Гульков, Г. И.

Зухейри, М. Ф.

Петренко, Ю. Н.

Рычков, Г. М.

Repository of Belarusian National Technical University (BNTU)

1. К а ц А.М., С о л о в ь е в а  Н.С., К р а п и в и н а  Т.Г. Совершенствование непре­рывного литья слитков в кристаллизаторы скольжения. -  Цветные металлы, 1975, № 10, с. 61—63. 2, К о м л и к Г.П., Т у т о в  В.И. Привод механизмов вытягивания слитка на установках горизонтального непрерывного литья. — Цветная металлургия, 1978, № 11, с. 51—53. 3. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями/Под общ. ред. М.Г.Чи- ликина. -  М., 1971. -  624 с. 4. Л у ц е н к о  В.Е., Р у б ц о в  В.П. Электропривод и авто­матизация промышленных установок. -  М., 1976, т. 6. -  124 с.ЛИТЕРАТУРАУДК 62.83:621.9Г.И.ГУЛЬКОВ, М.Ф.ЗУХЕЙРИ, Г.М.РЫЧКОВ, Ю.Н.ПЕТРЕНКО, канд.техн.наук (БПИ)ЧАСТОтаЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ ТОКАРНОГО СТАНКАМеханическая обработка деталей на токарных станках занимает значитель­ное место в машиностроении. Одним из путей повышения эффективности ме­таллообработки является оптимизация режимов резания. При токарной обра­ботке торцевых поверхностей деталей режим точения с постоянной скоростью резания является оптимальным с точки зрения повышения производительно­сти труда. Для стабилизации скорости резания необходимо по мере уменьше­ния диаметра детали увеличивать угловую скорость шпинделя. Выбор регули­руемого частотного электропривода рассмотрим применительно к вертикаль­ному токарному полуавтомату модели СМ780, который предназначен для об­работки деталей типа "фланец” ./5tfBr12^дб^резz: iz:20 JO 50 WO UOQ tnlOOOРис. 1. Диаграмма регулирования привода.В настоящее время регулирование скорости на станке осуществляется сту­пенчато в диапазоне D — 32. Причем переключение ступеней коробки скоро­стей в небольшом диапазоне = 5 ,5 6 ) осуществляется автоматически. При­вод главного движения токарных станков в верхней части диапазона требует регулирования скорости с постоянной мощностью резания (D =  25,7). В ниж­ней части диапазона регулирование скорости осуществляется при постоянном моменте нагрузки (Ь^  =  1,23). Необходимая диаграмма регулирования при­вода шпинделя изображена на рис. 1.28Относительное сокращение машинного времени за счет ступенчатого регулирования скорости при торцевой обработке можно определить по<|)ормулеТ* = Ми-  Г,Mv=  1 -'Ми1)(1)где — машинное время при обработке с постоянной частотой вращения; ^Mv “  машинное время при обработке с постоянной скоростью резания; ^  — плавность регулирования скорости.Для станка модели СМ780 имеем 7 ^  =  0,31.Относительное сокращение машинного времени при точении с постоянной скоростью (бесступенчатое регулирование, V’ ~  О можно выразить формулой= -  i  — -  ) =  0.484.М(2) 2 оТаким образом, возможное сокращение относительного машинного вре­мени при торцевой обработке с постоянной скоростью резания для станка мо­дели СМ780 составит ( 1)( ^ ( 2) -  7^(1)) - 1 0 0 % =  (0,484 -  0,31) 100=  17,4%.При питании асинхронного двигателя (АД) от преобразователя частоты (ПЧ) регулирование частоты вращения можно осуществить двумя путями: пропорциональным изменением напряжения питания (или ЭДС) и частоты то­ка статора в диапазоне до номинальной, при этом момент двигателя М̂ , =  =  const ; изменением частоты при постоянстве напряжения (или ЭДС) в диа­пазоне выше номинальной, при мощности двигателя =  const. При таком управлении диапазон регулирования скорости с М^ = const: £)w = 5 -1 0 ;  диа­пазон регулирования при =  const : ZV ^ 2 .  Так как >£)р ,то  очевидно, что чисто электрический способ регулирования нуждается в значительном за­вышении мощности АД. Поэтому целесообразно применить сочетание бессту­пенчатого электрического и механического ступенчатого регулирования. Чис­ло ступеней коробки скоростей, как правило, не должно превышать 4—5, так как при Z > 5  мощность двигателя снижается незначительно, а коробка скоро­стей существенно усложняется.По условиям механической прочности ротора принимаем диапазон регули­рования АД D' = 2. Технологическая мощность резания на станке Р . ~— 1 -> т> Р— 13 кВт.Номинальная мощность двигателя с коробкой скоростей третьей ступени определяется из соотношенияР >  Рz рез£,1/3 -Р-. ;d \Р^ =  19,2 кВт. (2)Исходя из Р^ , выбираем АД типа 4A180S4Y3; Р^ =  22 кВт.Для выбранного АД определим возможный диапазон регулирования ско­рости, для чего воспользуемся методикой, изложенной в [ 1 ] .Допустимое значение а , ограниченное перегрузочной способностью двигателя, определяется как29/-j— f n . Ufa , = J ^  - X =  _ U ^^мех^М д7 = с 7 /2  ; ;Н2* = ' - 1 ( 1 +  - ) ;X, 0Xj х '  XjX2< ^ = H g ( -  + —  + —Но x l/ =  1 + УНо) ;(3)где r j , Xj , ;C2 , Xg — параметры схемы замещения двигателя.Решив (3) для выбранного двигателя, получим «j =  3,9. Соответствующее ему значение |3 можно получить из выражения механической мощности [ 1 ] :Р =  мехm ^ u jr ^ P ( a - l3 )(Ь^ + + 2r jr2a(3 +Отсюда запишем(4)(5)Решение уравнения (5) дает значение (3 .Ограничением является также температура обмотки статора двигателя. При независимой вентиляции двигателя температура не будет превышена в случае (2)Ai» <  Ai*„ . (6)Пренебрегая потерями в стали ротора и учитывая, что механические и до­бавочные потери покрываются за счет механической мощности, можно запи­сатьЛР= Ai>3j+AP32 + Ai> ,̂ (7)где АР^^ , АР^2 ~  электрические потери в обмотках статора и ротора соответ­ственно; Аі  ̂— потери в стали статора.Рассмотрев составляющие потерь, запишем выражение (7) в виде [ 1 ]p мехP ^ 2a - 0(1  + ^ 2^2 Hqгна " : (8)Tj/-'—— ; APj^ . AP ĵ  ̂ -  номиналь­ноные потери на гистерезис и вихревые токи соответственно.Совместное решение уравнений (4) и (8) дает допустимое значение а в соответствии с условием (6) .Расчет показывает, что потери мощности в АД превысят номинальные при абсолютном скольжении /3 , большем критического. Следовательно, ограниче­ние по перегрузочной способности является более ’’сильным” .30Определим максимальное значение скорости:‘̂ Imax =  =  ^92,35 рад/с.Тогда допустимый диапазон регулирования АД с Д =  const равенсоImax =  3,84.со1нЕсли допустимый диапазон регулирования с ограничениями по перегру­зочной способности и допустимым потерям значительно превышает первона­чально принятое значение Ь =  2, то выбранный двигатель 4А180 84УЗ в про­цессе работы будет недогружен. Поэтому имеет смысл проверить двигатель, стоящий в ряду мощностей на ступень ниже.Результаты расчета для двигателей Р =  22 кВт (4А180 84УЗ), ==  15 кВт (4А160 84УЗ) иР^ =  18,5 кВт (^160М 4У З) при Z =  3 показывают, что для токарного станка модели СМ780 целесообразным является примене­ние АД мощностью Р =  15 кВт с диапазоном регулирования вверх от основ­ной скорости Oj =  2,5. Диаграмма регулирования, соответствующая выбран­ному двигателю, приведена на рис. 1.Таким образом, алгоритм выбора двигателя для приводов главного дви­жения представляет собой следующее— предварительный выбор приемлемого значения числа ступеней коробки скоростей;— предварительный выбор диапазона регулирования АД с Д =  const;— определение требуемой мощности Р^ по формуле (2) и выбор типа АДпо каталогу из условия 5— уточнение диапазона регулирования при Р =  const с ограничениями по потерям и перегрузочной способности на основании параметров схемы заме­щения выбранного АД;— если двигатель допускает регулирование в диапазоне, больщем выбран­ного первоначально, производим проверку двигателя меньщей мощности.Применение частотного электропривода главного движения позволяет рас- щирить технологические возможности станка и повысить производительность металлообработки.ЛИТЕРАТУРА1. П е т р е н к о  Ю.Н., Г у л ь к о в Г.И. Регулирование частоты вращения асинхрон­ного двигателя при постоянной мощности. -  Электротехника, № 7,1984, с. 18-19. 2. Ч и ­л и  к  и н М.Г., К л ю ч е в В.И., С а н д л е р А.С. Теория автоматизированного электро­привода. -  М., 1979. -  616 с.

Частотный электропривод главного движения токарного станка

https://rep.bntu.by/bitstream/data/141250/1/28-31.pdf

Частотный электропривод главного движения токарного станка

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repository of Belarusian National Technical University (BNTU)