Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.1 (830965), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука. 1981. 110 с. 15. Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов / А. А. Гусев, Е. Р. Ковальчук, И. М. Колесов и др. М.: Машиностроение, 1986. 480 с.
16. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2 кн. / Под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. Кн. 1. 400 с. 17. %ест М. %ег1схещрпазсЬ|пеп. В. 2, УИ 'ЧЕКЬАб. Бйззе1дог1, 1985. 350 с. Глава 5 ЗДЕКТРОПРИВОД СТАНКОВ 5.1. Классификация электроприводов Электропривод состоит из электродвигателя, силового преобразователя, механической системы и системы управления, которые образуют электромеха~ническую систему привода.
Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Силовой преобразователь представляет собой источник питания электродвигателя с регулируемым выходом. Механическая система обеспечивает передачу механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу станка. Система управления предназначена для формирования управляющего воздействия на силовой преобразователь и состоит из систем обратной связи, преобразующих информацию с элементов привода, и регуляторов, на входах которых эта информация сопоставляется с заданными значениями. Все элементы привода взаимосвязанны.
Внутренние обратные связи соединяют электродвигатель с силовым преобразователем и механические передачи с электродвигателем. Внешние обратные связи объединяют эти элементы между собой. В этой связи электромеханическую систему привода следует рассматривать только целиком, не расчленяя на части. В станкостроении в большинстве случаев применяют автоматизированный электропривод, т.
е. электропривод с автоматическим регулированием параметров. Виды автоматизированных электроприводов указаны в табл. 5.1. По виду силового преобразователя электроприводы подразделяются на тиристорный и транзисторный. В автоматизированном электро- приводе постоянного тока применяют силовые преобразователи двух типов: управляемые тиристорные выпрямители и импульсные преобразователи, которые выполнены на основе тиристорных или транзисторных ключей. Однако сложность управления тиристорами при питании от постоянного напряжения приводит к тому, что импульсные преобразователи выполняют на основе транзисторных ключей.
В этой связи в станкостроении под тиристорным силовым преобразователем подразумевают выпрямители, а под транзисторным — импульсный преобразователь. Выбирая тип привода по виду упр.авления, необходимо иметь в 233 5Л. Виды автоматизированных электроприводов КлассиФикационный признаю Привод Назначение Главного движения Подачи Вспомогательных перемещений ' Род тока, питающего электродвигатель Постоянного тока Переменного тока Вид силового преобразователя Тиристорный Транзисторный Тип электродвигателя С двигателем постоянного тока Асинхронный Синхронный Вид управления Нерегулируемый Регулируемый Следящий Адаптивный Характер взаимодействия электродвигателя с механической системой Групповой Индивидуальный Взаимосвязанный виду следующие соображения.
Нерегулируемый электропривод обеспечивает перемещение исполнительных органов станка с постоянной скоростью, или ее изменение обеспечивается механическим способом. Регулируемый электропривод позволяет электрическим способом регулировать скорость в широком диапазоне, независимо от изменения нагрузки. Следящий электропривод обеспечивает перемещение исполнительного органа по определенной программе. (Этот термин не совсем точен, так как закон изменения управляющего воздействия в этом случае зара~нее известен.
Поэтому более правильно было бы говорить о программно-управляемом приводе.) Перемещение исполнительного органа станка в некоторые фиксированные точки обеспечивает следящий привод, работающий в режиме позиционирования. Закон изменения скорости между этими точками выбирают исходя из требований производительности и точности позиционирования, и на форму обрабатываемой детали он влияния не оказывает. Адаптивный электропривод автоматически изменяет структуру и(или) параметры системы управления.
Групповой электропривод имеет один электродвигатель, который посредством механических передач обеспечивает движение всех исполнительных органов станка. И~ндивидуальный электропривод обеспечивает перемещение одного исполнительного органа станка. Взаимосвязанный электропривод имеет два или несколько взаимосвязанных электродвигателей, при,работе которых поддерживаются заданные соотношения их скоростей и нагрузок и положения исполнительных органов стайка. Современный автоматизированный электропривод часто выполняют в виде комплекта электрооборудования (комплектный электропривод). В него входят силовой преобразователь, система управления с обрат- 5,2.
Функции, выполняемые электроприводом за счет совершенствования конструкции станка Дополнительные функции, выполняемые электроприводом Совершенствование механической системы Влияние на привод Механическая система Вид привода Увеличивается жесткость механической системы Повышается кинематическая точность механической системы Уменьшается неравномерность движения Увеличивается колебатель ность механической системы Демпфирование колебаний Регулируемый, следящий Уменьшение трения в механической системе 1 — 2 Увеличение жесткости механической системы 3 — 4 Упрощается конструкция механической системы Увеличивается жесткость механической системы Повышается кинематическая точность механической системы Уменьшается степень сглаживания возмущений Увеличивается неравномерность движения Устранение коробок пе- редач, вариаторов 1 Сокращение механичес- ких передач 1 Широкодиапазонный, регулируемы" Регулирование скорости Демпфирование колебаний Следящий, вза- имосвязанный Размыкание кинематических цепей 1 Упрощается конструкция механической систе- Обеспечение взаимосвязанных перемещений Продолюсение табл.
5.2 Совершенствование меха- нической системы Влияние на привод Вид привода Механичес кая система Реверс Следящий Устранение механизмов Упрошается конструкреверса 1 ция механической систе- мы Устранение фиксаторов, Упрощается конструкхраповиков 1 и т. п. ция механической систе- мы Устранение кулачковых Упрощается конструкмеханизмов 1 (при цик- ция механической сисловом движении) темы Дополнительные функции, выполняе- мые электроприводом Точное позицио- нирование Программное изменение ско- рости движения Реверсивный, ре- гулируемый или следящий Следящий позиционный ной связью по скорости (для регулируемого электропривода) и положению (для следящего электропривода), электродвигатель (часто с датчиком скорости или положения, встроенным в двигатель). В комплект поставки иногда входят и элементы механической системы, а также элементы, обеспечивающие интеграцию систем управления электроприводом с системой управления технологическим процессом.
При конструировании станков выбор электропривода имеет очень большое значение. Электропривод в значительной степени определяет область возможных изменений параметров станка, влияет на его точность и производительность. Функции, передаваемые электроприводу (регулирование скорости, реверс, точное позиционирование и др.), оказывают существенное влияние на конструкцию станка.
В табл. 5.2 указаны дополнительные функции, передаваемые электроприводу за счет совершенствования конструкции станочных узлов, входящих в механическую систему привода, и тип привода, реализующий эти дополнительные функции. К важнейшим характеристикам электропривода, которые необхо,димо обеспечить конструктору станков, относятся мощность, определяемая мощностью выбранного электродвигателя, а также диапазон регулирования, добротность, полоса пропускания, показатель колебательности, резонансная частота, перерегулирование, время переходного процесса. Последние определяются по временным и частотным харак-теристикам электропривода и определяют статические и динамические свойства электромеханической системы станка в целом. Таким образом, важнейшей задачей в области автоматизированното электропривода является построение и анализ его частотных и временных характеристик с учетом механической системы.
В этой связи необходимо составить структурную схему привода, рассчитать передаточную функцию как привода в целом, так и его элементов (механиче:.ской системы, электродвигателя, силового преобразователя и системы управления). Следует отметить, что при исследовании динамики электропривода широко применяют метод переменных состояний, который позволяет .проанализировать сложные системы во временной области; этот метод удобен при использовании численных методов и при расчете на ЗВМ. 5.2. Механика привода Эквивалентная механическая система привода Механическая система автоматизированного электропривода включает в себя ротор двигателя, зубчатые и червячные передачи, передачи 'винт — гайка, соединительные муфты, суппорт и другие элементы станка, кинематически связанные с двигателем. Зта система оказывает существенное влияние на статические и динамические свойства автоматизированного электропривода в целом.
Элементы станка, входящие в механическую систему привода, учитываются следующими параметрами: моментом инерции У, которым обладают подвижные массы, и жесткостью С соединяющих их упругих элементов. В табл. 5.3 и 5.4 приведены формулы для расчета моментов инерции и жесткости типовых элементов механической системы при.вода. Кроме того, при расчетах учитывают моменты сил сопротивления, 5.3. Моменты инерции простейших тел Момент инерции Эскиз Прямой круглый цилиндр Полый цилиндр Прямоугольная призма а) — (Р+ ЗХР) б) т — +— Цилиндр относительно оси, перпендикулярной к оси цилиндра Идеально тонкий стер- жень Произвольное, имеющее массу т и момент инерции У2 относительно оси 2 обусловленные затратами мощности на выполнение технологических операций и демпфирование в системе. Все параметры механической системы приводят к валу электродвигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
