2 Проектирование электропривода главного движения

2.1 Выбор системы управления электроприводом

К числу важных технических характеристик главных электроприводов станка с ЧПУ относятся широкий диапазон и высокая плавность регулирования частоты вращения шпинделя станка, постоянство частоты его вращения при изменениях нагрузки, колебаниях напряжения сети, нагреве двигателя при длительной работе и других факторов. Это необходимо учитывать при выборе электропривода и системы его управления.

Электропривод типа «Кемтор» предназначен для управления приводами главного движения и представляет собой электропривод постоянного тока с двухфазным регулированием скорости. В первой зоне регулирование осуществляется при постоянном моменте М = constза счет изменения подводимого к якорю двигателя напряжения при постоянном потоке возбуждения (D= 1:1000), во второй зоне при постоянстве мощности Р =constза счет ослабления тока возбуждения при номинальном значении напряжения якоря (Д = 1:3,5).

В состав привода входят:

• преобразователь тиристорный для питания якоря и обмотки возбуждения двигателя;

• электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением и встроенным тахогенератором и вентилем;

• коммутационный трехфазный дроссель;

• трансформатор для питания обмотки возбуждения;

• коммутационный блок.

Конструктивно преобразователь выполнен по блочной структуре, позволяющий производить оперативную замену блоков и свободный доступ ко всем элементам и контрольным точкам.

Схемные и конструктивные решения преобразователя максимально унифицированы с электродвигателя подач типа «Кемрон».

Техническая характеристика электродвигателя «Кемрон» соответствует стандарту СТ СЭВ 3572 - 82.

Мощности на валу двигателя для каждого перехода рассчитывают по формуле:

(23)

где N_zi, - мощность резания наi-м переходе, кВт;

η_стi- КПД станка наi-м переходе.

КПД станка зависит от нагрузки. В дальнейших расчётах принимаем за номинальный КПД станка среднее значение для токарной группы η_н.ст=0,75.

На основании полученных данных находим мощность на валу двигателя для каждого перехода:

За номинальную мощность резания N_нzпринимаем максимальную мощность резания, полученную при расчетеN_ziмакс=19,3 кВт.

Для каждого перехода определяем коэффициенты загрузки станка по формуле:

(24)

Потери мощности в механизмах станка состоят из постоянных потерь, не зависящих от нагрузки (потерь холостого хода), и переменных потерь, зависящих от нагрузки. Потери мощности определяем по формуле:

(25)

где a– коэффициент постоянных потерь;

b– коэффициент переменных потерь.

Коэффициенты постоянных и переменных потерь определяются исходя из того, что при Кi=1 КПД станка равен номинальному значению:

(26)

Исходя из формулы 26:

(27)

На основании данных эксплуатации станков для практических расчётов можно применять соотношения:

(28)

(29)

На основании полученных данных находим потери для каждого перехода:

С учётом этих потерь, КПД станка при разных нагрузках определяется по формуле:

(30)

Результаты расчёта K_i,_i,N_zi,N_i,t_oiзаносятся в таблицу 4.

Номер перехода i	Коэффициент загрузки Кi	КПД станка i	Мощность резания Nzi, кВт	Мощность на валу двигателя Ni, кВт	Основное время toi, мин
1	0,6	0,76	9,6	14,5	12
2	0,6	0,77	12,4	18,3	3,1
3	0,7	0,8	14	18,7	7
4	0.8	0,79	16	21,3	8,4
5	0,6	0,82	11,08	14,7	1,9
6	0,6	0,78	12,5	16,7	7,4
7	0,5	0,77	9	13,7	1
8	0,6	0,76	9,6	14	3,4
9	0,7	0,76	14	19,7	2
10	1	0,77	19,3	27,5	0,47
11	0,5	0,76	9,7	14,5	3,1

Таблица 4 – Расчётные данные для построения нагрузочной дыиаграм

Время паузы находим по формуле:

(31)

где n– число переходов.

Нагрузка двигателя в период пауз обусловлена мощностью холостого хода, которая равна постоянным потерям:

(32)

Эквивалентная мощность двигателя:

(33)

Моменты на валу двигателя рассчитываются по формуле:

(34)

где n– частота вращения вала двигателя, об/мин.

Максимальный момент:

Номинальный момент:

2.2 Предварительные расчеты по выбору элементов системы управления