Тема: Расчет мощности и выбор электродвигателей кузнечно-прессового оборудования

Цель: изучить порядок расчета мощности и выбора электродвигателей   кузнечно-прессового оборудования

Программа работы

1. Изучить порядок расчета мощности и выбора электродвигателей кузнечно-прессового оборудования

2. Выполнить расчет мощности электродвигателя

1. Кузнечные молоты и прессовые машины работают в условиях резкопеременной ударной нагрузки, когда пиковые моменты (при ударе) чередуются с моментами холостого хода (при паузах). Главные электроприводы кузнечно-прессовых машин делятся на две группы: - ЭП с маховиками (ковочные машины, кривошипные прессы и др.); - ЭП без маховиков (реечные прессы, правильные и отрезные машины и т.п.). Маховики применяются для выравнивания нагрузки на двигателе и устанавливаются на быстроходном валу привода. В периоды снижения нагрузки ЭД работает на маховик, в котором запасается кинетическая энергия. В периоды пиков нагрузки скорость двигателя снижается, а часть нагрузки компенсируется за счет энергии маховика, что значительно снижает потери. Наличие маховика позволяет использовать ЭД с меньшей мощностью и меньшим перегрузочным моментом, чем без него. Например, номинальная мощность ЭД уменьшается почти в 10 раз. Необходим регулируемый электропривод, обеспечивающий различную скорость деформации, технологического процесса и наладки. Регулирование скорости в диапазоне до 4: 1 возможно всеми существующими видами (механическими и электрическими). Сюда относятся коробки скоростей, механические вариаторы, переключение пар полюсов АД и бесступенчатое регулирование машин постоянного тока. В настоящее время для регулирования скорости рекомендуется применять: - АД с частотным импульсным управлением, т.е. с регулированием скорости изменением частоты или подводимого напряжения к двигателю; - асинхронные электромагнитные муфты скольжения (ЭМС) в комплекте с нерегулируемым АД (такая муфта позволяет плавно изменять скорость рабочего органа за один ход от максимальной до почти нулевой изменением тока возбуждения муфты; в настоящее время промышленность выпускает ЭМС мощностью до 1000 кВт и выше на усилия до 1000 Н и более); - двигатели постоянного тока регулируемые изменением магнитного потока двигателя, источником питания которых являются силовые выпрямители на кремниевых вентилях. Электродвигатели кузнечно-прессовых машин (КПМ) работают в продолжительном, повторно-кратковременном и кратковременных режимах. Наиболее полно отвечают требованиям двигатели: - серии 4АС — это АД с короткозамкнутым ротором повышенного скольжения (от 4 до 14 %), продолжительного или повторно-кратковременного режима (ПВ = 40 %) мощностью от 0,4 до 63 кВт, закрытого обдуваемого исполнения; - серии 2П — это двигатели постоянного тока новой серии, охватывающие высоты осей вращения от 90 до 315 мм и диапазон мощностей от 0,37 до 200 кВт. Машины этой серии предназначены для работы в широкорегулируемыхэлектроприводах. Они заменяют машины серии П, а также специализированные машины серий ПС(Т), ПБС(Т), ПР. По сравнению с предшествующими сериями у машин серии 2П: - повышена перегрузочная способность, - расширен диапазон регулирования частоты вращения, - улучшены динамические свойства, - уменьшены шум и вибрации, - повышена мощность на единицу массы, - увеличены надежность и ресурс работы. Основными принципами управления кузнечно-прессовых машин являются: - выполнение заданного режима движения основного рабочего органа (например, ползуна), при этом должны обеспечиваться производительность машины и качество изделия; - точное взаимодействие ползуна со вспомогательными механизмами (например, подачи, выталкивателя изделий и др.); - безопасность работы оператора (например, отклонение машины при любых нарушениях, приводящих к авариям и травматизму). Примерами обеспечения безопасности работы оператора могут быть - отключение КПМ при нарушении взаимодействия частей, - обязательное одновременное нажатие оператором двух кнопок обеими руками, - применение фотоэлементов, отключающих КПМ, в случае попадания в рабочую зону руки оператора или посторонних предметов.

Методика расчета:

а) Определяется мощность ЭП:

где Р_{др –} расчетная мощность ЭП. кВт; расчетная мощность удара, кВт;

Р_p- расчетный момент удара, Н • м;

М₀ – момент XX механизма, Н • м;

М₁ – максимальный момент на валу ЭД при пиковой нагрузке, Н - м;

t₀ и t₁ – время XX механизма и продолжительность пиковой нагрузки, с;

ω — угловая скорость ЭП при ударе, р/с;

А — работа, затрачиваемая на один удар, Дж.

Выбирается АД согласно условия: Р_д._ном ≥ Р_др и проверяется по перегруз­ке: М, ≤ 0,85 ∙ λ_{м ∙} М_ном,

где М_ном — номинальный момент выбранного ЭД, кВт;

λ_м — перегрузочная способность по моменту, отн. ед.

Пример расчета:

А = 60 • 10³ Дж за 1 ход пресса

м = 10 ходов/мин.

t₁ = 2с

М₀ = 42 Н • м

ω_р= 145 р/с (n_p = 1450 об/мин)

Требуется:

* Рассчитать и выбрать ЭД пресса

* Построить нагрузочную диаграмму пресса

Решение.

- Рассчитывается мощность ЭП пресса и выбирается АД с повышенным скольжением:

 

 

Рис. 3.9.2. Нагрузочная диаграмма пресса

где Р_др — расчетная мощность ЭП пресса, кВт;

М_р — расчетный момент пресса усредненный, Н - м;

М₁ — момент на валу ЭД при пиковой нагрузке, Н • м;

Р_р — расчетная мощность ЭД при нагрузке, кВт;

t_u, t₀, t₁— время цикла, холостого хода, удара, с:

ПР_Р — продолжительность работы расчетная, %;

К₃ — коэффициент загрузки ЭД, отн. ед.

Принимается К₃ = 1,3 (от 1,1 до 1,3)

По [Табл. Д.2А] выбирается АД повышенного скольжения из условия

Р_ном > Р_др, n_c = 1500 об/мив, ПВ = 100 %.

т. АИРС М132М4УЗ; ПВ = 100 %; U_ном = 380 В.

Р_ном = 11,8кВт

n_ном = 1400 об/мин (S_ном - 7 %)

η = 86,5 %

cosφ = 0,83

VI — индекс механической характеристики

m = 83,5 кг

М_ном = 80.5 Н ∙ м

M_п/M_ном = 3,4

M_м/M_ном = 3,5

I_ном = 24,4 А

I_n / I_ном = 6,5\

J₂ = 0,045 кг ∙ м²

Выбранный АД проверяется по перегрузке согласно условия

М₁(207 Н ∙ м) ≤ 0,85 ∙ λ_м ∙ М_ном = 0,85 ∙ 3,5 ∙ 80_:5 = 240 Н ∙ м

 

Условие выполнено.

- Строится нагрузочная диаграмма пресса (Рис. 3.9.2).