metod_15.03.04_atppp_ep_ump_2016 (1016585)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МИНОБРНАУКИ РОССИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Московский технологический университет»МИРЭАСОГЛАСОВАНОУТВЕРЖДАЮУчебно-методический советДиректор Института информационныхИнститута информационных технологийтехнологий____________________«____» ______________ 2016 г.____________________А.С.

Зуев«____» ______________ 2016 г.Электропривод автоматизированногопроизводстваУчебно-методическое пособиеНаправление подготовки:15.03.04«Автоматизация технологических процессов и производств»Профиль подготовки:«Автоматизация технологических процессов и производств в промышленности»Составитель:Д.т.н., профессор Лизогуб В. А.Москва 20161Учебно-методическое пособие «Выбор электроприводов для оборудованияс ЧПУ» предназначено студентам, в качестве технического руководства привыполнении курсовых и дипломных проектов, для проведения лабораторных ипрактических работ, выполнения расчётно графических работ и выпускныхквалификационных работ с целью изучения и решения задач проектированияузлов приборостроительного и машиностроительного автоматизированногооборудования с электроприводами, в том числе станков и оборудования с ЧПУ.Пособие содержит анализ техники привода, выбор и расчёт элементовприводных узлов, включая редуктор и оптимизацию его передаточныхотношений, выбор электродвигателя, комплектного преобразователя и егосопровождающих силовых компонентов.Даны примеры расчетов параметров и выбора комплектногопреобразователя по допускаемой мощности регулируемого электродвигателя,реактивных дросселей на входе преобразователя и дросселей в цепяхподключения электродвигателя.Рассчитываются параметры управляемых блоков торможения идинамические режимы при позиционировании привода в заданных циклахработы оборудования.Выбираются структурные, функциональные схемы управления иподключения электропривода от УЧПУ.2ОглавлениеВведение1.

Назначение и особенности выбора электроприводов воборудовании с ЧПУ2. Проектные параметры электропривода2.1 Независимые проектные параметры2.2 Зависимые проектные параметры2.3 Проектные критерии для выбора ЭП3. Обзор техники электроприводов в оборудовании с ЧПУ3.1 Электропривода постоянного и переменного тока3.2 Преобразователи частоты и компоненты управленияприводов КЕВ4. Примеры выбора электроприводов для станкови оборудования с ЧПУ4.1 Выбор электропривода главного движениянамоточного станка НК-1,6-84.2 Выбор электропривода координатных осей манипулятораробототехнических комплексов5.

Каталог приводной и системной техники РФ, КЕВЗаключениеСписок использованных источников33445566669181821293334ВведениеВыбор электроприводов (ЭП), и систем их управления, выполняется потехническому заданию или техническим условиям, принятым для новыхпроектов, а так же в целях модернизации эксплуатируемого оборудования.Эти задачи определяются сначала, на этапах эскизного и техническогопроектирования, а в процессе рабочего проекта ведутся конструкторскиеразработки всех узлов в комплексе, что может вносить и определенныеизменения, при выборе входящих в них компонентов и систем их управления.При этом решающее значение для точности и производительностипроектируемого оборудования имеют как, достаточно обоснованный уровеньхарактеристик выбранных электродвигателей и элементов комплектныхпреобразователей (КП), так и оптимизация параметров редукторов.1 Назначение и особенности выбора электроприводов в оборудовании сЧПУИсточниками движения в автоматизированном оборудовании с ЧПУявляются приводы, предназначенные для регулируемого преобразованияэлектрической энергии в механическое движение: вращения валов, винтов,шпинделей, подач по линейным, круговым или угловым координатным осям[2,5].Электропривода обеспечивают отработку программируемых перемещений,скоростей и ускорений, с использованием датчиков контроля, типапреобразователей измерительных (ПИ).

По этой причине, комплекс «Системауправления–регулируемый преобразователь – электродвигатель – ПИ», вбольшей степени может быть представлена, как комплектный привод (КП).Применение ЭП и КП привело к упрощению конструкции узлов механикиприводов главного движения, подач, увеличению жесткости узлов, улучшениюих динамических характеристик, повышению общей производительности иточности станков и оборудования с ЧПУ [1,5,6].Главный привод, например, работает на оправку или патрон, с частотамивращения n от nmin до nн ≥ 3000 ~ 5000 об/мин, а также и до nmax ≥ 40000 об/миндля высокоскоростной обработки в диапазоне D = nmax ∕ nmin ≥ 50 [6].Такой диапазон необходим не только в технологии обработки материалов,но и в циклах смены частот вращения и ориентации патрона в токарномоборудовании, а также в циклах смены инструмента в многоцелевых станках.В приводах подач, суппортов, столов, а также манипуляторовробототехнических комплексов (МРК), используется следящий режим длядостижения установленной точности и производительности оборудования [7].Здесь реализуются изменения повышенных рабочих скоростей подач Vj ≥0,5 м/с, при движении по каждой из осей j в диапазоне D = Vjmax ∕ Vjmin ≥ 10000 снеобходимыми ускорениями aj до 0,5 ~ 2g м/с² и более (g = 9,8 м/с²).4Для достижения необходимой точности, и с повышенными скоростямирабочих подач, например, в намоточных и гибочных станках с ЧПУ, задаетсяуровень погрешности отработки контурных движений ∆sк ≤ 0,1мм.В этом случае, каждый привод из 3 ~ 5-ти координатных осей должениметь достаточно высокие показатели добротностей dj привода по скоростнымеvj и динамическим ошибкам еaj:а) скоростной добротности dvj= Vj ∕ еvj •10³ ≥ 25~35 1/с (еvj ≤ 0,05мм);б) динамической добротности daj = aj ∕ еaj •10³ ≥ 70~ 90 1/с² (еaj ≤ 0,08мм).В пособии даны примеры эскизно–технического проектирования привыборе ЭП в следующей форме и последовательности:- анализ технических условий работы узлов с ЭП,- расчетно – техническое обеспечение выходных данных и характеристик ЭП,- применение редуктора и оптимизации его передаточных чисел,- определение необходимых характеристик комплектного электропривода дляустановленных технических условий работы узлов с ЭП: редукторов,двигателей, регулирующих преобразователей, систем управления.2 Проектные параметры электроприводаПроектными параметрами ЭП и его системы автоматизированногоуправления являются независимые и зависимые переменные параметры, которыеопределяют конструкцию и характеристики привода и позволяют осуществлятьпроцесс оптимизации по выбранным проектным критериям.При выборе ЭП, и определении его параметров, например передаточныхчисел редуктора привода, возможна их оптимизация через целевую функцию ирациональный выбор iр, так как известна его нелинейная зависимость отстатической и инерционной нагрузки, к.п.д.

ηр редуктора [1].2.1 Независимые проектные параметрыК независимым проектным или взаимосвязанным параметрам относятся:1) Принятые нормы точности S станков или оборудования с ЧПУ.2) Статические и динамические моменты рабочих нагрузок в номинальныхрежимах Мн и необходимые коэффициенты перегрузки λп=Мmax/Мнноминального момента Мн, относительно максимального Мmax в режимахизменения скоростей Vj, с предельными ускорениями amax=Vj /t привода.3) Моменты инерции нагрузок Jн, с учетом их составляющих.4) Частоты вращения ω, диапазон Dmax их изменения в рабочих режимах отωmin до ωн ~ ωmax, Dmax = ωmax ∕ ωmin.5) Суммарные составляющие к.п.д.

ηр и передаточных чисел ip в редукторах«ЭП – нагрузка».6) Параметры времени достижения позиции tп в рабочих циклах, а такжепоказатели продолжительности включения ПВ и период времени циклаработы T0.52.2 Зависимые проектные параметрыК зависимым проектным параметрам относятся:1) Дискретности σj, координатных j осей, т.е. минимальный отсчетперемещения σj = 0,01; 0,001; 0,0001, др. в mm, угловых град.2) Параметры дополнительных элементов аппаратных комплектующих,активных и реактивных составляющих в силовых цепях: входныедроссельные фильтры L1, выходные дроссельные фильтры L2, резисторыторможения Rт, с мощностью Рт, и временем Т10 тормозного режима.2.3 Проектные критерии для выбора ЭППроектными критериями являются: нормы точностей позиционирования иперемещений, достигаемых параметров статической и динамическойнагрузок, скоростей в заданных диапазонах регулирования, допускаемыеограничения на передаваемые мощности, а также показатели ресурса,надежности, и производительности в заданных условиях эксплуатации.3 Обзор техники электроприводов в оборудовании с ЧПУОбзор характеристик, параметров и условий применения и эксплуатации этойтехники выполнен на основе каталогов производственных объединений РФ«Сервотехника», объединений «Германия – Беларусь» и зарубежных фирм:«Балт Систем», «СКБ ИС» (Санкт- Петербург), ЧЭМЗ (Челябинск), СМЗ(Савелово, Кимры), КЕВ, Cubler, Pinsensorin (Германия), Samick (Южная Корея),CTS, Motorvario, Elte, AECO (Италия), Ruchservomotor (Германия – Беларусь),Gudel (Щвейцария), M-Drive, Delta Tau США) и др.

[6] (см. таблицы 1, 2, … ,12).3.1 Электропривода постоянного и переменного тока3.1.1 Электропривода постоянного токаРегулирование ω в приводах главного движения с двигателями постоянноготока (ДПТ) станков и оборудования с ЧПУ, в период до конца 90-х г.,осуществлялось в 2-х зонах: в 1-й, преобразованием напряжения якоря (ПНЯ)Uя, и во 2-й, по внешнему возбуждению (ПНВ) Uв (рис. 1а).IIIа)UcяПНЯUя М UвДПТПНВб)6UсвRртR pcКТСUзтКТТRcРСUзтRтUуРТКвоUя1R э(Тэ р+1)IяСФJприв*рRостR occДатчик токаУзелт окоо гран ичен.ТГв)Рисунок 1 - Двух зонное регулирование частоты вращения ω для ДПТ главногопривода и схемы преобразователей управления в различных режимахзависимости от момента нагрузки М и передаваемой мощности Р: а) до ωnom спостоянным моментом М=const в зоне I, от ωnom с постоянной мощностьюР=const в зоне II; б) схема преобразователей напряжения ПНЯ и ПНВ натиристорах для ДПТ, например ЭПУ2Д; в) структурная схема регулятора ωтипа ЭПУ2М для якорной цепи управления ПНЯ с пропорционально интегральными усилителями в контурах тока (ускорения) и скорости.Преобразователи ω (М, Iв) строились на двух принципах: 1) для главногодвижения, применялись 3-х фазные ПНЯ якоря Uся и преобразователи ПНВвозбуждения Uсв (рис.1.б); 2) для приводов подач, только с 3-х фазным ПНЯ, ивысоко моментными двигателями типа ПБВ, ДПМ, БИ, и др.

(рис.1.в).Параметры частот вращения n(М, Фв), моменты М, мощность P и другие,могут определяться, по уравнениям (1), (2), (3), …. , (10):n =Uя/Сe – Iя•Rя/СeКо = Uя/Сe – М •Rя/Сe •См •Ко = nхх –∆n;(1)n1= n/iр - частота вращения на выходном валу редуктора ;(2)М = См • Iя =Км • Фв • Iя - момент на валу ДПТ;(3)М1 = М• iр - момент на выходном валу редуктора;(4)P = М• n - мощность на валу ДПТ;(5)P1 = P • ηр - мощность на выходном валу редуктора;(6)P0 = P/ • ηр • ηпн - мощность на входе преобразователя;(7)ηпн – к.п.д. преобразователей напряжения ПНЯ, ПНВ;(8)ηр – к.п.д. редукторов в нагрузке ДПТ;(9)где Iя – ток в якорной обмотке (А);Rя – активное сопротивление якорной цепи (ом);Ко – коэффициент общего усиления в замкнутой системе регулирования n;nхх – частота вращения холостого хода, с изменением ∆n при нагрузке;Сe = Ке•Iв – коэффициент, учитывающий конструктивные параметры Ке ДПТи зависимость магнитного потока Фв от тока в обмотке возбуждения Iв (А);См=Км•Iв – коэффициент, учитывающий конструктивные и обмоточныепараметры Км ДПТ и зависимость момента М(Нм) от тока в обмоткевозбуждения Iв (А).Входная мощность P1 подаваемая на ДПТ, например главного движения,относительно выходной на валу редуктора Р определяется с учетом к.п.д.двигателя ДПД и редуктораP1 = Uя• Iя + Uв • Iв = Р/ηд • ηр ,(10)7где ηд – к.п.д.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов учебной работы