Вертикально-фрезерный станок

2.4.2. Построение  динамической характеристики.

Рисунок 5 – Динамическая характеристика

 

 

 

2.4.2.1.  Время разгона до первого максимума  переходной характеристики:

 

2.4.2.2.Время разгона погибающей переходного процесса до установившейся скорости:

 

2.4.2.3. Время восстановления скорости  при приложении нагрузки:

 

2.4.2.4. Снижение скорости W в относительных единицах определяется:

 

2.4.2.5. Снижение скорости при приложении  нагрузки в относительных единицах:

 

2.4.3. Построение динамической  характеристики:

2.4.3.1. Величина перерегулирования :

 

2.4.3.2. Время разгона до первого максимума  переходной характеристики:

,С

 

2.4.3.3. Время разгона погибающей переходного  процесса до установившейся скорости:

 

2.4.3.4. Время восстановления скорости  при приложении нагрузки:

 

 

 

2.4.3.5. Снижение скорости W в относительных единицах определяется:

 

2.4.3.6. Снижение скорости при приложении  нагрузки в относительных единицах:

 

2.4.4. По подсчитанным данным построим  динамическую характеристику (Рисунок  6):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6 - Динамическая характеристика.

 

2.5. Построение механических характеристик  при различных значениях частоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7 – Механическая характеристика при  различных значения частоты.

2.5.1. Технические  данные асинхронного двигателя  представлены в Таблице 10

Таблица 10

Марка двигателя	; кВт	; В	; Рад/с	; Рад/с		; Ом	; Ом	; Ом	; Ом	; Н*м
АИР180М6	18,5	380	170,94	97,9	2,2	0,19	0,355	1,22	1,44	188,9	0,065

 

 

2.5.1.1. Рассчитываем  механические характеристики привода  при следующих соотношениях частоты  и напряжения двигателя и рассчитанные  данные заносим в Таблицу 11:

1. при ;

2. при .

2.5.1.2. Определим скорости электромагнитного поля статора  при различных значениях частоты по формуле:

 

Где: – задаваемая частота;

- число пар полюсов.

2.5.1.3. Рассчитываем  максимальные моменты:

 

Где: - скорость электромагнитного поля статора;

- сопротивление статора;

- индукционное сопротивление  короткого замыкания;

- индукционное сопротивление  намагничивания;

- частота.

 

 

2.5.1.4. Рассчитываем  скольжение:

Где: - сопротивление ротора.

 

 

Характеристика	ω0, рад/с	f1*= f1/ 50	U1	Мк	sк	ω= ω0(1-sк)
Естественная характеристика: 220 В, 50 Гц	104,6	1,0	220	483,53	0,29	74,266
U1/f1 = const, f1=30Гц	62,8	0,6	132	431,57	0,48	32,65
U1/f1 = const, f1=15Гц	31,4	0,3	66	324,8	0,94	1,8
U1 = 220 В, f1=75 Гц	157	1,5	220	227,01	0,19	127,17
U1 = 220 В, f1=100Гц	209,3	2,0	220	131,25	0,14	179,998

2.5.2. Построим  механическую характеристики при  изменении частот (рисунок 6.):

Таблица 11

 

                                                                                                                         

2.5.2.1. Определяем скорости  электромагнитного поля статора:

 

 

 

 

 

2.5.2.2. Определяем максимальные  моменты:

 

 

 

 

 

2.5.2.3. Критические  скольжения:

 

 

 

 

 

2.5.2.4. По рассчитанным  данным строим механическую частотную  характеристику.

 

 

Рисунок 7 – Механическая характеристика при  различных значения частоты.

 

 

 

 

 

 

2.6 Разновидность систем управления применяемых в электрооборудовании вертикально-фрезерного станка

 

Выбор типа электропривода, в основном, определяется необходимым диапазоном регулирования скорости, требованиями к жесткости механических характеристик во всем диапазоне регулирования скорости. В электроприводах металлорежущих станков различных групп применяются нерегулируемые и регулируемые электропривода.

Для токарных, сверлильных и подобного  рода станков с синхронизацией главного движения и подачи при помощи механических коробок передач, а также для главного движения и подачи продольно-строгальных и других подобных станков при небольшой длине стола

(применяют привода с асинхронным короткозамкнутым двигателем в сочетании с коробкой скоростей и электромагнитными муфтами.

Во всех других станках  применяются различные типы регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для каждого механизма станка. Для привода главного движения, как правило, применяют электропривода с двухзонным регулированием скорости, а для привода подач - с однозонным.К электроприводам постоянного тока, выпускаемым промышленностью, относятся: ЭШИМ-1 на базе транзисторного преобразователя; ЭПУ-1 и ЭПУ-2 на базе тиристорных преобразователей серии БС. Технические данные этих электроприводов даны в таблице 1.

С начала 80-х годов в мировом станкостроении наметился переход от электроприводов  постоянного тока к электроприводам переменного тока с бесконтактными электродвигателями: синхронными двигателями, (СД) для механизмов подачи станков и асинхронными (АД) для механизмов главного движения и вспомогательных механизмов. Цифровое и цифроаналоговое регулирование, микропроцессорное управление и развитая диагностика позволяют значительно повысить производительность, точность и надежность работы оборудования и обеспечить тем самым функционирование гибких производственных модулей (ГПМ).

 

 

Таблица-4 Электродвигатели постоянного тока

 

Параметры	Электроприводы
	Транзисторные			Тиристорные
	ЭШИМ- 1 кассетного исполнен.	ЭШИМ- 1 модульного исполнен.	Нере- версивные ЭПУ2-1	Ревер- сивные ЭПУ2-2	Реверсивные
					ЭПУ1-2	ЭПУ1-2Д
Назначение привода	Подачи	Подачи	Подачи	Подачи	Подачи	Гл.движ.
Номинальный момент, Нм	0,06-0,07	1,7-2,2	-	-	0,07-170	-
Номинальная мощность, кВт	-	-	0,25-4	0,25-4	-	2,2-200
Диапазон регулирования скорости	При M=const 10000:1 30000:1	При M=consl 10000:1	10000:1	10000:1	10000:1	10000:1 При Р =const 5:1
Наличие     со-гласующего трансформатора	Есть	Есть	Нет	Нет	Есть при U=110В	Нет
Максимальная скорость, об/мин	2000-4000	2000	1500-3000	1500-3000	2000	3500-5000
Тип двигателя	ДП, ДПУ	ДПУ	4П, 2П	4П, 2П	ДПУ, 2ПБВ	4ПФ, 2ПФ
Полоса     пропускания, Гц	100	100	10	10	35-40	20
Тип    преобразователя	БУК-б	БУМ	БС3101	БС3201	БС3203П	БС3403Д
Выпрямленное    напряжение, В	60	60	115,230	115,230	115,230	230, 460
Номинальный ток, А	4,8	4,8	5, 10,25	5, 10,25	25, 50, 100,200	25-630

Продолжения таблицы 4.

Технологические характеристики наиболее характерных электроприводов переменного тока, предназначенных для применения в станках, даны в таблице 5.

 

 

 

 

Таблица-5 Технологические характеристики электроприводов

Параметры	Тип электропривода
	Для механизмов подачи			Для механизмов главного движения
	Транзисторно-тиристорный ЭПБ-1	Транзисто рный ЭПБ-2	Тиристорный с НПЧ ЭТС-1	Тиристорный с НПЧ ЭТА 1-01 ПЧС АИН и МП. управления
Номинальный момент   (диапазон моментов)	13-35	0,05-0,7 2,3-70	47-17
Номинальная мощность   (диапазон      мощности), кВт				3,0-265

 

 

 

Диапазон    регулирования    скорости   при   постоянных: моменте мощности	10000	10000	10000	10000	Более 10000
Полоса пропускания, Гц	100	100	35	35-40	100
Наличие   согласующего  трансформатора	Нет	Есть Нет	Нет	Нет	Есть
Диапазон     максимальных   скоростей, об/мин	1000-1500	2000-6000 1000-4000	1500	1000-2000	1000-6000

 

 

В настоящее время, в  связи с появлением новых сверхпрочных режущих материалов, возможно осуществлять высокоскоростную обработку. Применение технологий высокопроизводительной обработки, требует высоких частот вращения механизмов главного движения (шпиндели) и высоких динамических характеристик механизма подач.

В конструкциях привода  главного движения высоко скоростных станков при максимальных частотах вращения шпинделя более 10000об/мин практически невозможно использовать электродвигатель с механической редукцией. Поэтому, в этих станках применяются устройства типа «мотор-шпиндель», в которых ротор   электродвигателя   вмонтирован   непосредственно   на  валу шпинделя.