Пресс-ножницы НГ522

 

 

В данное время в прессовых  цехах эксплуатируется электропривод  с релейно-контактным управлением. Недостатком такого привода является:

– невозможность плавного регулирования скорости  двигателя;

– механический износ элементов схемы управления;

– громоздкость конструкции.

Чтобы устранить вышеприведенные  недостатки, предлагается установить частотный привод. Преимуществами такого привода является возможностью  плавного регулирования скорости двигателя, происходит замена релейно–контактной схемы управления двигателя на микропроцессорные устройства, которые, в свою очередь, являются более   надежными. Установив регулируемый электропривод на пресс-ножницах можно снизить годовые энергозатраты.

 

 

1.5 Описание функционирования базовой принципиальной схемы

 

 

На рисунке 1.5 представлена электрическая принципиальная схема базовой системы.

Для подготовки к работе

– автоматическим выключателем QF1 подключите электросхему пресс-ножниц к цеховой питающей сети. При этом на дверце шкафа загорится белая сигнальная лампа «Сеть»;

– переключатель SA1 установите в положение, соответствующее выбранной для работы секции. При этом загорится лампочка HL6 «Сортовая секция» или HL9 «Секция пробивка отверстий»;

– нажатием кнопки SB3 запустите электродвигатель главного привода. При этом включается магнитный пускатель КМ1, который став на самопитание и подключив электродвигатель М1 к силовой цепи, включает сигнальную лампу HL2 синего цвета «Главный привод».

 

 

Рисунок 1.5 – Электрическая принципиальная схема пресс – ножниц

 

Описание работы схемы  электрической принципиальной. Электродвигатель выключается кнопками «Общий стоп» SB1 и SB2, расположенными на станине.

Работа схемы в режиме «Одиночные ходы». Переключатель SA1 установите для работы на одной из секций: «Сортовая секция» или «Секция для пробивки отверстий».

При установке переключателя  в положение «Сортовая секция»  загорается лампочка HL6 зеленого цвета, подключается цепь включения электромагнита УА2, в цепь управления подключаются контакты SQ3.1 и SQ6.2 концевых выключателей.

Для включения электромагнита УА2 необходимо нажать на кнопку SB8. При этом, если ползун находится в верхнем положении конечный выключатель SQ6.2 включит магнитный пускатель КМ4 по цепи 16-23-27-6 который будет находиться во включенном состоянии на время воздействия управляющего кулачка на толкатель концевого выключателя SQ6. Магнитный пускатель КМ4 подключает выпрямительное устройство А1 к, включает магнитный пускатель КМ3 по цепи 16-23-27-6. Магнитный пускатель КМ3 становится на самопитание по цепи 16-23-27-6 и включает электромагнит УА2 в форсированном режиме.

При достижении ползуном нижней точки конечный выключатель SQ3.1 разрывает цепь питания магнитного пускателя КМ2, который своими контактами отключает электромагнит УА2.

При возвращении ползуна  в верхнее положении шатун  под действием возвратной пружины  возвращается в исходное положение.

Для повторного включения  ползуна нажмите снова кнопку SB8.

При длительном нажатии на педаль непрерывного хода не получается, т.к. при движении ползуна конечный выключатель SQ3 разрывает цепь магнитного пускателя КМ2, который в свою очередь отключает электромагнит УА2 и разрывает цепь самопитания магнитного пускателя КМ3. Но магнитный пускатель КМ3 остается включенным по цепи  
16-17-27-6 и своим контактом по цепи 17-32 запрещает включение магнитного пускателя КМ2. После отпускания кнопки магнитный пускатель КМ3 отключается и схема готова к повторному циклу.

Остановка ползуна осуществляется нажатием кнопок SB1 и SB2.

 

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет параметров пресс-ножниц

 

 

В таблице 2.1 приведены технические  данные пресс – ножниц.

 

Таблица 2.1–Технические данные пресс-ножниц

Радиус кривошипа, м	R=0.125
Длина шатуна, м	l=1.2
Перекрытие ножей, м	h0=15
Зазор между ножами, мм	hз=110
Угол наклона ножа, град	β=4⁰
Передаточное число редуктора,	i=37
Толщина разрезаемого металла, мм	h=10
Число резов в минуту	z=4

 

Для построения упрощённой нагрузочной диаграммы M_c=f(t) необходимо найти соотношение между углом α и линейным перемещением ножа.

Угловая скорость кривошипа  при установившемся движении для заданной скорости двигателя

 

.      (2.1)

 

Зададимся скоростью вращения двигателя n_дв=500 об/мин, тогда

 

                                                                        (2.2)

 

Средняя скорость кривошипа за полный его оборот

 

                                                        (2.3)

 

Тогда время работы кривошипа  составит

 

                                                                     (2.4)

 

Скорость перемещения  ножа

 

.           (2.5)

 

Перемещение ножа

                                           .                                            (2.6)

 

На рисунке 2.1 представлена зависимость скорости и перемещения ножа.

 

 

Рисунок 2.1 – Зависимости скорости v_H, и перемещения ножа L_H от времени

 

Пользуясь графиком L_H(t) определяем время перемещения ножа на расстояние h₃–h=110-10=100 мм, t₁=0.83 c.

Время цикла

 

                                                                            (2.7)

 

Время паузы

 

                                             (2.8)

 

Относительная продолжительность включения

 

                                                  (2.9)           

               

 

2.2 Предварительный выбор электродвигателя по мощности

 

 

Последовательность идентичных циклов работы, каждый из которых включает время работы при неизменной нагрузке, за которое машина не нагревается  до установившейся температуры, и время  стоянки, за которое машина не охлаждается  до температуры окружающей среды.

 

                                  (2.10)

 

 где Ps1-номинальная мощность двигателя;

К₀ - отношение потерь холостого хода к потерям при нагрузке;                  

ПВ - относительная продолжительность включения, %.ПВ=49.3%.

Подставив значения в формулу получим

                       (2.11)                

 

 

2.3  Расчет выбранного электродвигателя  и построение механической характеристики  электропривода.

 

 

Объектом управления является асинхронный  электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа  АИР 100 L2, паспортные данные которого представлены ниже.

Входные параметры

Тип сети                                                            трехфазная 4-х проводная

Номинальное входное напряжение, В                                                   380

Частота входного напряжения, гц                                                           50

Выходные параметры:

Номинальная мощность, Квт                                                                  5.5

Номинальная частота вращения, об/мин                                            3000

Фактическая частота, об/мин                                                              2850

Режим работы                                                                                            S3

cos φ                                                                                                       0.88

КПД, %                                                                                                       88

Iпуск/Iном                                                                                                  7.5

                                                                                                                1.4

                                                                                                               2.1

                                                                                                            0.9

Номинальное скольжение, %                                                                  1.2

Момент инерции ротора,                                                          0.080

Построим естественную механическую характеристику (рисунок 2.2) электродвигателя М=f(S). Наиболее распространенным методом является построение механической характеристики асинхронного двигателя по пяти характерным точкам, определяющим рабочие режимы в следующих координатах:

– пусковой режим М=, S=1, (ω=0);

– критический режим , S=, ();

– номинальный режим , S=,;

– идеальный холостой ход S=0, .

Для этого рассчитаем ряд значений

– синхронная угловая скорость

 

 

 

– номинальная скорость

 

 

 

– минимальная скорость

 

 

 

– критическая скорость

 

 

 

где критическое скольжение

 

 

– номинальный момент

 

 

 

– критический момент

 

 

 

– пусковой момент

 

 

 

– минимальный момент

 

 

 

Механическая характеристика электродвигателя представлена на рисунке 2.2.

 

Рисунок 2.2 – Механическая характеристика электродвигателя

 

 

2.4 Проверка выбранного  двигателя по нагреву

 

 

При выборе асинхронного двигателя  из двигателей серии АИР, предназначенных  как для продолжительных, так  и повторно-кратковременного режима, рекомендуется проверить его  на нагрев.

В этом случае используется метод средних потерь, которые  определяются за время цикла нагружения по формуле

 

                

,                              (2.21)

 

где ΔА_П, ΔА_Т – потери энергии при пуске, торможении;

ΔР_у·– потери мощности при установившейся частоте вращения;

β₀, β_Т – коэффициент, характеризующий различные условия охлаждения при паузе и торможении (β₀=0.25 – 0.35), принимаем β₀=0.3;

t_п, t_у, t_т, t₀ – время пуска, работы (установившегося режима), торможения и останова (паузы) соответственно.

Коэффициент при пуске  находится по следующей формуле

 

                                   

,                                       (2.22)

                                        .                                  (2.23)

 

Коэффициент при номинальной нагрузке находят

                                        

,                                    (2.24)

 

где ω₀ – угловая скорость идеального холостого хода

 

                                           ,                                              (2.25) 

                                     

где f – частота сети, равная 50 Гц;

      р – число  пар полюсов.

 

                                           ω_н = ω_мех = 310.2 рад/с,

                                         рад/с,                          (2.26)

                                                            (2.27)

 

Потери мощности при установившейся частоте вращения

 

                                         Вт,                         (2.28)