочергин. - Мн.: Выш. шк., 1991. - 384 с.

3. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общ. ред. И. П. Копылова, Б.К. Клокова. -М.: Энергоатомиздат, 1989. - Т. 2. - 456 с.

4. Усынин Ю.С. Системы управления электроприводов/ Уч. пособие. -Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2001. - 358 с.

Размещено на Allbest.ru

...