Файл: Глава 25.doc

Последние два способа экономически не эффективны. На практике в настоящее время применяют второй способ, но он не обеспечивает плавного регулирования. Поэтому более перспективным является регулирование изменением скорости вращения, а при нескольких механизмах – смешанное, т.е. изменением скорости вращения одного и отключением (включением) других механизмов.

25.3.2. Электропривод механизмов с ударным характером нагрузки

К механизмам с ударной нагрузкой относятся ковочные прессы, молоты, ножницы и т.д. Примерная кинематическая схема таких механизмов представлена на рис.25.13.

От электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2 (ее ведомый шкив 3 является маховиком), муфту 4 и шестерни 5, 6 получает вращение кривошипный вал 7, который при помощи шатуна 8 сообщает ползуну 9 вертикальное перемещение. В прессах к ползуну крепится верхний штамп, а к стану пресса – нижний.

Рис.25.13. Кинематическая схема механизма с ударным характером нагрузки

Кузнечно-прессовые машины работают в режиме резко переменной ударной нагрузки, когда периоды большой нагрузки чередуются с холостым ходом (рис.25.14, кривая 1). Для большинства рассматриваемых механизмов отношение максимального значения момента нагрузки М_с к моменту М_о при холостом ходе составляет порядка 10-30.

Приведенный статический момент и момент инерции в приводе с кривошипным механизмом определяются по формулам (23.6, 23.7, 23.8).

Расчетная мощность за цикл находится из соотношения:

(25.19)

где: А_о=F_ch - работа операции (технологическая работа, потери в кривошипно-шатунном механизме и промежуточной передаче), Дж; h - рабочий ход ( под нагрузкой) ползуна; А_х - работа холостого хода; К_з - коэффициент запаса, принимается в зависимости от числа ходов машины и скольжения (таблица 25.3); там же даны рекомендации по выбору жесткости механической характеристики двигателя в зависимости от числа ходов механизма в минуту; - работа включения муфты (для машин, работающих на одиночных ходах): где:J₀ - момент инерции ведомой муфтой инерционной массы, приведенный к валу муфты, кг.м²; ω_м - угловая скорость муфты; t_ц - время цикла, с.

Таблица 25.3

25.3.3. Требования к электроприводу поршневых машин и прессов

1. Электроприводы механизмов с переменной нагрузкой работают в продолжительном S1 или перемежающемся режимах S6, реверсирование не требуется.

2. Поскольку кривошипные механизмы при работе создают на валу двигателя периодически изменяющийся момент сопротивления, то для уменьшения колебаний необходимо применять маховики и двигатели с повышенным моментом инерции, которые позволяют уменьшить колебание скорости ротора. Необходимо отметить, что с уменьшением скорости, неравномерность работы увеличивается.

3. Регулирование скорости не требуется или требуется в ограниченных пределах; для компрессоров и насосов 3...10, а для кузнечно-прессового оборудования 10...20.

4. Колебание момента двигателя за цикл не должно превышать отношения М_макс/М_мин≤1,2...1,3.

5. Для поршневых насосов и компрессоров требуется автоматизация поддержания заданного значения давления или подачи.

6. Момент, развиваемый двигателем при пуске, должен быть не менее 1,2М_н.

7. Пуск двигателя должен осуществляться при разгруженной машине.

8. Система управления должна иметь защиту от перегрева масла, воды и других технических неисправностей.

25.3.4. Расчет мощности электропривода механизмов с позиционной и ударной нагрузкой

Предварительный выбор мощности электродвигателя для различных кривошипно-шатунных механизмов производится по формулам (25.17 25.18, 25.19)

Можно определять эквивалентный момент и, исходя из требуемой скорости, определять мощность двигателя

кВт. (25.20)

Нагрузочные диаграммы ме-ханизмов определяются, исходя из предварительно выбранных пара-метров двигателя и маховика (рис.25.14б).

В

Рис.25.15. График нагрузки маховикового привода

(25.21)

где: К_д - коэффициент перегрузки электродвигателя; Т_м - электромеханическая постоянная времени, с; М_ρμ - максимальное значение момента сопротивления.

Если принять, что начальный момент равен М_о, то из (25.21) следует:

(25.22)

где: J_Σ - суммарный приведенный момент инерции привода.

Решая (25.22) относительно J_Σ, получим:

(25.23)

Момент инерции маховика:

где: J_пр - приведенный момент инерции привода без учета маховика.

Если маховик установлен после ременной передачи, то реальный момент инерции маховика .

Для кузнечно–прессовых механизмов угол α_р по сравнению с полным циклом 2π составляет 5...10% и может не учитываться. В данном случае в течение рабочего периода работа по преодолению сил сопротивления совершается только маховыми массами и равна:

(25.24)

где: - неравномерность хода.

Момент инерции можно определить по формуле , а для реального графика.

Для проверки предварительно выбранного электродвигателя и расчетного момента инерции маховика строятся нагрузочная диаграмма М=f(t) и тахограмма электропривода.

Проверку и нахождение оптимального момента инерции маховика целесообразно проводить на ЭВМ, моделируя электромеханическую систему. Структурная схема кривошипно-шатунного механизма представлена на рис.23.7. При этом необходимо учесть, что масса шатуна приводится [4-24] частично (0,2...0,3)m_ш к поступательному движению и частично (0,8...0,7)m_ш к вращательной массе кривошипа. Структурная схема нерегулируемого асинхронного двигателя, отражающая передаточную функцию , может быть выражена на основе упрощенной формулы Клосса в диапазоне скоростей отдо, а при моделировании пуска для скорости отдоуравнениемМ= , где;- коэффициенты;M_п, M_мин, M_к – пусковой; минимальный и критический (максимальный) моменты двигателя; s_мин=0,7…0,75 – скольжение при минимальном моменте.

Для регулируемого электропривода по системе ПЧ-АД структурная схема может быть составлена на основании упрощенной формулы:

,

где: - жесткость механической характеристики;

- электромагнитная постоянная времени.