Контрольная работа: Выбор электродвигателя по мощности и скорости

Исходные данные

Наибольший диаметр обрабатываемой детали, [мм]

Наименьший диаметр обрабатываемой детали, [мм]

Длина первого перехода, [мм]

Длина второго перехода, [мм]

Скорость резания первого перехода, [м/мин]

Скорость резания второго перехода, [м/мин]

Скорость резания третьего перехода, [м/мин]

Скорость резания четвертого перехода, [м/мин]

Скорость резания пятого перехода, [м/мин]

Усилие резания первого перехода, [Н]

Усилие резания второго перехода, [Н]

Скорость резания третьего перехода, [м/мин]

Скорость резания четвертого перехода, [м/мин]

Скорость резания пятого перехода, [м/мин]

Передаточное число 1 коробки скоростей

Передаточное число 2 коробки скоростей

Момент инерции коробки скоростей, []

Тип электродвигателя: АД (асинхронный двигатель):

Способ торможения: ДТ (динамическое торможение):

Статическая нагрузочная диаграмма электропривода

Определим мощности резания для каждого перехода:

,

где i =1..5 — номер перехода;

F_Zi — сила резания для каждого перехода;

V_i — скорость резания для каждого перехода.

Максимальная мощность резания

=8.48 кВт

Коэффициент загрузки:

;

КПД для каждого перехода:

;

Мощность на валу двигателя для каждого перехода:

;

Мощность потерь в станке при холостом ходе:

;

Частоты вращения шпинделя для каждого перехода:

,

где d — диаметр обрабатываемой детали (при отрезке, подрезке принимается наибольшим), мм.

Машинное (рабочее) время для каждого перехода:

,

где l — длина перехода, мм.

Определим длины переходов:

Определим подачу на переходах (принимается самостоятельно [1..6] мм):

S1 := 1;

S2 := 2;

S3 := 4;

S4 := 4;

S5 := 5;

Определим машинное (рабочее) время для каждого перехода:

Время паузы при работе станка t_по (время на установку детали, промер при точении, снятие детали, управление станком) принимаем равным 0,6 мин.

Время паузы равномерно распределяется между рабочими операциями:

;

Таким образом, статическая нагрузочная диаграмма будет состоять из следующих участков: технологическая пауза (), рабочий участок (), технологическая пауза (), рабочий участок (),технологическая пауза (), рабочий участок (),технологическая пауза (), рабочий участок (),технологическая пауза (), рабочий участок (), технологическая пауза ().

Время всего цикла:

Статическая нагрузочная диаграмма приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Статическая нагрузочная диаграмма

электропривод загрузка мощность вал

Предварительный выбор электродвигателя по мощности и скорости

Из статической нагрузочной диаграммы определим среднеквадратичную мощность:

;

Условие предварительного выбора двигателя по мощности:

Предварительно выбираем двигатель 4A132M2У3 с параметрами:

Номинальная мощность, [кВт]: Pn := 11;

Номинальное напряжение, [В]: Un := 380;

Частота питающего напряжения, [Гц]: f1 := 50;

Синхронная частота, [мин^(-1)]: nc := 3000;

Номинальная (асинхронная) частота, [мин^(-1)]: nn := 2900;

Ток на роторе, [А]: In :=21.20;

Момент инерции, [кг*м^2]: Jdv := 0.023;

Коэффициент сдвига фаз: cosfi := 0.9;

КПД двигателя: nu_dv := 0.88;

Коэффициент перегрузки двигателя (Mmax / Mном): Kp := 2.8;

Номинальное скольжение: Sn := 0.023;

Масса двигателя, [кг]: m_dv := 93;

Проверим выбранный двигатель по мощности:

,

где n_н — номинальная частота вращения вала двигателя;

— коэффициент ухудшения теплоотдачи на i-м переходе.

,

где — коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном якоре.

Условие  выполняется, значит двигатель выбран правильно.

Динамическая нагрузочная диаграмма электропривода

При построении динамической нагрузочной диаграммы необходимо учитывать, что вращающий момент и скорость на валу двигателя мгновенно изменится не могут. Время переходного процесса изменения скорости от  до  в начале и конце каждого перехода:

,

где — угловая скорость вращения вала двигателя в начале переходного процесса, с^-1;

,

где — скорость идеального холостого хода.

,

где — номинальная скорость двигателя, с^-1;

;

.

U_H — номинальное напряжение, В;

I_Н — номинальный ток, А;

;

.

r_Я — сопротивление якоря, Ом.

.

.

— угловая скорость вращения вала двигателя в конце переходного процесса, с^-1;

;

— вращающий момент двигателя в начале переходного процесса, Н·м;

;

=3.24 Н·м

— вращающий момент двигателя в конце переходного процесса, Н·м;

;

J — приведенный к валу двигателя момент инерции, кг·м².

,

где K_J — коэффициент, учитывающий моменты инерции масс деталей, вращающихся медленнее, чем вал двигателя: для привода с механическим регулированием скорости K_J =1,3;

J_д — момент инерции ротора двигателя по паспортным данным;

J_м=0.0069

J_д =0,023 кг·м².

Время технологических пауз с учетом времени переходных процессов:

Динамические нагрузочные диаграммы приведены на рисунках 1.3, 1.4 и 1.5.

Рисунок 1.3 — Динамическая нагрузочная диаграмма (мощности)

Рисунок 1.4 — Динамическая нагрузочная диаграмма (моменты)

Рисунок 1.5 — Динамическая нагрузочная диаграмма (скорости)

Проверочный расчет электродвигателя по нагреву

Эквивалентную мощность при электрическом способе регулирования скорости найдем как

,

где ,

.

— время переходного процесса при максимальном перепаде скоростей;

,

где — пусковой момент;

=36,22 ()

.

— средняя мощность потерь в электродвигателе за время переходного процесса для каждого перехода, Вт;

где — изменение энергии потерь в двигателе;

Используя полученные значения, рассчитаем эквивалентную мощность:

Так как выполняется условие , то двигатель не будет нагреваться.