Построение нагрузочной диаграммы и механической характеристики рабочей машины

Используем рассчитанный в пункте 1.2 статический момент нагрузки в момент удара М_с.уд., а также временные промежутки действия момента удара и остальной части цикла. Статический момент нагрузки на валу двигателя не в момент удара принимаем 10% М_с.уд.:

М_с.min. = 0,1* М_с.уд. = 0,1*2529,311 = 252,931 Н*м.

По рассчитанным параметрам строим эквивалентный график нагрузочной диаграммы состоящий из двух участков. График нагрузочной диаграммы приведен в графической части проекта и на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 – График нагрузочной диаграммы

Анализ и описание системы «ЭП – сеть» и «ЭП – оператор»

Анализ и описание системы «ЭП – сеть»

Электропривод горизонтально-ковочной машины получает питание от трехфазной сети переменного тока, обладающей свойствами источника напряжения. Величина напряжения сети – 380 В, частота сети – 50 Гц. Вместе с тем, стандартом допускается изменение (колебания) напряжения в сети на 10%, а изменение частоты тока в сети – на 1%. В качестве электропривода горизонтально-ковочной машины, как правило, используется асинхронный привод, поэтому изменение напряжения сети в значительной степени оказывает влияние на работу привода (т. к. момент, развиваемый двигателем, пропорционален квадрату питающего напряжения), что должно быть учтено при выборе двигателя по перегрузочной способности.

При использовании двигателя постоянного тока в качестве привода горизонтально-ковочной машины необходимо согласовать схему выпрямления с требуемым значением выпрямленного напряжения (применением трансформаторной схемы).

Анализ и описание системы «ЭП – оператор»

Система управления электроприводом горизонтально-ковочной машины строится в зависимости от выполняемых функций и требований технологического процесса.

Как правило, схема управления горизонтально-ковочной машины требует наличие оператора, что предъявляет к схеме ряд требований.

Необходимость обеспечения условий безопасного управления и обслуживания горизонтально-ковочной машины созданием дополнительных блокировок в схемах и применения электроаппаратуры специального исполнения. Например, в схемах управления некоторыми горизонтально-ковочными машинами применяются фотоэлементы, которые осуществляют блокировку, если в рабочую зону попадают посторонние предметы или рука оператора.

3. Выбор принципиальных решений

Построение механической части привода

Рассматривая нагрузочную диаграмму, находим отношение М_суд/М_сmin = 10. Момент двигателя должен по форме повторять график нагрузки и его перегрузочная способность должна быть выбрана из условия обеспечения М_c.max = М_c.уд. Поскольку М_c.max >> М_c.cp, двигатель будет недоиспользоваться по нагреву и работа его будет сопровождаться колебаниями скорости и резкими толчками момента и тока.

Для устранения нежелательных для двигателя и сети толчков момента и тока, а также установленной мощности в приводе устанавливается маховик, обеспечивающий уменьшение колебаний нагрузки и скорости. Являясь аккумулятором кинетической энергии (Е_кин= =J*щ²/2), маховик при повышении нагрузки отдает вследствие снижения скорости часть накопленной при холостом ходе энергии и обеспечивает тем самым выполнение рабочей операции.

Выбор типа привода

При выборе типа привода необходимо учитывать особенности работы ковочной машины является ударный характер нагрузки на валу, что требует применение маховикового привода. Размер маховика зависит от жесткости механической характеристики привода. Для уменьшения размера маховика требуется увеличение статизма механической характеристики привода. Принимая во внимание особенности работы ковочной машины к электроприводу предъявляются следующие технологические требования:

– высокая перегрузочная способность;

– возможность получения механической характеристики с невысокой жесткостью.

При выборе типа привода необходимо учитывать также стоимостно – экономические показатели.

На основании технологических требований, предъявляемых к электроприводу, с учетом того, что не требуется регулирование угловой скорости, рассмотрим следующие виды электропривода для механизма ковочной машины:

– короткозамкнутый асинхронный двигатель с повышенным скольжением;

– асинхронный двигатель с фазным ротором;

– двигатель постоянного тока, получающий питание от управляемых и неуправляемых преобразователей.