Визначення параметрів електропривода верстата з ЧПК з підпорядкованим регулюванням координат

Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

Кафедра автоматики та електропривода

Курсовий проект

з дисципліни

“Електропривод і автоматизація промислових роботів

і маніпуляторів”

на тему:

Визначення параметрів електропривода верстата з ЧПК

з підпорядкованим регулюванням координат

ЕАРМ 502.001.000 КП

Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

Кафедра автоматики та електропривода

Пояснювальна записка до курсового проекту

з дисципліни

“Електропривод і автоматизація промислових роботів

і маніпуляторів”

на тему:

Визначення параметрів електропривода верстата з ЧПК

з підпорядкованим регулюванням координат

ЕАРМ 502.001.000 ПЗ

Завдання

 

До виконання курсового проекту з дисципліни

“Електропривод і автоматизація роботів-маніпуляторів”

на тему:

“Визначення параметрів електропривода верстата з ЧПК з підпорядкованим регулюванням координат”

Варіант №1.

Склад курсової роботи

 

Найменування розділу	Термін виконання
1. Попередній вибір двигуна і його перевірка	25%
2. Вибір інформаційних елементів системи	40%
3. Розрахунок контуру регулювання струму	50%
4. Розрахунок контуру регулювання швидкості і положення	70%
5. Оформлення пояснювальної записки і креслень	100%

Завдання видав:

Завдання прийняв:

 

Вихідні дані

 

Розрахувати параметри електропривода верстата з ЧПК з підпорядкованим регулюванням координат:

Зусилля різання F_р = 5000 Н;

Маса виконуючого механізму m₁ = 300 кг;

Маса деталі m₂ = 80 кг;

Коефіцієнт тертя m = 0,05;

Зусилля попереднього натягу F_H = 500 H;

Швидкість швидкого ходу J_шв.х = 0,13 м/с;

Швидкість подачі J_п = 0,06 м/с;

Прискорення а = 1,3 м/с²;

Крок гвинта S = 8 мм.

Зміст

Вступ

1. Технічні вимоги

2. Розрахунок потужності і вибір двигунів при контурно-позиційному керуванні

2.1 Розрахунок потужності навантаження

2.2. Вибір електродвигуна і його перевірка

3. Вибір інформаційних електромеханічних елементів виконавчих систем верстата

3.1 Сельсини і обертові трансформатори

3.2 Вибір датчиків кутової швидкості

3.3. Вибір датчика струму

4. Розрахунок параметрів системи регулювання положення електроприводів подачі

4.1 Визначення параметрів структурної схеми двигуна постійного струму

4.2 Визначення і структурна схема контуру регулювання струму в системі керований перетворювач – двигун

4.3. Розрахунок параметрів контуру регулювання швидкості в системі з підпорядкованим контуром струму

4.4. Визначення параметрів контуру регулювання положення системі з підпорядкованими контурами швидкості і струму

Висновки

Література

Додатки

 

Вступ

 

Промислові роботи і маніпулятори – одна із головних частин комплексної програми автоматизації виробництва. Вони вирішують задачу скорочення традиційно ручних операцій у виробництві шляхом автоматизації технологічного процесу.

Сучасні наукові розробки акцентують увагу на автоматизації виробничих процесів і електроприводів, створенні і застосуванні сучасних засобів керування і регулювання, розробці складних промислових роботів , маніпуляторів і систем комплексної механізації, що сприяє значному підвищенню продуктивності праці, допомагає працювати у складних умовах.

У відповідності з вимогами сучасної промисловості розвиток електроприводів іде як у напрямку збільшення потужності, так і в напрямку створення мікроелектроприводів. Широкий діапазон потужностей електродвигунів дозволяє проектувати технічно досконалі і економічно доцільні типи приводів в відповідності з вимогами різноманітних галузей промисловості.

Створення нових апаратів для управління електричними машинами, нових типів автоматичних регуляторів, а також впровадження мікро ЭОМ і різноманітних контролерів наводить до розширення галузей автоматизації, і, як окремий випадок, автоматизації електроприводів роботів і маніпуляторів. Отже доцільність розробки промислових роботів обумовлюється як з економічної, так і з технічної точок зору.

 

1. Технічні вимоги

 

Електроприводи промислових роботів подібні до електроприводів металорізальних верстатів, а саме до приводів подачі, тому до них висуваються такі вимоги:

1.  Електропривод повинний бути розрахований для роботи в тривалому режимі відповідно до вимог технічних умов;

2.  Вал електродвигуна повинний бути пов’язаний з валом тахогенератора за допомогою жорсткої безлюфтової передачі з коефіцієнтом редукції, що дорівнює одиниці;

3.  У режимі регулювання частоти обертання електропривод повинний забезпечити роботу у всіх чотирьох квадрантах механічної характеристики при зміні напруги керування у межах ±10 В, мінімальну частоту обертання вала 1 об/хв.

4.  Датчики положення, пов’язані з двигуном вимірювальними безлюфтовими передачами, повинні бути використані на повний робочий кут по всіх координатах механізму;

5.  Відхилення миттєвої частоти обертання при зміні моменту навантаження в діапазоні 0,25..0,5 не повинно перевищувати від установленої частоти обертання при 0,5×J_дв;

6.  Смуга пропускання електропривода зі зворотнім зв’язком по швидкості повинна бути на менше 20-200 Гц при амплітуді вхідного сигналу 0,1 В;

7.  При частоті обертання 1 об/хв., моменті навантаження 0,2×М_ном, зовнішньому моменті інерції 0,5×J_дв електропривод повинний забезпечувати зупинку вала після зняття керуючої напруги за 0,5 кута повороту вала двигуна;

8.  Лінійність статичної характеристики електропривода, вхідна напруга керування, частота обертання двигуна у режимі регулювання не більш 5%

9.  У системах ЧП ПР головні електроприводи і проводи подач повинні забезпечувати режими позиціювання, точність позиціювання повинна досягати 1..2 мкм;

10.  Відносна нерівномірність руху при мінімальній швидкості К_н < 0,3;

11.  Електроприводи промислових роботів повинні бути реверсивними;

12.  Необхідний діапазон регулювання швидкості електроприводів подачі складає 1:10 000;

13.  Для зниження динамічних ударів кінематика електроприводу повинна забезпечувати повільність процесів пуску і реверсу

14.  Для високої надійності обладнання електропривод повинний мати необхідні види захисту, блокування, сигналізації і діагностики.

2. Розрахунок потужності і вибір двигунів при контурно-позиційному керуванні

 

2.1 Розрахунок потужності навантаження

 

Контурно-позиційне керування використовується в приводах подач верстатів і ланок роботів. Відмінною рисою роботи виконавчих двигунів у таких приводах є переважне використання тривалого режиму роботи. У приводах роботів переважає повторно-короткочасний режим роботи, особливо для верстатів із ЧПК. У приводах роботів, які використовуються на виробництві, переважає повторно-короткочасний режим роботи. Оскільки переважним видом приводу виконуючого механізму з контурно-позиційним керуванням є електропривод, то ми обмежимося розрахунком необхідної потужності і вибором електродвигуна для цих пристроїв.

Знайдемо зусилля подачі по керованій осі:

Де:

k_p – коефіцієнт запасу, приймаємо рівним 1,4;

F_p – зусилля різання вздовж осі, за умовою дорівнює 5000 Н;

m – коефіцієнт тертя, що за умовою дорівнює 0,05 ;

F_н – зусилля попереднього натягу, що за умовою дорівнює 500 Н;

m₁, m₂ – маса деталі і виконавчого органу.

Потужність, яка прикладена до вала виконуючого органу в режимі різання:

Потужність у режимі швидкого ходу:

Таким чином потужність в режимі різання складає 461,2 Вт, а режимі швидкого ходу 97,5 кВт.