Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра электропривода ,автоматики и управления в технических системах

КУРСОВОЕ ПРОEКТИРОВАНИЕ

по курсу «Электропривод»

«Электропривод перемещения стола продольно-строгального станка»

Номер варианта 16

Группа: ЭМ-111

Выполнил: Нефедов А.И.

Проверил: Муконин А.К.

Воронеж 2013

Содержание

Введение

1. Назначение рабочего механизма

2. Кинематическая схема механизма перемещения стола

3. Описание работы продольно-строгального станка

4. Особенности работы привода перемещения стола продольно-строгального станка

5. Определение мощности двигателя привода главного движения

6. Расчёт усилий, моментов нагрузки при прямом ходе стола

7. Расчёт усилий, моментов нагрузки при обратном ходе стола

Заключение

Список литературы

Введение

B современном промышленном и сельскохозяйственном производстве, на транспорте, в строительстве и коммунальном хозяйстве, в быту применяются самые разнообразные технологическиё процессы, для реализации которых человеком созданы тысячи различных машин и механизмов. C помощью этих рабочих машин и механизмов осуществляется добыча полезных ископаемых, обрабатываются различные материалы и изделия, перемещаются люди, предметы труда, жидкости, газ и реализуются многие другие процессы, необходимые для жизнеобеспечения человека. Так, добыча полезных ископаемых ведется c помощью экскаваторов, буровых установок и угольных комбайнов, детали и материалы обрабатываются на разнообразных станках, люди и изделия перемещаются транспортными средствами, лифтами и эскалаторами, жидкости и газы транспортируются c помощью насосов и вентиляторов.

Рабочая машина или производственный механизм состоят из множества взаимосвязанных деталей и узлов, один из которых непосредственно выполняет заданный технологический процесс или операцию и поэтому называется исполнительным органом. Отметим при этом одно очень важное обстоятельство - все названные технологические процессы осуществляются за счет механического движения исполнительных органов рабочих машин и механизмов. Исполнительный орган в процессе выполнения заданной операции должен преодолевать сопротивление своему движению, обусловленное наличием трения или притяжения Земли, упругой и пластической деформациями веществ или другими факторами. Для этого к нему необходимо подвести механическую энергию от устройства, которое в соответствии со своим назначением получило на звание привода.

Механическая энергия вырабатывается приводом, который преобразовывает другие виды энергии. B зависимости от вида используемой первичной энергии различают гидравлический, пневматический, тепловой и электрический приводы. B современном промышленном производстве, коммунальном хозяйстве и в быту наибольшее применение нашел электрический привод, на долю которого приходится более 60% потребляемой в стране электроэнергии.

Такое широкое применение ЭП объясняется целым рядом его преимуществ по сравнению c другими видами приводов: использование электрической энергии, распределение и преобразование которой в другие виды энергии, в том числе и в механическую, наиболее экономично; большой диапазон мощности и скорости движения; разнообразие конструктивного исполнения, что позволяет рационально соединят привод c исполнительным органом рабочей машины и использовать для работы в сложных условиях - в воде, среде агрессивных жидкостей и газов, космическом пространстве; простота автоматизации технологических процессов; высокий КПД и экологическая чистота. Возможности использования современных электроприводах продолжают постоянно расширяться за счет достижений в смежных областях науки и техники - электромашиностроении и электроапаратостроении, электронике и вычислительной технике, автоматике и механике.

1. Назначение рабочего механизма

Продольно-строгальный станок предназначен для механической обработки изделий из металла с помощью режущих инструментов путём перемещения заготовки относительно режущей кромки инструмента [2]. На продольно-строгальных станках осуществляется строгание больших деталей. В зависимости от длины стола различают станки небольших размеров при длине стола до L =3…4м, средних размеров при L ? 5м и тяжёлые станки (L > 5м)

2. Кинематическая схема механизма перемещения стола

Вращение двигателя М1 передаётся через редуктор с шестернями 1 и 2 на реечную шестерню 3, которая с помощью зубчатой рейки 4 осуществляет поступательное движение стола 5 (рис. 1. 1).

Рис.1.1

3. Описание работы продольно-строгального станка

На этих станках обрабатываемую деталь закрепляют на столе, совершающем возвратно-поступательное движение, а резец остаётся неподвижным [2]. Процесс строгания происходит при прямом рабочем ходе стола, а при обратном резец поднимается. После каждого обратного хода стола резец перемещают в поперечном направлении, осуществляя поперечную подачу. Продольное перемещение стола при рабочем ходе называют главным движением, а привод, обеспечивающий это движение, главным электроприводом продольно-строгального станка. Скорость, с которой стол перемещается относительно резца при рабочем ходе, называют скоростью резания V_пр. Она зависит от вида обработки (черновая или чистовая) и материала изделия. Врезание резца в изделие и выход из него производят на пониженных скоростях V_вр и V_вых. Скорость обратного хода превосходит скорость резания в 2…3 раза, чем достигается повышение производительности станка, определяемой числом двойных ходов стола в единицу времени.

На рис.1.2. приведена нагрузочная диаграмма привода стола M(t) вместе с тахограммой (t).

Рис 1.2

Угловая скорость двигателя и нагрузка на его валу за один двойной ход стола меняется на протяжении длительности цикла t_ц. Так, в течение времени t₁, двигатель разгоняется вхолостую до скорости резания _вр, соответствующей скорости перемещения стола V_вр, с максимально допустимым динамическим моментом. Далее, в течение времени t₂ двигатель работает вхолостую с угловой скоростью резания. С момента входа резца в металл на валу двигателя возникает нагрузка, соответствующая скорости резания и действующая в течение времени t₃. Затем привод разгоняется под нагрузкой до скорости прямого хода _пр. за время t₄ и работает с установившейся скоростью на протяжении времени t₅. Перед выходом резца из детали скорость двигателя снижается под нагрузкой до величины _вых. = _вр. за время t₆. В течение времени t₇ резец выходит из детали и двигатель, начиная со времени t₈ и далее, на протяжении длительности реверса и обратного хода стола, работает вхолостую. Из рис. 1.2. видно, что в течение времени t9 происходит уменьшение скорости двигателя до нуля с последующим реверсом до наибольшей скорости обратного хода Wобр. при максимально допустимом динамическом моменте. Продолжительность установившегося режима со скоростью _обр. составляет t₁₁. В конце обратного хода происходит сначала снижение скорости до _сн.= _вр. за время t₁₂, в течение которого динамический момент сохраняет своё максимально допустимое значение, а затем после работы на пониженной скорости сн. в течение времени t₁₃ двигатель снижает скорость до нуля (время t₁₄) и совершает реверс до скорости врезания вр. (время t₁₅). Далее цикл повторяется.

4. Особенности работы привода перемещения стола продольно-строгального станка

Как следует из рассмотренных тахограммы и нагрузочной диаграммы (рис. 1.2), работа главного электропривода продольно-строгального станка связана с частыми реверсами и торможениями. Поэтому переходные процессы оказывают большое влияние на выбор электродвигателя и производительности станка. станок привод двигатель нагрузка

Диапазон регулирования скорости главного привода составляет D= 4…30. Наименьшая скорость прямого хода Vмин = (4…6) м/мин соответствует черновой обработке твёрдых металлов. Наибольшая скорость обратного хода V_обр=(75…120) м/мин определяется максимальной скоростью резания при чистовой обработке, достигающей V_max=(75…120) м/мин. Скорости врезания резца в изделие V_вр и выхода из него одинаковы и равны (12…15) м/мин. Регулирование скорости от V_min до граничной V_гр = (20…25) м/мин осуществляют при постоянном моменте, а с увеличением скорости от V_р до V_max - при постоянной мощности.

Допустимое ускорение в продольно-строгальных станках определяется в основном прочностью кинематической цепи редуктора и составляет a_доп = (0,8…1) м/с ².

5. Определение мощности двигателя привода главного движения

Двигатель преодолевает нагрузку в установившемся и переходном режимах работы. В установившемся режиме при прямом ходе стола нагрузка на валу двигателя определяется тяговым усилием F_тяг состоящим из усилия резания F_z и силы трения F_тр, а при обратном ходе стола - только силой трения F_тр.

6. Расчёт усилий, моментов нагрузки при прямом ходе стола

Силу трения при движении стола по направляющим рассчитывают по формуле:

Н

где g = 9,81 ускорение свободного падения, м/c²;

m_ст , m_дет - соответственно массы стола и детали, кг;

F_y - вертикальная составляющая усилия резания,

Н

м = 0,05…0,08 коэффициент трения стола о направляющие.

Массы стола и детали, кг:

кг

кг

Тяговое усилие при движении стола равно

Н

Усилие резания при чистовой обработке:

Н

Динамическое усилие, обусловленное массами стола и детали при разгоне и торможении привода стола:

Н

Статический момент нагрузки, приведённый к валу реечной шестерни, определяют по формуле:

Н*м

где

с - радиус приведения, м;

з - КПД передачи, принимаемый согласно табл. 1

Радиус приведения находят из равенства , где - диаметр реечной шестерни.

7. Расчёт усилий, моментов нагрузки при обратном ходе стола

Силу трения при движении стола по направляющим на холостом ходу находят по формуле

Н

Статический момент нагрузки реечной шестерни:

Н*м

9. Расчет средней мощности

Мощность при прямом ходе стола:

КПД редуктора примем : 0,9

Вт

Мощность при обратном ходе стола:

Вт

Средняя мощность:

Вт ,где

с

с

Выбираем ближайший по мощности двигатель постоянного тока:

Двигатель серии 4ПФ112S с параметрами:

P=45 кВт

I_я=115,6 А

U_я=440 В

КПД =86%

n_ном=1060 об/мин

n_макс=4500 об/мин

Выберем тиристорный преобразователь для этого двигателя:

Тиристорный преобразователь ТЕР с параметрами:

I=200 А

U_ном=4600 В

Основные регулируемые координаты:

скорость, ЭДС, положение, мощность ,специальные системы, натяжение.

9. Рассчитаем момент инерции и передаточное число, где

ближайшее по значению передаточное число

Заключение

При расчете тахограммы и нагрузочной диаграммы привода были рассчитаны статические моменты, а также приняты динамические моменты разгона и торможения. Исходя из полученных динамических моментов, было рассчитано ориентировочное время переходных процессов. В итоге была построена тахограмма и нагрузочная диаграмма привода.

Используя полученные данные при расчете статических моментов была определена требуемая мощность двигателя и по мощности и требуемой частоте вращения был выбран двигатель.

Список литературы

1.Дмитриев О.А Основы проектирования электрических приводов: учеб. пособие/О.А Дмитриев, С.М. Миронов, В.Н.Крысанов. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»,2008.81с.

2. Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам, Том 1,2 - М.: Энергоиздат. 1989

3. Москаленко В.В. Системы автоматизированного управления электропривода. - М.: Инфра - М. 2004

Размещено на Allbest.ru