Главная Обратная связь

Дисциплины:






Електропривод метало- та деревообробних верстатів



Електропривід металорізальних верстатів. Визначення потужності електродвигунів для токарних, свердлильних, шліфувальних і інших верстатів. Електропривід пилорам, круї лопиляльних і деревообрбних верстатів.

Прочитайте

Л-3,с, 220-238.

2.9.1. Привідні характеристики металообробних верстатів, вимоги до електропривода

У господарствах, ремонтних майстернях з метою виконання робіт з ремонту та відновлення різноманітних деталей, приладів та інших виробів використовуються металообробні верстати. Залежно від розмірів госпо­дарства або ремонтної майстерні використовують велику кількість метало­різальних верстатів, різних за своїм призначенням, технологічними можливостями, розмірами. Найбільше застосовують токарно-гвинтові, свердлильні, фрезерні, шліфувальні, стругальні та інші верстати спеціального призначення. Металорізальні верстати використовують для обробки заготовок за розмірами зняття стружки. Для одержання деталі потрібної форми і розмірів робочим органам потрібно передати ряд узгоджених між собою рухів. Ці рухи умовно поділяють на основні та допоміжні. До основних рухів відносять головний рух різання та подачі. Допоміжні рухи потрібні для підготовки процесу різання*

У верстатів токарної групи головним рухом є обертання заготовки; у фрезерних, шліфувальних та свердлильних - обертання інструмента, у довбальних - зворотно-поступальний рух інструмента, у поздовжньо-стругальних - зворотно-поступальний рух заготовки.

Для приведення в дію виконавчих органів верстата застосовують електродвигуни з коробками швидкостей. На верстатах, які використову­ються у ремонтних майстернях господарств, встановлюють, як правило, трифазні однощвидкісні асинхронні короткозамкнені електродвигуни і дуже рідко багатошвидкісні електродвигуни та двигуни постійного струму.

Сучасні металорізальні верстати мають індивідуальні або багато-двигуиові приводи. Електродвигун може бути розміщений поруч з верста­том, безпосередньо у верстаті. Привід з шестерінчастою коробкою швидко­стей є найроздовсюдженіїшш типом головного руху в металорізальних верстатах. Суттєвим недоліком цього приводу є ступінчастість регулювання швидкості і порівняно низький коефіцієнт корисної дії. Спрощену кінематичну схему токарно-гвинторізного верстата наведено на рис. 94

 

 

Рис. 94. Спрощена кінематична схема токарно-гвинторізного верстата:

1 -іггпиндеш,; 2 -супорт; 3 -деталь, що обертається; 4 — електродвигун

Шпиндель 1 одержує обертання від електродвигуна М за допомогою пасової передачі зі шківами dj та d2, зубчастої пари 2/ TaZ2, пари змінних зубчастих коліс а\ в' та зубчастих коліс Z, та Z,.



•* 3 4

Різець, який укріплено на супорті 2, одержує прямолінійний рух уздовж осі заготовки від ходового гвинта, який приводиться до обертання від шпинделя 1 через пару циліндричних зубчастих коліс Z5, Z6, Z7 та змінні зубчасті колеса а, Ь, с, d.

Обертання шпинделя із заготовкою є головним рухом, а рух різця уздовж осі заготовки - рухом подачі. Допоміжному та приводу подач притаманне навантаження з постійним моментом тертя.

Приводи основних рухів токарно-гвинторізних верстатів працюють у тривалому режимі із змінним навантаженням.

У свердлильних і шліфувальних верстатах зустрічаються приводи з характерним повторно-короткочасним режимом. Допоміжні приводи працюють, як правило, у короткочасному режимі.

У зв'язку з тим, що під час ремонтних робіт в умовах майстерень обробляють найрізноманітніші деталі, вибір потужності електродвигуна здійснюється із розрахунку на найбільш енергоємний конкретний технологічний процес. Потужність різання І' Вт, визначають за виразом

Pp=Fpv, (2-9-1)

де Fp - сила різання, 11;

v^ —швидкість різання, м/с. Потужність електродвигуна Р для приводу дорівнює

Р =

Р,.

П
де h - коефіцієнт корисної дії верстата, h = 0,75-0,8. Зусилля різання F„ H, визначається за формулою -F, "9>81CptS°''s,
(2.9.3)

(2.9.2)

 

 

де С — коефіцієнт, який враховує властивості матеріалу, що обробляється, та умови роботи, Ср81—200; t-глибина різання, мм; S- подача; S = 0,1-2 мм/об.

При зміні умов роботи у формулу для розрахунку сил вводять (з довідників) такі поправочні коефіцієнти: міцності матеріалу, що обробляється, зношування різця по задній поверхні, форми передньої поверхні та ін. За умов затуплення різця сили різання зростають. Використання мастильно-охолоджуючих рідин на 10—15% зменшує сили різання.

Глибину різання вибирають відповідно до припуск}' на обробку під час оі іерації. Якщо припуск не можна зняти за один прохід, кількість проходів' має бути якомога меншою. При чистовому точінні глибину різання беруть у межах 0,1—2 мм.

Після визначення глибини різання вибирають максимально технологічно допустиму подачу (з урахуванням класу шорсткості обробленої поверхні, потужності верстага, шорсткості деталі, що обробляглъся, і міцності різця). При чистовій обробці подача, як правило, обмежується класом шорсткості обробленої деталі.

Швидкість різання визначають після того, як виберуть глибину різання і подачу. Швидкість різання v, м/хв, розраховуючії за формулою

* = Щ: (2.9.4)

де Cv-коефіцієнт, який характеризує оброблюваний матеріал, матеріал різця та вид токарної обробки, Су =18-262;

Т— стійкість різця (тривалість його роботи між двома заточуван­нями), хв;

пі, х, у-показники степеня, що залежать відповідно від оброблюва­ного матеріалу, матеріалу різця та виду обробки.

Потужігість подачі Pw Вт, при різанні визначають за виразом

%-**jjfc (2-9-5)

де Fn~ зусилля подачі при різанні, Н;

уя—швидкість подачі, мм/хв. Зусилля подачі при різанні знаходять за формулою

Fa=kFx+§&\m+F,)f, (2.9.6)

де к— коефіцієнт запасу, який враховує перекоси; /-коефіцієнттертя при пересуванні супорта; m - маса супорта, кг;

Fxскладова сили різання в напрямі подачі, II, Рх - 0,001 F

Швидкість подачі дорівнює

Va~Sn, (2.9.7)

де 5 — подача, мм/об;

и — частота обертання шпинделя, об/'хв. Потужність електродвигуна для приводу свердлильного верстата визначається за потужністю, яка витрачається на свердління:

ся ' св

 

Кутова швидкість свердла дорівнює де и'св - швидкість різання при свердлінні, мм/с; а-діаметр свердла, мм. Крутний момент Мсв, Н • м, на свердлі визначається за емпіричною формулою Мсв = 9,81 бц&фЯ, (2.9.10) де Ст - коефіцієнт, який характеризує оброблюваний матеріал; §- подача свердла, мм/об; хпі, ут- показники степеня, які залежать відповідно від властивостей оброблюваного матеріалу і розміру свердла. Експериментально доведено, що швидкість різання при свердлінні можна визначити за виразом Ь&_і; (2.9.П) де Су - коефіцієнт, який залежить від оброблюваного матеріалу і матеріалу свердла; Т— стійкість свердла, хв, Т - 6—210; ш, qvх—показники степеня, які залежать відповідно від оброблю­ваного матеріалу і матеріалу свердла. Вказані величини визначаються на підставі експериментальних даних за відповідними таблицями. Подачу свердла визначають за формулою S = Csdx\ (2.9.12) де Є - коефіцієнт, який залежить від якості оброблюваного матеріалу і характеру обробки; хг- показник степеня. Крутний момент різання долається крутним моментом на шпинделі верстата. Потужність, яка витрачається на різання, складається з потуж­ностей, які витрачаються на обертання та осьове пересування свердла. Потужність подачі є досить малою і становить 0,5-1,5% від потужності, яка витрачається на обертання свердла. Потужність електродвигуна для приводу шпинделя верстага може бути визначеною за виразом

 

максимально допустиму згідно з технологічними вимогами. Швидкість різання v, м/хв, визначають за виразом

v=rVF' (2і9Л9)

До цієї формули вводять додатковий поправочний коефіцієнт на тип верстата (1 —для иоздовжньо-сіругальних; 0,8—для поперечно-стругальних; 0,6 -для довбальних). Відповідно до швидкості різання визначають кількість подаійних ходів різання. Згідно з паспортом верстата вибирають найближче менше значення подвійних ходів за хвилину і потім визначають фактичну середню швидкість різання.

2.9.2. Привідні характеристики деревооброоних

верстатів, вимоги до електропривода

Деревообробні верстати знайшли широке застосування для виготов­лення та ремонту транспортних засобів, інвентарю, тари, рам, дверей, під час ремонту та будівництва житла і тваринницьких приміщень. Електро­двигуни використовують для приводу лісопильних рам, круглопильних, фугувальних, стругальних, фрезерних, свердлильних та інших верстатів.

Лісопильні рами використовують для поздовжнього розпилювання деревини діаметром до 45 см на дошки, бруси та інші пиломатеріали від 2 до 8 м завдовжки.

Технологічний процес розпилювання стовбурів (колод) такий: обертальний рух від електродвигуна через передачу та кривошип перетво­рюється на зворотно-поступальний рух пиляльної* рами. Вона містить у собі від 8 до і 4 розміщених на певній відстані пилок. Колода до пиляльної рами подасться вручну або за допомогою спеціального механізму подачі.

Потужність приводу лісопильної рами залежить від діаметра колоди, кількості пилок, подачі, частоти обертання привідного вала та ходу пиляльної рами.

Для приводу лісопильної рами вибирають електродвигун, який має достатній пусковий момент, оскільки часто бувас, що перед пуском пиляльна рама знаходиться у нижньому мертвому положенні.

Залежність моменту статичних опорів може бути прийнята синусо­їдальною

Mc=Mcmjin<p, (2.9.20)

де Мс тас - амплітудне значення моменту статичних опорів, НЧм; — кут поворочу привідного вала.

Враховуючи, що за перший період зміни А/ швидкість двигуна на пусковій частині механічної характеристики змінюється в невеликих межах, розгін системи можливий за умов

М >М . (2.9.21)

пукк стах v '

 

 

 

 

 

 

 

гарячій обкатці теплового двигуна після ремонту. Визначення потужності електродвигуна.

 
 

Прочитайте

 

Л-3, с 238-247.

 

2.10.1.Ввибір типу і потужності електродвигуна для обкатних стендів

Після капітального ремонту двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) повинен пройти обкатку та здавально-приймальні випробування. На обкатних стендах виявляють різноманітні дефекти виготовлення та обробки деталей, а також складання як окремих вузлів, так і двигуна в цілому. У процесі обкатки відбувається припрацьовування деталей, які труться, що підвищує їх стійкість проти спрацювання.

Таблиця 47 Вихідні дані і вимоги до обкатки ДВЗ

 

 

 

 

Показник Оди­ниця виміру Марка двигуна  
  СМД-6 Д-240 Д-21А1 ІГЛЗ-542-10 СМД-62
Потужність ДВЗ кВт L00
Номінальна частота обертання об/хв
Тривалість холод­ної обкатки хв ЗО
Тривалість гарячої обкатки без наван­таження хв ЗО
Тривалість гарячої обкатки з наван­таженням хв
Початкова швид­кість при холодній обкатці об/хв

На стендах двигуни внутрішнього згоряння піддають гарячій та холодній обкатці. Тривалість та інтенсивність обкатки визначається технічними умовами на ремонт двигуна внутрішнього згоряння.

Деякі вимоги до обкатки тракторних, автомобільних і комбайнових двигунів наведені у табл. 47.

На початку холодної обкатки момент опору за рахунок сил тертя становить 13—25% номінального моменту ДВЗ. Наприкінці холодної обкатки момент опору знижується у 1,6—2 рази. При холодній обкатці двигун внутрішнього згоряння приводиться в дію від електродвигуна, при гарячій обкатці двигун внутрішнього згоряння обертає електродвигун, який є гальмом.

Рис. 95. Загальний вигляд обкатного стенда:

1. -чавунна плита; 2 - стійка; 3 - електродвигун; 4 - циферблат;

5 - тахогенератор; 6 - шарнірний вал; 7 - ваговий механізм; 8 - центр

шарніра; 9—важіль

Вихідні дані і вимоги до обкатки двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ).

Високоякісна обкатка ДВЗ відбувається у тому випадку, якщо швидкість при ній повільно збільшується. Мінімальна початкова швидкість 400— 800 об/хв визначається нормальною роботою масляного насоса ДВЗ. Якщо швидкість ДВЗ буде меншою, масляний насос не забезпечить у системі необхідного тиску мастила і ДВЗ вийде з ладу.

Для якісної обкатки ДВЗ привід стенда повинен:

•мати достатній момент при зрушенні;

•плавно регушовати швидкість у режимі холодної обкатки від початко­вої швидкості до номінальної;

•відповідати умовам режиму гарячої обкатки, тобто плавно завантажу­вати до номінальної потужності за умов номінальної частоти обертання.

Вказані технологічні умови забезпечує асинхронний електродвигун з

фазним ротором.

Оскільки номінальна частота обертання електродвигуна та двигуна внутрішнього згоряння не збігаються, між ними необхідно ставити редуктор. Для вимірювання моменту використана балансирна система. Корпус електродвигуна змонтований на стояках з шарикопідшииниками і може повертатися у той чи інший бік залежно від напряму моменту. Корпус електродвигуна з'єднується за допомогою важеля з ваговим механізмом маятникового типу, який вимірює сумарний момент електромагнітних і механічних сил, що виникають в електродвигуні, стрілка вказує на циферблаті зусилля F, Н, яке розвивається гальмом. Стенд має також тахогенератор, за допомогою якого вимірюється частота обертання електродвигуна.

Якщо знати плече важеля, то можна визначити момент М, Н • м, який розвиває двигун:

M=FI, (2.10.1)

де /— плече важеля, яке з'єднує корпус двигуна з ваговим механізмом, м.

Потужність стенда/', Вт, можна визначити за виразом

P=Mw, (2.10.2)

де w - кутова швидкість ротора електродвигуна, 1 /с. Потужність теплового двигуна можна визначити за виразом

а**?- (2.10.З)

де РСТпотужність, визначена за вимірювальними приладами стенда, кВт;

hn - ККД передачі. Для плавного регулювання швидкості електродвигуна використано рідинний резистор, який вмикається в коло обмотки ротора. Оскільки в процесі роботи розчин між електродами у рідинному резисторі значно нагрівається, то для рівномірного його нагрівання і охолодження по всьому об'єму бака використовують відцентровий насос, який перемішує рідину. Для сільськогосподарського виробництва обкаті стенди з двигунами з фазним ротором найбільш придатні порівняно зі стендами, що працюють за системою і— Д з двигунами постійного струму, оскільки вони менш металоємні, простіші за будовою та обслуговуванням, надійніші в роботі та дешевші.

Для обкатки автотракторних двигунів розроблено багато типорозмірів стендів типу СТЭ і КИ потужністю від 4,5 до 250 кВт та сш іхрониого частотою обертання 1000-1500 об/хв.

На цих стендах використовують електродвигуни типу АКБ спеціального виконання, які мають посилене кріплення обмоток ротора.

Обкатні стенди вибирають за двома параметрами: потужністю та частотою обертання.

Номінальну потужність електродвигуна стенда Р- вибирають, виходячи з умов забезпечення гальмівної потужності Ридю, яка розвивається двигуном внутрішнього згоряння, що працює у режимі гарячої обкатки, тобто:

Па обкатних стендах використовують електродвигуни тривалого режиму роботи. При роботі в генераторному режимі потужність електродвигуна може буги збільшена на 30-40% з таких причин:

•оскільки гаряча обкатка здійснюється при швидкості ротора вище синхронної, то тепловіддача двигуна зростає;

•потужність електродвигуна зростає пропорційно частоті обертання;

•при великих потужностях обкатку здійснюють короткочасно, тому електродвигун можна перевантажувати за струмом і потужністю;

•у генераторному режимі втрати в електродвигуні збільшують

гальмівний момент.

Режим гарячої обкатки на стенді забезпечується тоді, коли обмотка статора залишається підключеною до мережі, аротор двигуна обертається зі швидкістю вище синхронної на 100-150 об/хв.

2.10.2. Резкими роботи електропривода обкатних стендів, автоматизація, економія енергії

Навантажувальна діаграма стенда, виходячи з технологічних вимог, які наведено у табл. 47, для двигуна СМД-60 має такий вигляд (рис. 96 а), а зміна швидкості ротора в процесі обкатки ДВЗ показана графіком (рис. 96 б).

 

 

Риє. 96. Графік обкатки двигунів внутрішнього згорання:

а - зміна моменту; б - зміна

 

 

 

протягом 5 хв на холосгому ходу без навантаження. У точці 3 подача налива до циліндрів починає зростати, зростає швидкість первинного двигун» внутрішнього згоряння і ротора асинхронного двигуна. У точці 3 подача палива до циліндрів починає зростати, зростає швидкість ДВЗ і ротора асинхронного двигуна. У точці 4, коли швидкість ротора стає більше синхронної, двигун внутрішнього згоряння починає завантажуватися а електродвигун переходить у генераторний режим, віддаючи енергію в мережу.

Швидкість ротора зростає доти, поки ДВЗ не досягне номінальної швидкості.

Виходячи з навантажувальної діаграми стенда, можна наближено зробити оцінку щодо споживання та віддачі енергії в мережу. Як видно з діаграми, холодна обкатка триває вдвічі мешпе, ніж гаряча, причому холодна обкатка здійснюється при потужності, яка становить 15-20 % від номінальної потужності ДВЗ.

Механічні характеристики двигуна внутрішнього згоряння та електродвигуна у двигуш-юму та генераторному режимах при різних опорах у колі ротора наведено нарис. 97.

 

 

Рис. 97. Механічні характеристики двигуна внутрішнього згоряння та

електродвигуна

Оскільки основним моментом опору при обкатці є момент від сил тертя, то показник степеня для побудови механічної характеристики дорівнює нулю, і вона має вигляд прямої, незалежної від швидкості.

У початковий період пуску з метою забезпечення достатнього момен ту під час зрушення ДВЗ у коло обмотки ротора необхідно ввести опір RI. Для нормального розгону слід дотримуватися умови, згідно з якою пусковий момент електровигуна М[} має бути більшим за момент зрушення двигуна внутрішнього згоряння М}.р . При цьому точка перетину механічної характеристики двигуна внутрішнього згоряння повинна забезпечити початкову швидкість w1I04, яка відповідає початковій швидкості двигуна. Величина опору може бути розрахована теоретично або підібрана в практичний спосіб. Під час обкатки однотипних ДВЗ операторам відомо положення ножів рідинного резистора за відповідними позначками. Оскільки при опусканні ножів рідинного резистора опір змінюється плавно, то маємо ряд штучних механічних характеристик при опорах R2, R3, R4, R5 і відповідні їм швидкості м>? w}> w,, ws. При обкатці ДВЗ на малих швидкостях при великих опорах рідинного резистора мають місце великі теплові втрати в резисторі, які нагрівають розчин. Ріднішим резистором можна керувати вручну, регулюючи швидкість ступенями, або використовувати для приводу ножів резистора електродвигун і плавно регулювати швидкість.

На стендах, як правило, після завершення холодної обкатки резистор повністю не виводиться з дії, і кінцеве положення визначається механічною характеристикою гальмування ДВЗ у режимі генераторного гальмування. Швидкість обертання ротора м>6 повинна забезпечити номінальну швидкість обертання двигуна внутрішнього згоряння, а навантажувальний момент Мб становить 90-95% від номінального моменту ДВЗ. Таким чином, точка 6 визначається паспортними даними, а точка 5 -графічною побудовою.

Для цього проводять пряму через точку 6 та w6 до перетину з механічною характеристикою стенда. Швидкість електродвигуна буде збільшуватися за рахунок зменшення опору рідинного резистора до точки 5. У точці 5 двигун внутрішнього згоряння заведеться, швидкість його зросте до синхронної і від швидкості w0 до w6 електродвигун працюватиме в генераторному режимі з віддачею енергії в мережу. У точці 6 подача пального припиниться і обкатка двигуна внутрішнього згоряння закінчиться. При холодній обкатці ДВЗ, коли електродвигун працює в двигунному режимі, електрична енергія, яка споживається з мережі, поділяється на три частиш! перша-витрачається на подолання опору двигуна, що обкатується, друга - надходить до регулювального резистора, а третя - витрачається безпосередньо в електричній машині. Кількість електричної енергії Ар кВт Ч год, яка споживаться з мережі при холодній обкатці двигуна, визначаться за формулою

М>"гд10-3

4=----------- . (2.10.4)

Ча де Мх- момент електродвигуна при холодній обкатці ДВЗ, Н Ч м;

кінцевого вимикача SQ2 і двигун МЗ зупиняється.

Принцип робота схеми керування двигуном М4 приводу тяги пода^ пального аналогічний.

Щоб швидко зупинити двигуни МІ і М2 стенда, натискують на кнопку SB1. При цьому вимикаються з мережі двигуни МІ і М2, знімається живлення з кола керування двигуном М4. Через розмикаючий контакт KM що замкнувся, вмикається двшуп МЗ приводу електродів резистора і працює доти, поки електроди не досягнуть крайнього верхнього положення і не розімкнеться контакт і^і.

Для уповільнення зупинки двигунів стенда натискують на кнопку SB J і утримують її в замкненому стані, доки на пульті керування не загориться сигнальна лампа HL2. Після цього натисканням на кнопку SB І вимикають двигуни з мережі. Уповільнений спосіб зупинки кращий, оскільки запобігаються небажані коливання електродвигуна і вагового механізму стенда.

Для переведення стенда в режим гарячої обкатки ДВЗ вручну або двигуном М4 переміщують тягу подачі пального. При цьому двигун М4 вмикають кнопкою SB6. За рахунок збільшення подачі пального швидкість обертання ДВЗ зростає і асинхронний двигун переходить у режим рекуперативного гальмування.

У кінцевому положенні тяі'и вимикач SQ4 вимикає двигун М4.

Захист від коротких замикань здійснює автоматичний вимикач QF і плавкі запобіжники FU1-FU4. Двигуни МІ і М2 від перевантажень захищають теплові реле КК1 і КК2.

Питання для самоперевірки

1. Які металорізальні верстати найчастіше використовують у
сільськогосподарському виробництві?

2.Під яких параметрів залежить погужність різання в токарно-гвинтових верстатах?

3.Від яких параметрів залежить крупний момент на свердлі?

4.Від яких параметрів залежить потужність приводу лісопильної рами?

5.Особливості електропривода металорізальних верстатів.

6.З якою метою здійснюють холодне і гаряче обкатування авто-тракторних двигунів?

7.Як здійснюють холодне обкатування автотракторних двигунів?

8.Як здійснюють гаряче обкатування автотракторних двигунів?

9.Які ви знаєте типи обкатних стендів?

 

10.Які вимоги ставляться до обкатних стендів для якісної обкатки?

11.Як визначити потужність обкатного стенда?

12. Які електродвигуни використовуються для приводу обкатних стендів?

13. Як регулюється частота обертання електродвигунів обкатних стендів?

 

 

Виконайте

Лабораторне заняття

Дослідження електропривода стенда для обкатки автотракторних

двигунів

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...