Автоматизированный электропривод механизма перемещения стола продольно-строгального станка (стр. 2 из 7)

Пониженная скорость входа резца в металл (принимается):

, где

V_пр - скорость рабочего хода (V_п = 0,4 м/с, см. таб. 1)

Усилие перемещения стола на холостом ходу:

, где

m_с - масса стола (m_с = 15000 кг, см таб. 1);

m_д - масса детали (m_д = 23000 кг, см таб. 1);

g - ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²);

μ - коэффициент трения стола о направляющие (μ = 0,06, см таб. 1).

Усилие перемещения стола при резании:

, где

F_z - усилие резания (F_z = 170000 Н, см. таб. 1).

Время резания (приблизительно):

, где

L_д - длинна детали (L_д = 4 м, см. таб. 1);

Время подхода детали к резцу (приблизительно):

, где

L_п - длинна подхода детали к резцу (L_п = 0,2 м, см. таб. 1);

Время прямого хода после выхода резца из детали (приблизительно):

, где

L_в - путь после выхода резца из металла (L_в = 0,15 м, см. таб. 1);

Время возврата стола (приблизительно):

, где

V_обр - скорость обратного хода.

Время цикла (приблизительно):

3.2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ

При расчете мощности двигателя полагаем, что номинальной скорости двигателя соответствует скорость обратного хода стола (наибольшая скорость механизма), т.к. принято однозонное регулирование скорости, осуществляемое вниз от номинальной скорости. Ориентируемся на выбор двигателя серии Д, рассчитанного на номинальный режим работы S1 и имеющего принудительную вентиляцию.

Эквивалентное статическое усилие за цикл:

Расчетная мощность двигателя:

, где

К_з - коэффициент запаса (примем К_з = 1,2);

η_пN - КПД механических передач при рабочей нагрузке.

Выбираем двигатель Д816 по [2]. Номинальные данные двигателя приводятся в таб. 2.

Таблица 2

Данные выбранного двигателя

Параметр	Обозначение	Значение
Мощность номинальная	P_N	150000 Вт
Номинальное напряжение якоря	U_яN	220 В
Номинальный ток якоря	I_яN	745 А
Номинальная частота вращения	η_N	480 об/мин
Максимальный момент	М_max	8040 Нм
Сопротивление обмотки якоря	R_я0	0,0059 Ом
Сопротивление обмотки добавочных полюсов	R_дп	0,0032 Ом
Температура, для которой даны сопротивления	Т	20˚С
Момент инерции якоря двигателя	J_д	16,25 кг·м²
Число пар полюсов	р_п	2
Допустимая величина действующего значения переменной составляющей тока якоря отнесенная к номинальному току (коэффициент пульсаций)	k_I(доп)	0,15

Двигатель данной серии не компенсированный, имеет принудительную вентиляцию и изоляцию класса Н.

Для дальнейших расчетов потребуется ряд данных двигателя, которые не приведены в справочнике. Выполним расчет недостающих данных двигателя.

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей температуре:

, где

k_т- коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (k_т = 1,38 для изоляции класса Н при пересчете от 20˚С).

Номинальная ЭДС якоря:

Номинальная угловая скорость:

Конструктивная постоянная, умноженная на номинальный магнитный поток:

Номинальный момент двигателя:

Момент холостого хода двигателя:

Индуктивность цепи якоря двигателя:

, где

С - коэффициент (для некомпенсированного двигателя С = 0,6)

3.3 РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ

Для проверки выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (без учета электромагнитных переходных процессов). Для построения нагрузочной диаграммы произведем расчет передаточного числа редуктора, приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, примем динамический момент и ускорение электропривода с учетом перегрузочной способности двигателя.

Передаточное число редуктора:

Момент статического сопротивления при резании, приведенный к валу двигателя:

Момент статического сопротивления при перемещении стола на холостом ходу, приведенный к валу двигателя:

Пониженная скорость, приведенная к валу двигателя:

Скорость прямого хода, приведенная к валу двигателя:

Скорость обратного хода, приведенная к валу двигателя:

Суммарный момент инерции привода:

, где

δ - коэффициент, учитывающий момент инерции полумуфт, ведущей шестерни и редуктора (δ принимаем равным 1,2).

Модуль динамического момента двигателя по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

, где

k - коэффициент, учитывающий перерегулирование момента на уточненной нагрузочной диаграмме (построенной с учетом электромагнитной инерции цепи якоря). Принимаем k = 0,95.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах: