Лекция №2 Исполнительные механизмы и сервоприводы кузнечно-штамповочных машин

Теоретические вопросы:

2.1 Классификация исполнительных механизмов

2.2 Задачи, выполняемые системой управления

2.3 Информационные технологии и технические средства управления кузнечно-штамповочными машинами

2.1 Классификация исполнительных механизмов

Современные кузнечно-штамповочные машины (КШМ) оснащаются преимущественно индивидуальным электроприводом. Это относится в равной степени как к механическим КШМ, так и к гидравлическим прессам с насосным приводом и молотам с пневматическим компрессорным приводом. Исключение составляют некоторые гидравлические прессы, использующие рабочую жидкость насосно-аккумуляторных станций, и паровоздушные молоты, питающиеся централизованно от заводских станций, причем в ряде случаев индивидуальный электропривод КШМ может быть и многодвигательным.

Электропривод КШМ можно классифицировать следующим образом.

1. главный привод механических машин, снабженных маховиками;

2. главный безмаховиковый привод механических и гидравлических машин;

3. привод насосов и компрессоров, используемый в насосных станциях и установках группового питания прессов;

4. привод вспомогательных механизмов механических и гидравлических КШМ.

При всем имеющимся многообразии существующих на сегодняшний день приводов кузнечно-штамповочных машин (КШМ) следует отметить, что общим для большинства классов и типов кузнечно-штамповочных машин элементом исполнительных механизмов с точки зрения системы управления, может служить пневмо- или гидроцилиндр поршневого или плунжерного типа, который управляется электромагнитными пневмо- или гидроклапанами (см. табл. 2.1).

Табл. 2.1

Типы исполнительных механизмов систем управления современных КШМ

Класс и тип КШМ	Тип исполнительного механизма системы управления
1	2
1. Гидропрессы	Поршневые или плунжерные гидроцилиндры главных рабочих механизмов и дроссельных устройств
2. Кривошипные прессы	Поршневые пневмоцилиндры механизма включения муфты, выключения тормоза
3. Винтовые прессы 3.1 Фрикционные	Поршневые гидро/пневмоцилиндры механизма нажатия диском на маховик
3.2 Электровинтовые	Электромагнитные переключатели
3.3 Гидровинтовые	Поршневые и плунжерные гидроцилиндры главного рабочего механизма и дроссельных устройств
3.4 Муфтовые	Электромагнитные, пьезо- или механические клапаны включения/отключения муфты
4 Молоты
4.1 Паровоздушные ковочные и штамповочные	Поршневые гидро/пневмо сервоцилиндры механизма перемещения золотника
4.2 Приводные пневматические ковочные	Поршневые пневматические сервоцилиндры механизма поворота кранов управления

Окончание табл.. 2.1

1	2
4.3 Гидромолоты	Поршневые гидроцилиндры главных рабочих механизмов и дроссельных устройств
4.4 Газогидравлические	Плунжерные гидроцилиндры механизма возврата рабочих частей
4.5 Высокоскоростные	Плунжерные гидроцилиндры механизма возврата рабочих частей
4.6 Импакторы	Поршневые пневмоцилиндры главных рабочих механизмов и дроссельных устройств
4.7 Бесшаботные	Поршневые или плунжерные гидроцилиндры главных и возвратных рабочих механизмов и дроссельных устройств

Однако исполнительный механизм любой из производственных машин следует проектировать одновременно с его электроприводом, под которым подразумевается электромеханическое устройство, при помощи которого приводится в движение исполнительный механизм и обеспечивается электрическое управление этим механизмом.

Основными элементами электропривода являются: электродвигатель (или электромагнит), устройство, связывающее его с производственным механизмом и аппаратура управления и защиты. Основной задачей конструктора при проектировании электропривода кузнечно-штамповочной машины будет являться достижение высокой производительности и надежности работы главного исполнительного механизма при обеспечении низкой себестоимости продукции, для чего необходимо уметь выбирать электродвигатель, передаточное устройство от двигателя к исполнительному механизму и пускорегулирующую и защитную аппаратуру.

Перечисленная электроаппаратура выбирается по каталогам фирм-производителей, при этом необходимо знать следующее:

1) величина номинального напряжения сети, а также его снижение или превышение в процентах;

2) временные характеристики;

3) коэффициент возврата для контакторов и реле;

4) мощность катушек и токи при замыкании и размыкании контакторов;

5) количество включений в час;

6) температуру и относительную влажность окружающего воздуха:

7) высоту работающего объекта над уровнем моря;

8) агрессивность среды (токопроводящая, с химически активными газами, с испарениями и осадками), действующей на металл и изоляцию;

9) наличие солнечной радиации;

10) возможные удары и вибрации;

11) нормальные или тропические условия работы;

12) расположение аппарата в пространстве и т.д.

2.2 Задачи, выполняемые системой управления

В настоящее время для прессов проектируются индивидуальные системы управления с различной аппаратурой, предназначенные для решения задач управления кузнечно-штамповочными машинами, которые можно классифицировать следующим образом, выделив четыре основных категории:

1. замена человека и управление технологическими параметрами;

2. контроль и регистрация различных необходимых в последствии данных в ходе технологического процесса;

3. диагностика и прогнозирование неполадок в целях уменьшения времени, а также более рационального планирования как планово-предупредительного ремонта, так и незапланированного необходимого ремонта из-за поломки оборудования;

4. уменьшение времени переналадок на другой технологический цикл на выпуск новой продукции.

В ряде случаев при разработке систем управления процессами обработки давлением возникает альтернатива выбора технических средств автоматизации. Например, задача управления может быть решена с помощью локальных регуляторов с жестко связанной структурой. Если объект не слишком сложный, такое решение будет более эффективным с точки зрения сокращения сроков проектирования, упрощения системы управления и надежности.

В настоящее время, учитывая поставленные задачи, в основу систем автоматического управления предлагаются различные по мощности, возможностям, стоимости контроллеры и промышленные компьютеры (IPC – Industrial PC).

2.3 Информационные технологии и технические средства управления кузнечно-штамповочными машинами

Развитие информационных технологий определяет новые требования к выпускаемой кузнечно-штамповочной продукции. Конкурентоспособные прессы и комплексы должны иметь различные информационные системы, решающие задачи программного управления, улучшения диагностики, облегчение эксплуатации и сопровождения, выполнения различных функций учета параметров работы КШМ и времени работы персонала.

Исходя из вышерассмотренных задач управления, системы управления кузнечно-штамповочным оборудованием можно классифицировать следующим образом, разделив их на два основных класса:

1. с постоянной жесткой структурой NC;

2. с гибкой программируемой структурой, которая в свою очередь делиться по сложности системы на:

а) CNC (Computerized Numeric Control). Такая система программируется отдельно и управляет каким-то отдельным комплексом устройств. В этом случае необходима одна микро-ЭВМ, которая вследствие наличия хорошо разработанных стандартов практически без изменения остального оборудования, что позволяет выбрать необходимую мощность для различных технологических задач. В этой структуре нет микроконтроллеров, анализ данных происходит в одном месте и слабым звеном является сама микро-ЭВМ;

б) DNC (Direct Numeric Control). Представляет собой более сложную систему, которая включает в себя несколько устройств управления, возможно несколько контроллеров, и является более высоким уровнем, когда центральная микро- или мини- ЭВМ управляет уже отдельными устройствами управления комплексов технологическим оборудованием.

Вопросы для самоподготовки

• Классификация исполнительных механизмов

• Задачи, выполняемые системой управления

• Информационные технологии и технические средства