Расчет электропривода пресса
ПК 1.1. Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования.
1. Повторить теоретический материал.
2. Освоить методику расчета электропривода пресса
Выполнив работу, Вы будете:
— определять электроэнергетические параметры электрических машин и аппаратов, электротехнических устройств и систем;
— организовывать и выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования;
калькулятор, конспект лекций, справочник
1. Рассчитать и выбрать ЭП пресса
2. Построить нагрузочную диаграмму пресса
3. Проверить выбранный двигатель на перегрузочную способность
4. Проверить выбранный двигатель на динамическую устойчивость
Краткие теоретические сведения:
Основной недостаток обработки металлов резанием состоит в том; что значительное количество металла уходит в стружку. При обработке металлов давлением (ковка, rорячая и холодная штамповка, прессование, прокатка, волочение, гибка) снижаются отходы металла, улучшаются механические свойства обрабатываемых деталей, повышается производительность. Обработка металлов и материалов давлением производится как в горячем, так и в холодном состоянии.
Все кузнечно-прессовые машины разделяются на несколько основных групп: молоты, прессы, кривошипные машины, кузнечно-штамповочные автоматы для горячей и холодной высадки.
Кузнечные молоты предназначены для деформации металла ударами падающих частей. На молотах выполняются все технологические операции свободной ковки (осадка, вытяжка, прошивка, рубка и т. д.), а также горячей штамповки. Наибольшее распространение получили механические молоты с электрическим приводом, применяемые главным образом в массовом производстве, когда требуется изготовление большого количества мелких несложных деталей.
В механических молотах ударное действие осуществляется с помощью фрикционного или кривошипного механизма, приводимого в движение электродвигателем. Соответственно различают два вида механических молотов: фрикционные и кривошипные.
Отличие прессов от молотов заключается в том, что деформация металла на прессах производится постепенным давлением, а не ударом, поэтому не требуется больших и сложных фундаментов, исключаются сотрясения грунта и зданий. На прессах выполняются операции свободной ковки, горячей и холодной штамповки.
Прессы разделяют на два основных вида: гидравлические, в которых используется в качестве рабочей жидкости вода под давлением до 20-30 МПа, а в тяжелых прессах — до 50-60 МПа, и механические с электроприводом.
В механических прессах движение от двигателя к nолзуну передается кривошипно-шатунным механизмом, эксцентриками, фрикционной или реечной передачей и т. п.
Кузнечные молоты и прессовые машины работают в режиме резкопеременой ударной нагрузки, когда периоды пика момента чередуются с холостым ходом. Это обстоятельство является определяющим фактором для выбора мощности двигателя и типа электропривода. .
Главные электроприводы кузнечно-прессовых машин можно разделить на две группы: электроприводы механических кузнечно-прессовых машин, имеющих маховики (кривошипные прессы, ковочные машины и др.), и электроприводы механических кузнечно-прессовых мaшин без маховиков (реечные прессы, правильные и отрезные машины и др.).
В зависимости от характера обработки, а также материала, величины, формы и температуры заготовки приходится изменять скорость деформации. Для проведения наладочных работ необходимо перемещать рабочий оргaн вхолостую с малой скоростью. Все это может быть обеспечено изменением скорости главного привода кузнечно-прессовой машины. В настоящее время в приводах таких машин применяются все существующие виды механического и электрического регулирования скорости в диапазоне до 4: 1, включая коробки скоростей, мexaнические вариаторы, асинхронные двигатели с переключением полюсов и бесступенчатое регулирование посредством изменения угловой скорости двигателей постояннoго тока.
Основным типом электропривода для большинства кузнечно-прессовых машин является привод от асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором, преимущественно в закрытом обдуваемом исполнении. В настоящее время для кузнечно-прессовых машин разрабатываются и внедряются различные приводы переменного тока с плавным регулированием скорости. К ним относятся приводы от трехфазных асинхронных двигателей с частотным и импульсным управлением т.е. с регулированием угловой скорости двигателей изменением частоты питающего двигатель тока или изменением подводимого к двигателю напряжения.
Другим видом плавно регулируемого электропривода переменного тока для кузнечнопрессовых машин является привод с асинхронной электромагнитной муфтой скольжения (ЭМС) в комплекте с нерегулируемым двигателем переменного тoкa.
Электродвигатели кузнечно-прессовых машин работают в продолжительном, повторно-кратковременном и кратковременном режимах.
Порядок выполнения работы:
1. Рассчитать и выбрать ЭП пресса в соответствии с заданным вариантом по таблице 89.
2.Построить нагрузочную диаграмму пресса
3.Проверить выбранный двигатель на перегрузочную способность
4.Проверить выбранный двигатель на динамическую устойчивость
Максимальный момент на валу двигателя при пиковой нагрузке М1, Нм
Расчетный момент удара МР, Нм
где t0 – время холостого хода, с
Расчетная мощность удара РР, кВт
Мощность электропривода РДР, кВт
где ПВК – каталожная продолжительность включения двигателя, ПВК = 100 %;
КЗ – коэффициент загрузки двигателя, КЗ =1,1…1,3;
ПВР – продолжительность включения двигателя при ударе, %
По каталогу выбирается асинхронный двигатель повышенного скольжения из условия: 
Тип двигателя __________________
Проверка выбранного двигателя на перегрузочную способность
Проверка осуществляется, исходя из условия:
Нагрузочная диаграмма пресса показана на рисунке 63.
Рисунок 63 — Нагрузочная диаграмма пресса
Проверка выбранного двигателя на динамическую устойчивость
Условие динамической устойчивости:
где JΣ – суммарный момент инерции пресса, кг м2
где n0 – синхронная скорость выбранного двигателя, об/мин
τК – относительное критическое время, отн.ед. определяется по рисунку 64 в зависимости от μ0 и μ – коэффициенты относительных нагрузок при холостом ходе и пиковой нагрузке механизма, отн.ед.
где ММАХ – критический момент выбранного двигателя, Нм
Рисунок 64 — Зависимости для пресса τК = f (μ0, μ)
Так как 
Форма представления результата:
Работа в тетради. Ответы на контрольные вопросы:
1.Укажите назначение прессов и молотов
2. Перечислите типы прессов
3. Перечислите типы молотов
4. Укажите типы приводов прессов и молотов
Таблица 89 – Исходные данные для расчета
Информационное обеспечение
1 Фотиев М.М. Электрооборудование предприятий черной металлургии [Текст]: учеб. для проф. образ. /М.М. Фотиев. – М.: Металлургия, 1980. — 312с.: ил., табл. (Среднее проф. образование)
2 Рапутов Б.М. Электрооборудование кранов металлургических предприятий [Текст]: учеб. для проф. образ. / Б.М. Рапутов. – М.: Металлургия, 1990., — 272с.: ил., табл. (Среднее проф. образование)
3 Варварин В.К. Выбор и наладка электрооборудования: Справочное пособие [Текст]: – 2-е изд., /В.К.Варварин. — М.: ФОРУМ, 2010. – 240с.: ил., табл.
4 Шеховцов В.П. Электрическое и электромеханическое оборудование – [Текст]: 2-е изд., /В.П.Шеховцов. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009. – 407с.: ил., табл.
5 Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению [Текст]: /В.П.Шеховцов. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009. – 136с.: ил., табл.
6 Москаленко В.В. Системы автоматизированного управления электропривода [Текст]: Учебник / В.В. Москаленко. – М.: ФОРУМ, 2010. – 208с.: ил., табл.
7 Шеховцов В.П. Расчет и проектирование ОУ и электроустановок промышленных механизмов [Текст]: учеб. пособие / В.П.Шеховцов. – М.: ФОРУМ, 2010. –352с.: ил., табл.
8 Шеховцов В.П. Аппараты защиты в электрических сетях низкого напряжения [Текст]: учеб. пособие /В.П.Шеховцов – М.: ФОРУМ, 2010. – 160с.: ил., табл.
Источник
Тема: Расчет мощности и выбор электродвигателей кузнечно-прессового оборудования
Цель: изучить порядок расчета мощности и выбора электродвигателей кузнечно-прессового оборудования
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. |
а) Определяется мощность ЭП:
где Рдр – расчетная мощность ЭП. кВт; расчетная мощность удара, кВт;
Рp— 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: Рд.ном ≥ Рдр и проверяется по перегрузке: М, ≤ 0,85 ∙ λм ∙ Мном,
где Мном — номинальный момент выбранного ЭД, кВт;
λм — перегрузочная способность по моменту, отн. ед.
А = 60 • 10 3 Дж за 1 ход пресса
* Рассчитать и выбрать ЭД пресса
* Построить нагрузочную диаграмму пресса
— Рассчитывается мощность ЭП пресса и выбирается АД с повышенным скольжением:
Рис. 3.9.2. Нагрузочная диаграмма пресса
где Рдр — расчетная мощность ЭП пресса, кВт;
Мр — расчетный момент пресса усредненный, Н — м;
М1 — момент на валу ЭД при пиковой нагрузке, Н • м;
Рр — расчетная мощность ЭД при нагрузке, кВт;
tu, t0, t1— время цикла, холостого хода, удара, с:
ПРР — 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
т. АИРС М132М4УЗ; ПВ = 100 %; Uном = 380 В.
VI — индекс механической характеристики
Выбранный АД проверяется по перегрузке согласно условия
— Строится нагрузочная диаграмма пресса (Рис. 3.9.2).
Источник
