Разделы сайта

Читаемое

Обновления Nov-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

(14.5)

ми более лаконично в терминах механических сопротивлений

М - Zi2 (щ - щ) = Zi&i;

12 (щ - щ) - Мс- щ, где Z, = Pi + /1/7; = -Ь Лр; 2,г = pi +

Системе уравнений (14.5) соответствует структурная схема механической системы, представленная на рис. 14.5. На схеме приведены два апериодических звена и одно пропорционально интегрирующее звено. Поскольку коэффициенты Рл, % и Ра невелики, реальные характеристики всех звеньев близки к интегрирующим.

В структурной схеме имеются две внутренние обратные связи: по скорости 2 и по упругому моменту. Без учета демпфирующего


Рис. 14.5. Структурная схема двухмассовой системы

действия моментов сил трения собственная частота механических колебаний двухмассовой системы

где Qi = -f- и Qa = ~f- - собственные частоты колебаний отдельных масс.

Входное механическое сопротивление двухмассовой системы может быть найдено в формуле (14.3):

2мех = + -Ц- = + Jy-. (14.6)

В простейшем случае без учета демпфирования

z e. (Р) = hp+hp =hp[\ + ттт.

где V = JJJi.

При синусоидальном воздействии с частотой О

1Лт = /Qll+l = /vQ,A (I + )

где V = QIQ2 -относительная частота. 236

Если Y мало, то влияние второй массы на работу привода Heif-чительно, и в дальнейших расчетах можно учитьшать только момент инерции Jl.

Механическое сопротивление двухмассовой системы, не имеющей механического демпфирования, представляет собой чисто мнимую величину. При v = О и v - I + у функция 2мех имеет нули. Полюс функции находят при резонансной частоте v = 1.

Демпфирование уменьшает амплитуду колебаний и снижает собственную частоту, однако в целом колебательные свойства механической системы сохраняются. Передаточную функцию по скорости

онтуртока

внос

Чо.т

JL 1л.

Рис. 14.6. Структурная схема электромеханического привода

двухмассовой системы легко найти из второго уравнения системы (14.5). При Мс = О получим

Wi (р) = ~-

1 iP) Zi (p) + Zii ip) Ps + J2P + Ciijp

где Pr == Pa + P12.

Анализируя уравнение (14.6)., можно заметить, что входное механическое сопротивление связано с 121 простой зависимостью

При малом демпфировании годограф функции представляет собой окружность радиусом -VJ, центр которой находится

на мнимой оси на расстоянии -(VhcJs) от начала координат.

Для настройки регуляторов тока и скорости необходимо иметь аналитическое выражение передаточной функции объекта управления Wo6 (р) с учетом влияния механической системы станка.

Структурная схема электропривода, выполненного по системе подчиненного регулирования с нагрузкой в виде многомассовой механической системы, представлена на рис. 14.6. Динамика электропривода описывается системой уравнений (14.4) или (14.5) с добавлением уравнения электрического равновесия



Для объекта регулирования в контуре тока справедливо следующее выражение:

Операторное отношение i {p)JU ifi) может быть найдено следующим образом. Учитывая, что 1/с = ИМ, умножим и разделим второе слагаемое в левой части уравнения (14.7) на с. Получим

(14.8)

Отношение М1щ представляет собой механическое сопротивление

Л1<р)

7 1о\-

В результате из (14.8) получим

2я -- вноо

где ZtHoo - вносимое сопротивление, Zbhoo = c/Zes. = сУет-

Вносимое сопротивление характеризует кажущееся увеличение сопротивления цепи якоря, вызванное влиянием механической системы привода. Влияние механического сопротивления видно из структурной схемы контура тока (см. рис. 14.6), выделенного штриховой линией из общей структуры привода. Окончательно для Объекта регулирования контура тока

об. н. т

1 + Rn + Up + Zbhoo (Р)

После настройки регулятора тока и определения его параметров выражение для передаточной функции контура тока может быть найдено на основании рис. 14.6:

1 1УртДоб.к.т - L/}. V-

1 +

1 (l+T)Tp.jP

(14.9)

(2я + Zbhoc)

1 -I- 7p. tP где H. T ~ p. TnT-

При подстановке численных значений параметров выражение (14.9), как правило, может быть упрощено, что особенно целесообразно для дальнейшей настройки регулятора скорости.

Структурная схема контура скорости с учетом механической системы станка также видна на рис. 14.6. Для объекта регулирования контура скорости

об. к. с - ц

р. о

но Щ = 258

ьмех

и М = ci.

Следовательно,

Wo6. к. с (Р) = к

tip)

ьмех

w .t(p).

W.,.,ip)=k,W,.Ap)-

Передаточная функция замкнутого контура скорости может бы1ъ записана следующим образом:

р. ооб. к. с 1 1

1н.е(/) =

сАе Wn. oWh

*е wp. СИи. т

При использовании ПИ-регулятора скорости с передаточной функцией

1 + Тр. с/7

р. с - р. е

получим

W .o(;)

t/эая (Р)

1 ZMexp. сР 1

где fen. е - Лр, (Jif-C,

Выражение о (Z) представляет собой передаточную функцию регулируемого электропривода, на основании которой могут dnib произведены все расчеты, связанные с определением динамических характеристик. Если в механическую систему станка входят упругие звенья, движение исполнительного органа станка во времени не совпадает с движением вала двигателя.

Для многомассовой электромеханической системы передаточная функция исполнительного органа станка по управляющему воздействию

--...{pWmip).

(14.10)

Отношение © (p)/(Oi (р) представляет собой передаточную функцию механической системы по скорости и, как было показано ранее, может быть найдено путем решения основной системы уравнений (14.2), описывающей движение механической части электропривода.

В статическом режиме работа простейшего электропривода с регулятором скорости и узлом токоограничения в 1ределах линейности характеристик описывается следующей системой уравнений:

иг, М

- р. сп (зад

и о. о);

Решая эту систему относительно скорости вращения со вала двигателя и обозначая общий коэффициент преобразования разоми-



нутой системы элёктропригода общ = р. оид. получим статическую механическую характеристику электропривода

М(1 + МоСш)

Из этого уравнения легко определить жесткость механической характеристики Рзамн = + ообщ). которая, в сшю очередь, связана с диапазоном регулирования скорости электропривода

где б -допустимый статизм (статическая ошибка) системы электропривода; величина б может быть определена в соответствии с рекомендациями СЭВ, которые нормируют допустимое снижение скорости привода под нагрузкой в зависимости от заданного диапазона регулирования.

Статические характеристики электропривода, выполненного по системе подчиненного регулирования, рассчитывают следующим образом. В статическом режиме передаточная функция контура тока с ПИ-регулятором тока может быть определена, если в выражении

(14.9) положить р = 0. В этом случае Wk. т\р=о = 4-. Примем для упрощения расчетов механическую систему станка абсолютно жесткой (ci2 = с ) и Zinex = Jp, где J - приведенный момент инерции. При этих условиях получим выражение для механической характеристики привода

где Асо - статическая ошибка привода, которая зависит от передаточной функции регулятора скорости:

Ай =

Если в контуре скорости применен П-регулятор с передаточной функцией Wp. o = fep. с. то статическая ошибка имеет конечное значение Асо == kMJkp, ekeC

Жесткость механической характеристики замкнутой системы электропривода

Рзамк -

В соответствии с формулой (14.10) эта жесткость определяет величину диапазона регулирования электропривода.

Коэффициент преобразования регулятора скорости выбирают из условий обеспечения динамического качества электропривода, и 0u имеет небольшую величину. Поэтому жесткость механических

характеристик привода с Ц:регулятор0м скорости может оказаться недостаточной для обеспечения большого диапазона регулиррчэния.-, В связи с этим в широкорегулируемом электроприводе применяют ПИ-регулятор скорости с передаточной функцией

р: о

Статическая ошибка такого электропривода стремится к нулю:

А(о =о = -т-ТГГ!-:л-Т с-

Яр. о (1 + Тр. сР) Rc

а механическую характеристику можно считать идеально жесткой (Рзамк -> оо). Нижний предел регулирования скорости при этом определяется только техническими возможностями исполнительного двигателя.

§ 4. ТЯГОВЫЕ УСТРОЙСТВА ПРИВОДА ПОДАЧ

Тяговые устройства служат для перемещения подвижных узлов станка по направляющим прямолинейного или вращательного движения. Они являются последним звеном кинематической цепи привода подач, вспомогательных движений или главного привода (карусельные, протяжные, строгальные, долбежные станки). Для осуществления прямолинейного движения используют: механизмы: ходовой винт-гайка, зубчатое колесо-рейка или зубчатый сектор-рейка, червяк-рейка, кулачковые, шатунные, рычажные и другие механизмы;

гидравлические и пневматические двигатели типа поршень - цилиндр;

электромагнитные устройства в виде линейно-развернутых электродвигателей, бесконтактных электромагнитных передач, соленоидов.

Вращательное движение может осуществляться зубчатыми, червячными, ременными, цепными, фрикционными и другими передачами.

Чтобы обеспечить в проектируемом станке высокие технико-экономические показатели, такие, как производительность, точность, надежность, тяговые устройства должны удовлетворять следующим требованиям!

обеспечивать заданный закон перемещения и скорости; в подавляющем большинстве станков скорость должна быть постоянной; иметь высокий КПД;

обладать высокой жесткостью, которая является одной из главных характеристик тягового устройства и влияет на статические и динамические погрешности исполнительного узла станка;

иметь малый момент инерции, что определяет быстродействие привода и точность обработки;~

обладать высокой чувствительностью к малым перемещениям, т. е. иметь способность осуществлять движения малые по пути Jили скорости;



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка