metod_15.03.04_atppp_toap.ump_2016 (Методические документы), страница 5

6).Рисунок 6 - Диаграмма рабочего цикла изменения скоростей приводовперемещения, подъема и опускания грузаРазделение управления приводами для скоростей подач при движении покоординатам X, Y в цикле подъема вверх Н1и опускания вниз Н2, а так жеперемещения F, соответствует общей диаграмме рабочего цикла приводовперемещения и подъема (рис. 7).Определение по Х скоростей, времени разгона и торможения, длины путейв динамике, а также для перемещений с постоянной скоростью, определяется вследующей последовательности:Vx=(amax•t - √ (amax•t)²-4•amax•sx) )/2 = (10• 2 -√(10•2)² -4•10• 3) )/2 =1,64 м/с (29)Время разгона/торможенияtAx = Vx / amax = 1,64 /10=0,164 сек(30)Длина пути разгона /торможенияsAx = 0,5 •amax • tAx² = 0,5•10•0,164² = 0,128 м(31)Длина пути с постоянной скоростьюsFx = sx - 2• sAx = 3- 2•0,128 =2,744 м(32)Время движения с постоянной скоростьюtFx = sFx / Vx =2,744/1,64 =1,67 c(33)Сила сопротивления качению по направляющим при движении по XFF1x = mL•g•μL = 100•9,81•0,1 = 0,981H(34)Статический вращающий момент приводаMs1x = FF1x • 0,5•D/ηL = 0,981•0,5•0,175 /0,9 = 9,5 Нм(35)Ускоряющая силаFA1x = mL•amax = 100•10 = 1000 H(36)Динамический момент на приводе21MA1x = FA1x • 0,5•D/ηL = 1000•0,5•0,175 /0,9 = 97,2 НмСуммарный момент на приводеMAтx = MA1x + Ms1x = 97,2 + 9,5 = 106,7 НмДинамический момент на приводе при торможенииMA1x = FA1x • 0,5•D/ηL = 1000• 0,5•0,175 /0,9 = 97,2 НмСуммарный моментMBтx = MA1x + Ms1x = -97,2 + 9,5 = -87,7 Н(37)(38)(39)(40)Н1 = привод подъема вверх, Н2 = привод подъемавниз, F = привод перемещения XРисунок 7 - Диаграмма рабочего цикла приводов перемещения X и подъема YСила сопротивления качению по направляющим при движении по XFF1x = mL•g•μL = 100•9,81•0,1 = 0,981HСтатический вращающий момент приводаMs1x = FF1x • 0,5•D/ηL = 0,981•0,5•0,175 /0,9 = 9,5 НмУскоряющая силаFA1x = mL•amax = 100•10 = 1000 HДинамический момент на приводе при ускоренииMA1x = FA1x • 0,5•D/ηL = 1000•0,5•0,175 /0,9 = 97,2 НмСуммарный момент на приводеMAтx = MA1x + Ms1x = 97,2 + 9,5 = 106,7 НмДинамический момент на приводе при торможенииMA1x = FA1x • 0,5•D/ηL = 1000• 0,5•0,175 /0,9 = 97,2 НмСуммарный моментMBтx = MA1x + Ms1x = -97,2 + 9,5 = -87,7 НВ результате проведенных расчетов получена временная диаграммавращающего момента приводов по координатам X, Y (рис.

8)22(41)(42)(43)(44)(45)(46)(47)Рисунок 8 - Диаграмма изменения вращающего момента на выходе приводов: А- привод подъема (по координатной оси Y), В – привод перемещения(по координатной оси X)4.2.2 Расчет параметров привода и редукторовТипоразмер, принятых в МРК низколюфтовых редукторов зависит отмаксимального вращающего момента Mмах выбранного двигателя привода.В электроприводах применяются электродвигатели как асинхронные, таксинхронного типа в следующих вариантах исполнения по скоростям: 1200, 2000,3000, 4500 об/мин.Преимуществом синхронных электродвигателей является высокий пиковыймомент нагрузки (λп ≥ 3), за счет применения высококоэрцитивных постоянныхмагнитов на роторе).С учетом вышеназванных преимуществ выбираются синхронные двигателис na ≤ 3000 об/мин, при резерве на регулирования 90% от номинальной частотывращения nн = na (в данном случае 2700 об/мин).Частота вращения на выходном валу редуктораnaрx = V•60/D•π = 1,64•60/0,175•π = 179 об/мин(48)Передаточное число редуктораiapx = nax/napx = 2700/179 = 15,1(49)Принимается редуктор (см.

табл.11) типа PSF 412 по каталогу фирмы КЕВ[6] c параметрами характеристик:iapx =16 передаточное число,Маmax =160 Hм максимальный момент,α0рx ≤ 10' люфт в угловых минутах, для стандартного исполнения PSF 412,ηрx = 0,94 КПД редуктора.В качестве ПИ устанавливаются типа ЛИР158А с дискретностью σх = σy ≥360°/16•N0дос = 0,01 мм по координатам X, Y, при единичном отсчете фотоимпульсного датчика N0дос = NАВдос4 = 10244 = 4096 имп/об, где NАВдос = 102423имп/ об принятая дискретность ЛИР158А по каналам отсчета А, В, логическимумножением их на 4 и нормализаций N0дос к измерению в УЧПУ [6].При рассчитанных значениях точностей позиционирования по каждой из jкоординат ∆Sj, можно определить ∆S0 точность позиционирования МРК приодновременном движении по двум координатам X, Y.∆S0 = ∆Sj²(50)Точность позиционирования по X∆Sx =  Dπ•0,5•α0рx ∕360  D iapx •π ∕N0дос=  175π•0,5•10' ∕360  17516•π ∕4096= 0,14мм(51)Общая точность позиционирования при одновременном движении покоординатам X, Y определится по формуле (50), с учетом ∆Sy ≤0,01мм∆S0 = ∆Sj² = 0,14²0,01² ≤ 0,141ммКроме того, для более детальной оценки этого показателя, необходимоучитывать учет люфтов и в других узлах МРК.Выбираемый синхронный электродвигатель, как наиболее отвечающийследящему режиму по координатным осям, должен соответствовать следующимусловиям:1.

Максимальный (пиковый) момент нагрузки Ма не должен превышатьдопускаемого пускового момента Мп ≤ λп•Мн, относительно номинальногоМн с коэффициентом перегрузки синхронного электродвигателя λп ≥ 3.2. Вычисленный эффективный вращающий момент МF при работе не долженпревышать Мп.3. Отношение внешнего момент инерции нагрузки к моменту инерции роторадвигателя δp и уровень λп динамической перегрузки электродвигателя,должны определять и выбор синхронного электродвигателя, с учетом егодинамических и статических моментов: момента инерции J20опт,статического номинального Мн и перегрузочного Мпλп•δp ≤ 3•2,2 = 6,6(52)1.

Расчетный пиковый момент нагрузки Мп = 106,7 Нм (без учета моментаинерции ротора двигателя).После приведения к валу двигателя получается предварительное значениемаксимального динамического момента МHМH = Мп/iопт =106.7/15 = 6,67 Hм(53)Согласно 1–му условию пусковой момент М0 не должен быть меньшезначения МH /λп =6,67/3 = 2,22 Hм2. Эффективный вращающий момент рассчитывается, как среднее от суммыМk²•tk за время цикла tz = 4 с, в соответствие с диаграммой (Рис.

8)МFx=(Мk²•tk)•1/tz=(6,67²•0,16+0,6²•1,67+4,3²•0,16)•1/4 =1,6Нм (54)Согласно 2–му условию пусковой момент М0 не должен быть меньше МFxзначения М0 ≥ МFx, что и соответствует расчету 1,6 Нм ≤ 2,22 Hм.3. Внешний момент инерции нагрузкиJx = 91,2•mL•(V/nm) ² = 91,2•100•(1,64/2864) ²= 0,003 кГм²(55)24Согласно третьему условию (4.32) Jx/Jмх ≤ λп•δp = 6,6.Jмх ≥ Jx /λп•δp = 0,003/3•2.2 = 0,00022 кГм²(56)Этому и другим условиям соответствует электродвигатель NYS56S стехническими характеристиками (см. табл.3):nнх =3000 об/мин; М0x = 3,0 Hм; Jмх = 0, 0042 кГм²; I0x = 2,8 А; λп ≥ 3По результатам проверки расчетов максимальный пусковой моментсоставляет М0max = 8,1 Нм, что соответствует потреблению тока:I0max = I0н • М0max/ М0н = 2,82• 9 / 3,0 = 11,42 А(57)Средняя величина тока I0м рассчитывается по М0мМ0м = (М1•t1+М2•t2+…+Мk•tk)/(t1 + t2 + … + tk) =(8,1•0,16 +0,6•1,67 +5,8•0,16)/4= 0,8 Нм(58)I0м = I0н •М0м/ М0н = 2,80•0,8/ 3,0 = 0,75 А(59)Выбирается КП типа CSD-AH10380 (табл.3) с характеристиками двигателяNYS56SI0н = 2,8 А и I0max = 1,5•I0н = 2,8•1,5= 4,2 АПиковая мощность торможения привода перемещенияPB1 = M B1•nM/ 9550 = 5,8•2864/9550 = 1,74 кВт(60)При постоянной величине замедления средняя мощность торможениясоответствует 0,5• PB1= 0,5• 1,74 = 0,87 кВт.По таблице 2 для ПВ=25% и эффективной мощности PB0 = ПВ•PB1=0,25•0,87=0,22 кВт находится тормозной резистор с параметрами для КП типаCSD-AH10380 (см.табл.3): R0 = 70 ом, PB0 = 650 W (см.

рис. 9).Выбор системы управления МРК в комплексе «УЧПУ- ЭП» осуществляетсяпо блок – схеме СУ с УЧПУ типа NC230, NC110, Альфа 5М или FLEX NC, ссиловыми модулям, управляемыми через интерфейс А6 (см. рис. 10).Контроллер движения PMAC-2 (TURBO PMAC-2) предназначен дляуправления инверторной группой модуля А5 силовых транзисторов IGBT сдрайверами связи, элементами гальванической развязки А4, аналого –цифровыми преобразователями (АЦП –A/D) контроля токов через датчики токовD1, D2 в фазах двигателя М, силовых выпрямителей А1, блоков источникапитания А2, блоков контроля напряжения А3, встроенным резистором сбросаэнергии при торможении, а также элементами управления «мягкого включения»,с разрядными резисторами R2, R3 и конденсаторами С1, С2 фильтра питания.В качестве преобразователей измерения (ПИ) углового и линейногоперемещений в УЧПУ FLEX NC используются многоразрядные энкодеры дляабсолютного измерения размеров, или фото импульсные 3- х канальные (каналы:А-Sin, В-Sin, Ноль шага - С, - Z, - R) преобразователи размерных дискретныхперемещений линейного или углового типа (см.табл.4).Цифровое управление ЭП в комбинированной системе УЧПУ FLEX NCосуществляется по каналам интерфейса одного из модулей контроллера PMAC-2(TURBO PMAC-2), при этом в силовых блоках инверторных мостов каждойкоординаты и устанавливается свой интерфейс, непосредственно управляющийв режиме ШИМ модуляции силовыми транзисторами инвертора.25Системы ЧПУ NC110, NC230, Альфа 5М (см.рис.11) предназначены дляуправления ЭП, в режиме передачи аналоговых сигналов +/- 10 В дляперемещений и скорости.

В УЧПУ, например NC230 предусмотрены модулицифрового управления шаговыми двигателями и блоки силовых инверторныхмостов для коммутации фаз ШЭД.Отличительной особенностью PMAC-2, FLEX NC (см. табл.12) в сравнениис УЧПУ типа NC110, NC230, Альфа 5М является его адаптация к управлениюЭП, как на основе ДПТ, так и с двигателями АСД, СД и ШЭД, программируютсявсе их параметры, и силовые элементы их включения.Серворегуляторподключение ПИАналоговый вход(скорость/момент)Включение приводаВнешняя аварияПривод ГОТОВ≤ 0,5 А 24V GNPИндикациянулевой скоростиПитание включитьВнешний контрольДвигательПодключениеПИ длявнешней синхронизацииТормозной резистор RтАвтомАвтомат включения- питание 3-х фазное~ 380 VACРисунок 9- Структурная схема комплектного сервопривода CSD-AH10380:с синхронным двигателем (СД) типа NYS56S; со встроенным в двигатель ПИтипа ЛИР-158; с внешним блоком тормозного резистора RтКомплектный привод (КП), имеет серворегулятор на инверторе А5 смощными транзисторами JGBT, с внешним интерфейсом А4, управления иконтроля с дублированной по водам и выходам, оптоэлектронной развязкойсиловых цепей от управления.

Работа инвертора заключается в широтноимпульсной модуляции (ШИМ) внешнего выпрямленного напряжения 400V от26А1 в 3- х фазную систему напряжений с амплитудно - частотным и векторнымуправлением фазами СД (см.рис.10, А4, А5).Рисунок 10 – Функциональная схема СУ ЭП на основе УЧПУ FLEX NCСигналы: Электро автоматики; Управления ЭПРисунок 11– Структурная схема управления ЭП с NC110, NC230, Альфа 5М2724Cos φК.п.д.