Статья - Установка для исследования механизма регулировки закрытой высоты механического пресса (1245679)
Текст из файла
Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана.Электрон. журн. 2016. № 06. С. 83–96.DOI: 10.7463/0616.0842166Представлена в редакцию:Исправлена:09.05.201623.05.2016© МГТУ им. Н.Э. БауманаУДКУстановка для исследования механизмарегулировки закрытой высоты механическогопрессаАнцифиров А. А.1,*, Гладков Ю. А.1,Кривошеин В. А.11МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, РоссияСтатья посвящена разработке исследовательской механизма регулировки закрытой высоты набазе механического штамповочного пресса модели КД 2128 номинальной силой 630кН. Процесс регулировки осуществляется с использованием современных средств автоматизации, таких как синхронный двигатель номинальной мощностью 1.57 кВт и преобразователь частотымощностью 7.5 кВт с функциями программируемого логического контроллера с реализациейзаконов широтно-импульсной модуляции.Показано, что исследовательская установка конструктивно позволяет обеспечивать кинематикуработы механизма регулировки закрытой высоты пресса, приведены основные диаграммы динамики и параметров работы механизма, полученные в ходе экспериментов.Ключевые слова: автоматическое управление, механизм регулировки закрытой высотыКГШП, испытательный стенд, широтно-импульсная модуляция, ШИМВведениеИспользование исследовательских установок позволяет наглядно и доступно продемонстрировать существующие возможности технологического оборудования в обработкеметаллов давлением (ОМД), а также продемонстрировать перспективы его модернизации.На подобном оборудовании удобно показывать способы решения задач мониторинга идиагностики, которые должны применяться в области заготовительного производства, вчастности в обработке давлением для обеспечения высокого уровня решения производственных задач.Изучение работы узлов и механизмов кузнечно-штамповочных машин (КШМ) [1, 2,3] целесообразно проводить на отдельном исследовательском оборудовании, которое может служить натурной физической моделью рассматриваемых механизмов.В статье рассматривается исследовательская установка механизма регулировки закрытой высоты [4, 5, 6], спроектированная для кривошипного пресса 630кН с целью про-Наука и образование.
МГТУ им. Н.Э. Баумана83ведения практических работ на кузнечно-штамповочном оборудовании кафедры «Технологии обработки давлением» МГТУ им. Н. Э. Баумана.1. Состав установкиСхема исследовательской установки механизма регулировки закрытой высоты пресса, приборы, ПК и датчики представлены на рис. 1.Рис. 1.
Схема, приборы и датчики установки на базе КШП 630 кНЗдесь L – измеряемая закрытая высота пресса; ∆L – величина регулирования закрытой высоты КШП; SП – линейное перемещение ползуна; φТЕК – текущая координата валадвигателя регулировки закрытой высоты пресса; φУПР – сигнал поворота на заданный уголвала серводвигателя механизма регулировки обеспечивающий, требуемое линейное перемещение ползуна пресса SП.Исследовательская установка механизма регулировки закрытой высоты пресса состоит из расположенного на винтовой передаче 1 червячного механизма 2.
Вращение червячного вала осуществляется частотно–регулируемым приводом через телескопическийкарданный вал 3. Червячный вал приводит во вращение шестерню, через которую осуществляется вращение винтовой передачи 1, что в свою очередь вызывает линейное перемещение ползуна 4. Шаг винтовой передачи при повороте винта на угол 360° составляет4мм. Отслеживание линейного перемещения ползуна SП происходит с помощью бесконтактного индуктивного датчика положения 5.Наука и образование. МГТУ им. Н.Э.
Баумана84Рассматриваемую в статье физическую модель механизма регулировки закрытой высоты КГШП удобно представить в составе установки, включающей следующие приборы,датчики и приводы:1) Преобразователь частоты номинальной мощностью 7,5кВт. Синхронный двигательфирмы KEB модели C4.SM.000–3400, основные характеристики которого представлены в таблице 1.Таблица 1. Основные характеристики синхронного двигателя C4.SM.000–3400Номинальные значенияНоминальное напряжение Uн (В)Номинальный момент Mн (Нм)Номинальный ток I (А)Номинальная скорость вращения nн (об/мин)Номинальная мощность Pн (кВт)4005,03,730001,57Максимальные величиныМаксимальный момент (Нм)Максимальный ток Imax (A)27,021,02) Инкрементальный энкодер, установленный на валу в корпусе синхронного двигателя, точность измерения положения вала двигателя - 0,09°.3) Червячный механизм с передаточным отношением i=55, числом витков червякаz=7, числом зубьев шестерни z=56.4) ПК на базе процессоров Intel с программным обеспечением KEB COMBIVIS длязадания параметров частотного преобразователя.
В состав KEB COMBIVIS входитпрограмма осциллографа для регистрации текущих значений параметров механизма регулировки закрытой высоты.5) Адаптер для связи частотного преобразователя с ПК (ПЛК).6) Кабель обратной связи синхронного двигателя с частотным преобразователем.Детализация схемы исследовательской установки механизма регулировки закрытойвысоты представлена на рис. 2.Рис. 2. Схема механизма регулировки закрытой высотыНаука и образование. МГТУ им.
Н.Э. Баумана85Здесь φУПР‒сигнал на поворот вала двигателя; φТЕК ‒ текущее значение координатывала двигателя. Точность углового позиционирования вала двигателя определяется энкодером. На шестерне червячного механизма, обеспечивающего линейное перемещениеползуна КШП, установлен энкодер обратной связи. Нагрузка от приводимых механизмомрегулировки подвижных узлов пресса задается регулируемым механическим тормозом.На исследовательской установке можно проводить следующие работы [6]:1) Экспериментально устанавливать время отработки сигнала управления механизмом регулировки.2) Проверять возможность регулировки закрытой высоты пресса на требуемую величину во время технологической паузы, требуемой для работы средств автоматизации и механизации: роботов манипуляторов, грейферных подач.3) Проверять возможность работы привода механизма регулировки в условиях, превышающих номинальный режим работы двигателя.
Выполнять регистрацию егоосновных рабочих характеристик (ток управления, момент на валу двигателя, скорость вращения вала, угловое перемещение) для случая функционировании привода в жестких производственных условиях.4) Определять точность отработки механизмом регулировки сигнала управления наперемещение ползуна.5) Проводить автоматическое управление [7, 8, 9, 10] работой механизма регулировкизакрытой высоты с реализацией законов широтно-импульсной модуляции (ШИМ)[11].6) Решать задачи мониторинга и диагностики [12] износа элементов механизма регулировки закрытой высоты.На рис. 3, представлена фотография исследовательской установки механизма регулировки закрытой высоты на базе КШП 630кН.Сервоприводом установки механизма регулировки закрытой высоты пресса 630кНявляется частотный преобразователь и частотно-регулируемый синхронный двигатель сноминальными характеристиками мощности 1,57кВт, номинального момента 5Нм, пикового ‒ до 25Нм.С помощью исследовательской установки представляется возможность демонстрации автоматического управления как классической синусоидальной широтно-импульсноймодуляцией (ШИМ), так и при модуляции выходного напряжения по несинусоидальномузакону для каждой фазы синхронного двигателя, что может позволить увеличить амплитуду выходного напряжения [11].Такие задачи, как мониторинг и износ узлов механизма регулировки можно решатьприбегнув к сравнению регистрируемой нагрузки на валу двигателя (рис.
5а) и сравненияэтой нагрузки с той, которая соответствует нормальному или эталонному режиму работымеханизма регулировки. В зависимости от величины износа в направлении его увеличениябудет смещаться и характер изменения нагрузки по сравнению с эталонной. Для точногоавтоматического управления приводом величина износа должна компенсироваться соответствующим управляющим воздействием.Наука и образование. МГТУ им. Н.Э.
Баумана86Рис.3. Фотография установки механизма регулировки закрытой высотыДля оценки эффективности использования рассматриваемой установки механизмарегулировки закрытой высоты в статье приведены результаты четырех испытаний поворота шестерни червячного механизма на угол 360, что соответствует линейному перемещению ползуна пресса на 4мм. Результаты испытаний приведены в таблице 2 [6].Таблица 2. Величина регулировки от времениОпыт 1Опыт 2Опыт 3Опыт4время, с ∆B, мм время, с ∆B, мм время, с ∆B, мм время, с ∆B, мм2.494.002.484.002.404.002.484.00Как видно из таблицы, регулировку закрытой высоты кривошипного пресса 630кНна один оборот шестерни можно осуществить за время, меньшее 2,5с.
Ниже на рис.4 представлена диаграмма, иллюстрирующая зависимость величины регулировки от временипри оптимальной скорости вращения вала двигателя 1375 об/мин.Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана874,003,50∆L, мм3,002,502,001,501,000,500,000,000,501,00время, с1,502,002,50Рис.4. Зависимость величины регулировки от временимомент на валу двигателя,НмВ звеньях механизма регулировки во время управления возникают вибрации, вызываемые трением, начальными зазорами, дальнейшим износом между звеньями механизма,способствующие ухудшению качества управления и приводящие к дополнительным нагрузкам на привод механизма регулировки.
Система управления приводом механизма регулировки должна учитывать и компенсировать отмеченные факторы.Максимальная нагрузка на сервопривод была зафиксирована во втором испытании 2,её величина составила 9,27Нм, что на 85,4% выше номинальной. Максимальный токуправления составил 10,2 А.Ниже представлены полученные экспериментально графики работы устройства (рис.5). Во всех опытах время разгона до заданной скорости и торможения вала двигателя механизмом регулировки не превышает 0,07с.12108642-100,511,5время, с22,5а)Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана88ток управления, А1197531-1 00,511,5время, с22,51,522,5время, с 1,522,5координата вала двигателя.град.б)18000160001400012000100008000600040002000000,51время, св)1600скорость, об/мин140012001000800600400200000,51г)Рис.5. Графики регистрируемых параметров испытания 2 для ∆L=4мм: а) – ток управления синхроннымдвигателем; б) –момент на валу двигателя; в) – координата положения вала двигателя; г) –скоростьНаука и образование.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
