Електропривод токарно-гвинторізного верстата 16К20

 (3.7)

Обраний електродвигун  проходе по пусковому моменту, оскільки умова (3.7) виконується:

Для перевірки двигуна на перевантажувальну  здібність визначимо його максимальний момент за виразом:

, (3.8)

де  – кратність максимального моменту електродвигуна

Визначимо максимальний момент робочої машини (шпинделя) за виразом:

 (3.9)

де   – максимальна потужність робочої машини, Вт, приймаємо (з навантажувальної діаграми (рис.3));

 – максимальна кутова швидкість, рад/с.

Максимальна кутова швидкість  визначається за виразом:

, (3.10)

де  – максимальне значення ковзання, в.о.

Максимальне ковзання розраховується за формулою:

, (3.11)

де  – номінальне значення ковзання, в.о.

Номінальне значення ковзання визначається за виразом:

, (3.12)

де  – синхронна кутова швидкість, рад/с

Розрахуємо синхронну кутову швидкість за формулою:

, (3.13)

де  – промислова частота, Гц;

 – число пар полюсів.

Тоді:

Вибраний електродвигун перевіряють  на перевантажувальну здібність  за умовою:

 (3.14)

Обраний електродвигун  не проходе по перевантажувальній здібності, оскільки умова (3.14) не виконується:

Таким чином вибираємо  двигун з більшою потужністю типу АИР160S4У3, з наступними технічними характеристиками: Р_н=15кВт; n_н=1455об/хв; I_н=28,5А; η_н=90%; cosφ_н=0,89; μ_п=1,9; μ_max=2,9; μ_min=1,8; К_і=7; J_д=78·10^-3кг·м²; m=100кг.

Аналогічно проводимо перевірку вибраного електродвигун за умовами пуску та на перевантажувальну здібність використовуючи вище приведену методику розрахунку.

Перевіряємо двигун за умовами  пуску:

Обраний електродвигун проходе по пусковому моменту, оскільки умова (3.7) виконується:

Перевіряємо двигун на перевантажувальну  здібність:

Обраний електродвигун  проходе по перевантажувальній здібності, оскільки умова (3.14) виконується:

 

4 РОЗРАХУНОК ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ

ЕЛЕКТРОПРИВОДУ

 

4.1 Визначення  приведеного моменту інерції

 

Приведений до вала електродвигуна момент інерції частин електропривода, що рухається дорівнює:

, (4.1)

де   – коефіцієнт, що враховує момент інерції механічної передачі, ;

 – момент інерції вибраного електродвигуна, кг·м²;

 – момент інерції обертової частини приводу, кг·м^2;

 – кутова швидкість вала робочої машини, рад/с;

 – маса і швидкість частини  приводу, що рухається поступово, кг і м/с;

 – кутова швидкість вала електродвигуна, приймається рівною номінальній , рад/с.

При розрахунку необхідний момент інерції обертової частини у виді циліндра може бути визначений у загальному виді за виразом:

, (4.2)

де   – маса обертового циліндричного тіла, кг;

 – зовнішній і внутрішній радіуси циліндричного тіла (для суцільного циліндра ), м.

Визначимо масу обертового циліндричного тіла (деталь, що обробляється на верстаті) за формулою:

, (4.3)

де  – питома вага сталі, кг/м², ;

 – довжина деталі, що обробляється, м;

 – діаметр обертового циліндричного тіла, м.

Тоді момент інерції обертової частини приводу дорівнює:

Розрахуємо приведений до вала електродвигуна момент інерції частин електропривода, що рухається:

 

4.2 Розрахунок  і побудова механічної характеристики  електродвигуна

 

Розрахунок механічної характеристики асинхронного двигуна  здійснюється на підставі уточненої  формули Клосса з її інтерполяцією в пусковій частині щодо мінімального і пускового моментів двигуна, розрахованих через каталожні кратності цих моментів.

Механічна характеристика асинхронного електродвигуна:

, (4.4)

де   – максимальний момент, що розвивається електродвигуном, Н·м;

 – поточне значення ковзання;

 – критичне значення ковзання;

.

Усі розрахунки для побудови механічної характеристики двигуна зводимо до таблиці 4.1.

Будуємо механічну характеристику (рис.4)

 

 

Таблиця 4.1 – Розрахункові данні для побудови механічної характеристики електродвигуна

S_н S_max S_min S_п

S, в.о.	0	0,01	0,02	0,03	0,048	0,095	0,143	0,19	0,283	0,567	0,85	1
ω, рад/с	157	155,4	153,9	152,3	149,5	142,1	134,6	127	112,5	68	23,6	0
М, Н·м	0	28,2	54,9	98,5	118,44	190,7	223,3	231,4	217	149,6	143,6	151,6

 

Рисунок 4. Механічна характеристика асинхронного електродвигуна АИР160S4У3

 

4.3 Визначення  часу пуску і гальмування електроприводу

 

Визначення часу пуску необхідно зробити графоаналітичним способом. Для цього необхідно на одному графіку сполучити механічну характеристику електродвигуна і робочої машини і побудувати криву динамічного моменту, як різницю між моментом електродвигуна при зниженій напрузі і робочої машині (рис.5). Крива динамічного моменту розбивається на 10-15 ділянок і тривалість пуску на ділянці визначається за виразом:

, (4.5)

де   – середнє значення динамічного моменту на і-тій ділянці, Н·м;

 – значення кутової швидкості електродвигуна на і-тій ділянці, рад/с.

 

Рисунок 5. Механічна характеристика електродвигуна, робочої машини і побудована крива динамічного моменту.

 

Тривалість пуску буде дорівнювати сумі значень часу розбігу на всіх ділянках:

 (4.6)

Усі розрахунки для визначення часу пуску електроприводу зводимо  до таблиці 4.2.

За даними проведених розрахунків будуємо залежність (рис.6).

 

Таблиця 4.2 – Розрахункові данні для визначення часу пуску електроприводу

№ дільниці	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
ωпоч., рад/с	0	15	30	45	60	75	90	105	120	135	150
ωкін., рад/с	15	30	45	60	75	90	105	120	135	150	156,5
Δωі, рад/с	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15	6,5
Мдін, Н·м	143,5	138,5	148,9	163	179	194	205,5	216,6	217,8	173,6	56,2
Δtі, с	0,01	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,01	0,01	0,01	0,02	0,02
tпi, с	0,01	0,03	0,05	0,07	0,09	0,11	0,12	0,13	0,14	0,16	0,18

 

Рисунок 6. Залежність кутової швидкості від часу пуску електродвигуна

 

Час гальмування системи  двигун-робоча машина визначається за формулою:

, (4.7)

де  – момент опору механізму, приведений до валу електродвигуна, Н·м.

 

4.4 Розрахунок  і побудова навантажувальної діаграми електродвигуна на період пуску

 

Для побудови навантажувальної діаграми електродвигуна необхідно  визначити значення моменту двигуна на кожній ділянці. Знаючи тривалість розбігу електродвигуна на кожній ділянці за механічною характеристикою визначаємо значення моменту і зводимо до таблиці 4.3.

 

Таблиця 4.3 – Розрахункові данні для побудови залежності

Мд, Н·м	151,6	135	120	223,5	231,5	223	210	195	179	162,5	148,5	142
tпi, с	0	0,01	0,03	0,05	0,07	0,09	0,11	0,12	0,13	0,14	0,16	0,18

 

Рисунок 7. Залежність моменту двигуна від часу пуску двигуна

 

5 ВИБІР СХЕМИ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДОМ. ОПИС РОБОТИ СХЕМИ КЕРУВАННЯ

 

Електрична схема токарно-гвинторізний верстат моделі 16К20 наведена у графічній частині курсової роботи. Шпиндель верстата приводиться в дію електродвигуном М1 потужністю 15 кВт з номінальною кутовою швидкістю 151,8 рад/с, двигун М2 потужністю 0,75 кВт з номінальною кутовою швидкістю 151,8 рад/с використовують для прискореного поздовжнього та поперечного пересування супортів (відповідно 4 та 2 м/хв), двигун М3 потужністю 0,125 кВт з кутовою швидкістю 280 рад/с та електродвигун М4 потужністю 1,7 кВт з кутовою швидкістю 142 рад/с приводять в дію насос гідросистеми (за наявності гідросупорта) та насос охолоджуючої рідини.

Пуск електродвигунів М1 та М2 здійснюється натисканням кнопки SВ2, яка замикає коло котушки пускача КМ1, переводячи його на саможивлення. Зупинка електродвигуна головного привода М1 здійснюється натисканням кнопки SВ1. Керування електродвигуном М2 привода швидкого пересування супорта здійснюється за схемою "поштовх" натисканням пускової кнопки, вмонтованої в рукоятку фартуха і діючої на кінцевий вимикач SQ3. При цьому котушка пускача КМ2 одержує живлення і за допомогою головних контактів КМ2 електродвигун вмикається в мережу. Пуск і зупинка електродвигуна М3 привода насоса охолодної рідини здійснюється вмиканням та вимиканням тумблера S2. Електродвигуни М3 та М1 зблоковані і вмикання М3 можливе тільки після замикання контактів пускача КМ1.