Реферат на тему:
Призначення і пристрої повздовжньо-стругальних верстатів
Дані верстати призначаються в основному для обробки різцями плоских
горизонтальних і вертикальних поверхонь у крупних деталей великої
довжини. На цих верстатах можна також проводити прорізання прямолінійних
канавок різного профілю, Т-подібних пазів і т.д. Деталі середніх
розмірів встановлюються рядами на столі верстата і обробляються одному
тимчасово.
Повздовжньо-стругальні верстати розділяються на однолінійні (з
консольною поперечиною) і дволінійні (портального типу). На мал. 1.1
показаний загальний вид дволінійного повздовжньо-стругального верстата.
Його станина 1 має подовжні напрямні (плоскі і V-подібні). По них
поворотно-поступально рухається стіл 2, на якому закріплюють оброблювану
деталь.
Переміщення столу – головний рух – здійснюється від електродвигуна 9
через редуктор і рейкову передачу, яка складається з рейки (прямозубої,
косозубої або черв’ячної), прикрученої знизу до столу по всій його
довжині, і рейкового колеса або розташованого під кутом черв’яка. Зняття
стружки з оброблюваної деталі (стругання) відбувається при ходу столу
Вперед (прямий або робочий хід). Хід столу Назад (зворотний хід)
відбувається звичайно з підвищеною швидкістю, і зняття стружки не
проводиться (холостий хід), а різці в цей час автоматично відводяться
від обробленої поверхні (підіймаються). Зміна напряму руху столу
проводиться або за допомогою електромагнітної реверсивної муфти (на
малих верстатах), або за допомогою реверсування головного двигуна.
Портал верстата 6 утворений двома вертикальними стійками і верхньою
балкою. До цієї балки прикріплена підвіска 5 пульта управління 11. По
вертикальних спрямовуючих стійок за допомогою ходових гвинтів
переміщується поперечина (траверсу) 3 і бічний супорт 10 (деякі верстати
мають два бічні супорти). Поперечина має горизонтальні напрямні, але
другим можуть переміщатися вертикальні супорти 4. Супорти верстата із
закріпленими в них різцями здійснюють переривисту періодичну подачу
реверсу столу із зворотного ходу на прямий і швидкі настановні
переміщення. Рух супортам передається
Рис. 1.1. Загальний вид важкого повздовжньо-стругального верстата.
через коробки подач 7 і 8 від окремих електродвигунів.
(до 30-70 кН і більше).
ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ І ТИПИ ГОЛОВНИХ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ
ПОВЗДОВЖНЬО-СТРУГАЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ
Процес обробки виробів на таких верстатах складається з циклів, що
послідовно повторюються, кожний з них включає робочий або прямий хід
столу, під час якого відбувається обробка, і зворотний хід, коли стіл
повертається в початкове положення і здійснюється подача різців (під час
реверсу столу із зворотнього ходу на прямий).
столу залежно від часу для одного циклу. Час циклу складається з
(1.1)
– час гальмування при прямому і зворотному ходах.
, яке залежить від довжини ходу столу, співвідношення швидкостей
прямого і зворотного ходів, часу реверсування і може бути підраховано по
формулі:
(1.2)
– час реверсування столу з прямого ходу на зворотний або навпаки, с.
, при якому підвищення продуктивності не відбудеться.
Рис. 1.2. Графіки швидкості і шляху столу повздовжньо-стругального
верстата.
зростають динамічні навантаження в передачах верстата.
Час перехідного процесу пуску або гальмування залежить, як відомо, від
сумарного моменту інерції електроприводу. Наприклад, час пуску
(гальмування),
(1.3)
м2.
рухомих поступально і обертаючихся елементів приводу, що обертаються.
Тому прагнуть взагалі виключити реверсування двигуна і проводити зміну
напряму ходу столу за допомогою реверсивної електромагнітної муфти, або
встановлюють двигуни з подовженим якорем (ротором), що мають менший
момент інерції, або встановлюють замість одного два двигуни половинної
потужності.
У сучасних повздовжньо-стругальних верстатах регулювання швидкості руху
столу, а також його реверсування здійснюється, як правило, електричним
шляхом, тому продуктивність верстата і якість оброблюваних виробів в
значній мірі визначається роботою приводу столу.
25) : 1. При зміні швидкості різання приблизно від 5 до 25 м/хв: тягове
зусилля на рейці столу залишається постійним і найбільшим (зона І).
зменшується (рис.9.3 зона ІІ)
Рис. 1.3. Залежність тягового зусилля і потужності двигуна від швидкості
.
Отже, в зоні невеликих швидкостей момент, що розвивається двигуном,
повинен залишатися приблизно постійним, а при швидкостях вище 25 м/хв
залишається незмінною потужність.
Задана кутова швидкість двигуна повинна підтримуватися у всьому
діапазоні з точністю до ± (5-10 %) при зміні навантаження від 0,1 до 1,2
номінального моменту. Динамічний перепад швидкості, викликаний різким
додаток навантаження (при вході різця в метал), повинен бути не більше
10-20%, а виникаючий при цьому перехідний процес повинен закінчуватися
протягом 0,1-0,2 с. Для головного приводу повздовжньо-стругальних
верстатів доцільно застосовувати двигуни, що володіють підвищеною
перевантажувальною здатністю і зниженим моментом інерції, оскільки такі
двигуни забезпечують менший час пуску і гальмування.
У повздовжньо-стругальних верстатах знайшли вживання різні типи головних
електроприводів залежно від розмірів верстата, тягового зусилля і
необхідного діапазону регулювання швидкості.
застосовується привід від асинхронного короткозамкнутого двигуна в
поєднанні з коробкою швидкостей і реверсивною електромагнітною муфтою.
.
в порівнянні з потужністю, що віддається ними, має, місце при
регулюванні кутової швидкості двигуна тільки зміною ЕДС генератора.
З метою зменшення встановленої потужності електричних машин, підвищення
завантаження двигуна і КПД головного приводу важких
повздовжньо-стругальних верстатів за системою Г-Д доцільно застосовувати
двозонне регулювання кутової швидкості двигуна. На верстатах, що
випускаються в даний час, починають упроваджуватися приводи з
тиристорними перетворювачами для живлення ланцюга якоря і вводяться
системи автоматичного управління із застосуванням уніфікованої блокової
системи регуляторів (УБСР), які дозволяють порівняно просто реалізувати
високу швидкодію приводу за системою ТП-Д при хорошій якості перехідних
процесів.
РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ДВИГУНА СТОЛУ ПОДОВЖНЬОГО
СТРОГАЛЬНОГО ВЕРСТАТА
Зняття стружки при струганні проводиться тільки робочому ходу столу. При
зворотному ж ходу різець підводиться і потужність, що розвивається
приводом, витрачається лише на подолання втрат у верстаті. Швидкість, з
якою деталь переміщається щодо різця при робочому ходу, називається
швидкістю різання.
мм. Значення коефіцієнтів і показників у формулах
знаходяться з довідників по режимах різання. Машинний час при струганні,
що витрачається для обробки одного виробу, хв, можна знайти по формулі
(1.4)
-подача на один подвійний хід, мм/дв, хід.
7), тому вибір потужності двигуна проводиться по діаграмі навантаження
з урахуванням завантаження в перехідних режимах.
Для попереднього визначення потужності двигуна головного приводу і
побудови діаграми навантаження приймають як початкові наступні технічні
дані:
м/хв;
, м/хв;
;
;
, (приймається рівним 0,05-0,08);
6) сумарний момент інерції частин механізму приводу, що
обертаються, і рухомих поступально деталі і столу.
Задаючись найважчим режимом, визначають потужність різання, кВт:
(1.5)
Потужність втрат на тертя столу об напрямні
при прямому ходу, кВт; .
(1.6)
Потужність на валу двигуна, кВт,
(1.7)
– складові зусилля різання.
зменшується; отже, регулювання швидкості приводу столу на першій
ділянці повинне проводитися при постійному моменті (потужність при цьому
змінюватиметься), а на другій – приблизно з постійною потужністю (при
моменті, що зменшується).
Попередній вибір потужності проводиться з урахуванням способу
регулювання швидкості приводу (або швидкості столу):
– радіус приведення столу до валу двигуна, м/об; регулювання швидкості
столу а цьому випадку здійснюється східчасто за допомогою коробки
швидкостей.
).
в) Якщо буде використано двозонне регулювання швидкості приводу, то
заздалегідь задаються можливим діапазоном зміни потоку двигуна і
підраховують
(1.8)
.
За номінальними даними вибраного двигуна постійного струму вибирають
перетворюючу установку: генератор і приводний асинхронний двигун в
системі Г-Д на максимально можливу частоту обертання з метою зменшення
габаритів, маси і вартості машинного агрегату, або тиристорний
перетворювач і живлячий трансформатор в системі ТП-Д.
для одного циклу роботи верстата. За початковими даними, приведеними
раніше, визначають навантаження приводу в різних режимах.
і повному навантаженню
(1.9)
при прямому ходу вхолосту
.
Час сталого руху при прямому і зворотному ходах столу
Час пуску і гальмування підраховують по рівнянню (1.3), задаючись
відповідним моментом двигуна, заздалегідь визначивши сумарний момент
інерції приводу.
Потужність на валу двигуна при прямому ходу вхолосту
(1.10)
– втрати в напрямних столу.
м, при прямому ходу вхолосту
(1.11)
Потужність на валу двигуна при зворотному ходу
(1.12)
Момент на валу двигуна при зворотному ходу
(1.13)
будується з урахуванням моменту холостого ходу двигуна діаграма
навантаження верстата (рис. 1.4, а).
.
Відповідно до викладеного на рис. 1.4, в приведеній діаграмі
навантаження приводу столу для випадку регулювання швидкості зміною
напруги на якорі двигуна, користуючись якою можна визначити
еквівалентний момент двигуна за цикл
(1.14)
– час реверсу приводу.
. У разі регулювання кутової швидкості ослабленням поля двигуна
потрібно будувати залежність струму двигуна від часу і перевіряти його
по методу еквівалентного струму.
Рис. 1.4. Діаграма навантаження приводу столу повздовжньо-стругального
верстата.
Уточнена діаграма навантаження може бути побудована за даними
конкретної системи управління електроприводом повздовжньо-стругального
верстата.
ГОЛОВНИЙ ЕЛЕКТРОПРИВІД ПОВЗДОВЖНЬО-СТРУГАЛЬНОГО ВЕРСТАТА ПО СИСТЕМІ Г-Д
З МУ
З метою підвищення надійності приводу, отримання високої жорсткості
механічних характеристик і необхідної швидкодії при заданій якості
перехідних процесів у верстатах тих же моделей останнім часом замість
ЕМУ стали використовувати МУ з проміжними транзисторними підсилювачами
(у важких верстатах).
м/хв рівне 90 кН.
Для приводу столу використовуються два двигуни постійного струму на
напругу 110 В і потужністю по 32 кВт кожний, сполучених послідовно і
живлених від одного генератора. Заміна одного двигуна повної потужності
двома двигунами половинної потужності зменшує момент інерції приводу
столу, а отже, і втрати енергії в перехідних процесах, або збільшує
продуктивність верстата за рахунок підвищення прискорення. Регулювання
кутової швидкості двигунів проводиться тільки зміною напруги генератора
в діапазоні 15: 1.
складаються. Обмотки управління магнітних підсилювачів включені
послідовно-зустрічно, тому при подачі в них струму один підсилювач
підмагнічується, а інший розмагнічується. При цьому струм навантаження
першого підсилювача зростатиме, а другого підсилювача-знижуватися (рис.
1.5,б). При зміні полярності струму управління зміни струмів
навантаження будуть зворотними. За відсутності підмагнічування МУ1 МУ2
напруги на їх виході будуть однаковими, різниця струмів в навантаженні
рівна нулю. При повному підмагнічуванні одного з магнітних підсилювачів,
наприклад
Рис. 1.5. Електрична схема головного приводу повздовжньо-стругального
верстата за системою Г-Д з МУ.
, що знімається з тахогенератора ТГ. Таким чином, управляюча напруга
МУ, МУ2, від якого залежить струм збудження і напруга генератора,
визначається виразом
(1.15)
– коефіцієнт зворотного зв’язку по швидкості, величина якого
визначається діапазоном регулювання швидкості і необхідною жорсткістю
механічних характеристик двигуна.
. Результуючий сигнал на вході МУ1, МУ2 збільшуватиметься, що викличе
зростання напруги генератора і забезпечить підтримку заданого значення
кутової швидкості двигунів (рис. 1.5, в).
пробою стабілітронів, вибираних по умові
(1.16)
і по обмотках ОТ1, ОТ2 починає проходити струм. Магніторушійна сила
(МДС) цих обмоток направлена назустріч МДС задаючих обмоток, тому
різниця струмів в навантаженні магнітних підсилювачів зменшуватиметься,
а це викличе зниження напруги генератора і обмеження подальшого
зростання струму в якірному ланцюзі.
Схема управління головним приводом передбачає автоматичний і
налагоджувальний режим роботи верстата в автоматичному режимі управління
приводом здійснюється у функції шляху, контрольованого кінцевими
перемикачами напряму ходу столу (вперед, назад) ПХВ, ПХН і швидкості
столу ПС1 і ПС2. Заздалегідь на столі верстата розставляються в
потрібному положенні упори а і б, впливаючі на шляхові перемикачі (рис.
1.6, а), а рукоятками Роб.хід і Звор.хід регулятора швидкості РС
встановлюються відповідно до заданих значень швидкості робочого і
зворотного ходів столу.
Рис. 1.6. Схематичне розташування перемикачів (а) і діаграма швидкості
руху столу за цикл роботи повздовжньо-стругального верстата (б).
Розглянемо спочатку послідовність дій контактів перемикачів. Перед
закінченням робочого ходу упор а натискує послідовно на вимикачі ПС1 і
ПХН. При дії на ПС1 знижується швидкість столу перед виходом різця з
виробу, а потім при дії на ПХН відбувається реверс з прямого ходу на
зворотний. На початку зворотного ходу упор а, впливаючи на ПХН і ПС1,
повертає їх контакти в колишнє положення. В кінці зворотного ходу упор
би натискує на ПХВ – відбувається зниження швидкості, а потім, при дії
на ПХВ дається сигнал на реверсування, при якому відбувається урізування
різця у виріб. Упор би на початку робочого ходу повертає контакти ПХВ і
ПС2 в колишнє положення.
Перед пуском верстата включається ввідний автоматичний вимикач ВА, при
цьому подається напруга на силову частину схеми і на трансформатори Тр1
і Тр2 (вказані апарати на рис. 1.5, а не показані), до вторинних обмоток
яких підключені: випрямляч, що живить обмотки збудження двигунів Д1, Д2
і схему управління, а також магнітні підсилювачі МУ1, МУ2 і інші вузли
схеми. Натисненням на кнопку КнП включається контактор КЛ і своїми
головними контактами підключає асинхронний двигун АД (на схемі не
показаний) перетворюючого агрегату (Д-Г).
м/хв, то контакт перемикача ВКБ замкнутий. Путні вимикачі ПХВ і ПС2
натискують, а ПХН і ПС1 – звільнені.
. Стіл верстата переміщається у напрямі робочого ходу, і при зниженій
швидкості різець входить у виріб (точка А на діаграмі рис. 1.6,б). Потім
звільняється перемикач ПХВ, і його контакт ПХВ-2 розмикається (точка Б).
Відключається реле РПВ і потім реле РЗ. На задаючі обмотки ОЗ1, ОЗ2
подається напруга, обумовлена установкою рукоятки Роб.хід регулятора
швидкості. Напруга, що підводиться до якоря двигуна, збільшується, і
його кутова швидкість зростає до встановленого значення. В процесі руху
столу звільняється перемикач ПС2.
відповідно до установки рукоятки регулятора швидкості Зв.хід. Струм в
обмотках управління ОЗ1, ОЗ2 швидко зменшується до нуля, а потім зростає
у зворотному напрямі. Аналогічним чином змінюватиметься напруга
генератора. Відбувається реверс двигуна зниженої кутової швидкості
прямого ходу, встановленої швидкості зворотного ходу. При русі столу в
процесі розгону звільняються перемикачі ПХН і ПС1.
стає рівною нулю, і двигуни швидко загальмовуються.
При роботі на верстаті з швидкостями різання менше 12 м/хв реле РЗ при
робочому ходу не діє, оскільки розмикається контакт ВКБ і задаючі
сигнали, що знімаються з регулятора РС, визначатимуться тільки
установкою рукоятки Роб.хід.
У налагоджувальному режимі забезпечується отримання швидкостей столу 5
м/хв і менш. встановлюваних рукояткою регулятора швидкості Поштовх.
Налагоджувальний режим, здійснюється при натисненні однієї з кнопок
Пошт.Вп або Пошт.Нз, що викликає включення контактора КВ або КН. На вхід
МУ1 і МУ2 подається знижена задаюча напруга, і двигуни переміщатимуть
стіл в прямому або зворотному напрямі з малою швидкістю. При відпуску
натиснутої кнопки відключається відповідний контактор і двигуни швидко
зупиняються.
Схема управління електроприводом передбачає аварійне гальмування
двигунів Д1 і Д2, яке відбувається при відключенні блокувального
контактора КБ в результаті відсутності струму в ОВД1 і ОВД2,
спрацьовування обмежувачів ходу столу, ВК2 або максимального реле РМ. З
відключенням контактора КБ втрачають живлення контактори КВ або КН, і
якір генератора підключається на обмотки управління ОП, ОГ2 магнітних
підсилювачів таким чином, що вихідний струм МУ1, МУ2 розмагнічує
генератор.
.
Розглянута схема головного приводу повздовжньо-стругального верстата
відрізняється великою надійністю, достатньо високою швидкодією і
забезпечує широке і точне регулювання частоти обертання двигунів.
Недоліком системи Г-Д з МУ є низкою (до 25%) КПД збудливого пристрою.
Перспективним слід рахувати вживання збудливих пристроїв на тиристорах
або навіть заміну системи Г-Д реверсивною системою ТП-Д.
ГОЛОВНИЙ ПРИВІД ПОВЗДОВЖНЬО-СТРУГАЛЬНОГО ВЕРСТАТА ПО
СИСТЕМІ ТП-Д З ПІДЛЕГЛИМ РЕГУЛЮВАННЯМ
Найперспективнішою для головного приводу повздовжньо-стругальних
верстатів в даний час є замкнута система електроприводу з живленням
якоря двигуна постійного струму від реверсивного тиристорного
перетворювача і з підлеглим регулюванням
Рис. 1.7. Схема управління головним приводом повздовжньо-стругального
верстата за системою ТП-Д з полагодженим регулюванням.
а – функціонально-принципова схема електроприводу; б – регулювальна
характеристика перетворювача; в- статичні характеристики двигуна.
параметрів. В подібних системах як підсилювачі, датчики, задаючі
пристрої, і джерела живлення застосовуються прилади уніфікованої
блокової системи регуляторів. Як приклад розглянемо один з варіантів
схеми такого приводу для повздовжньо-стругального верстата середніх
розмірів.
.
Вузол управління пуском, гальмуванням і реверсом двигуна виконаний у
вигляді подвійного задаючого потенціометра, одержуючого живлення від
джерела стабілізованої напруги +24 В через контакти контакторів КВ і КН.
На вхід підсилювача РС, що є регулятором швидкості, подається сигнал ,
рівний різниці задаючої напруги і напруги зворотного зв’язку, що
знімається з тахогенератора ТГ. Отже, підсилювач РС є пропорційним
регулятором (П-регулятор).
. Тому і говорять, що контур регулювання струму в даній схемі є
підлеглим контуру регулювання швидкості, звідси і термін «підлегле
регулювання».
Для обмеження струму якоря двигуна вихідний сигнал регулятора РС має
обмеження.
.
. У міру розгону зростає сигнал від тахогенератора ТГ. При кутовій
швидкості двигуна, близькій до заданої, регулятор РС виходить із зони
обмеження, і з цієї миті вступає в дію зворотний зв’язок по швидкості.
, відповідних навантаженню столу при прямому ходу.
. Відбувається рекуперативне гальмування двигуна Д і далі його розгін в
напрямі Назад (зворотний хід столу).
, при низьких швидкостях (рис. 1.7, в).
, звідки знаходимо вирази для кутової швидкості
(1.17)
– коефіцієнт передачі двигуна, А/ (Н • м).
показаний на рис. 1.7, в. Вживання підлеглого регулювання на базі
використовування як регулятор струму і швидкості елементів УБСР спрощує
монтаж, наладку і експлуатацію складних електроприводів, дає можливість
зручно і ефективно коректувати перехідні процеси електроприводу.
Аналогічно реалізовується підлегле регулювання і в інших системах
електроприводу, наприклад в системі Г-Д з тиристорним збуджувачем
генератора.
ЕЛЕКТРОПРИВОД ПОДАЧІ СУПОРТІВ
ПОВЗДОВЖНЬО-СТРУГАЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ
Подача супортів повздовжньо-стругальних верстатів проводиться
періодично, звично при реверсуванні із зворотного ходу на прямій, і
повинна закінчитися до початку різання. Подача здійснюється механічними,
електромеханічними, електричними або гідравлічними пристроями. Привід
подачі повинен забезпечувати регулювання подачі в діапазоні (40-80) : 1,
при цьому час найбільшої подачі не повинен перевищувати часу реверсу
столу верстата (десяті частки секунди).
У сучасних верстатах для періодичної подачі супортів знаходять
широке вживання електромеханічні пристрої з приводом від окремого
асинхронного двигуна, який автоматично включається у відповідний момент
циклу, проводить переміщення супорта і потім також автоматично
вимикається.
Рис.1.8 Електромеханічна система подачі супорта
повздовжньо-стругального верстату.
Приклад такого пристрою показаний на рис. 1.8. Двигун Д через коробку
передач КП приводить в рух супорт верстата С, а через черв’ячну передачу
1 обертає вал 2, який несе декілька дисків 3 одного діаметру, але
виступів (шпильок) 4, що мають різне число. Відстань між сусідніми
виступами кожного диска відповідає певній подачі супорта.
Кількість дисків рівна числу подач при даному передавальному відношенні
коробки передач, яка звичайно має три ступені. Над дисками встановлено
електромагнітне реле 5, яке може переміщатися уздовж осі валу 2 за
допомогою каретки і рейкової передачі (на схемі не показані). Нижня
частина якоря реле має наконечник 6, а верхня – замикаючі контакти 7. В
кінці зворотного ходу столу верстата одночасно одержують живлення двигун
подачі супортів Д і реле 5, якір якого опускається. Починається подача
супорта, одночасно обертається вал 2 з дисками 3. Коли виступ диска, що
знаходиться під якорем, підводить останній, контакти реле розмикаються,
двигун подачі відключається від мережі і швидко зупиняється. Механізм
подачі готовий до наступного циклу.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
