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 Fр = 5000 Н;
Маса виконуючого механізму m1 = 300 кг;
Маса деталі m2 = 80 кг;
Коефіцієнт тертя = 0,05;
Зусилля попереднього натягу FH = 500 H;
Швидкість швидкого ходу шв.х = 0,13 м/с;
Швидкість подачі 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:
Електропривод повинний бути розрахований для роботи в тривалому режимі відповідно до вимог технічних умов;
Вал електродвигуна повинний бути пов’язаний з валом тахогенератора за допомогою жорсткої безлюфтової передачі з коефіцієнтом редукції, що дорівнює одиниці;
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.
Датчики положення, пов’язані з двигуном вимірювальними безлюфтовими передачами, повинні бути використані на повний робочий кут по всіх координатах механізму;
Відхилення миттєвої частоти обертання при зміні моменту навантаження в діапазоні 0,25..0,5 не повинно перевищувати від установленої частоти обертання при 0,5Jдв;
Смуга пропускання електропривода зі зворотнім зв’язком по швидкості повинна бути на менше 20-200 Гц при амплітуді вхідного сигналу 0,1 В;
При частоті обертання 1 об/хв., моменті навантаження 0,2Мном, зовнішньому моменті інерції 0,5Jдв електропривод повинний забезпечувати зупинку вала після зняття керуючої напруги за 0,5 кута повороту вала двигуна;
Лінійність статичної характеристики електропривода, вхідна напруга керування, частота обертання двигуна у режимі регулювання не більш 5%
У системах ЧП ПР головні електроприводи і проводи подач повинні забезпечувати режими позиціювання, точність позиціювання повинна досягати 1..2 мкм;
Відносна нерівномірність руху при мінімальній швидкості Кн < 0,3;
Електроприводи промислових роботів повинні бути реверсивними;
Необхідний діапазон регулювання швидкості електроприводів подачі складає 1:10 000;
Для зниження динамічних ударів кінематика електроприводу повинна забезпечувати повільність процесів пуску і реверсу
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:
kp – коефіцієнт запасу, приймаємо рівним 1,4;
Fp – зусилля різання вздовж осі, за умовою дорівнює 5000 Н;
– коефіцієнт тертя, що за умовою дорівнює 0,05 ;
Fн – 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.
2.2 Вибір електродвигуна і його перевірка
Двигун попередньо вибирається за найбільшому значенню потужності в режимі різання чи в режимі швидкого ходу. В нашому випадку це потужність в режимі різання Рріз = 461,2 Вт.
Потужність вибраного двигуна повинна бут більшою за отриману потужність різання, але не набагато. Виконання цієї рекомендації для високомоментних двигунів постійного струму забезпечує краще узгодження двигуна з виконуючим механізмом у динамічних режимах роботи і зменшуючи число ступеней проміжного редуктору або навіть дозволяє відмовитися від його застосування. Вибираємо двигун, дані якого приведені у таблиці 2.2.1.
Таблиця 2.2.1
1 2 3 4 5