Остання редакція: 2017-06-16
Тези доповіді
УДК 621.313 : 621. 97.08
Явтушенко А.В., д.т.н., проф.
ЗНТУ, г. Запорожье, Украина
Развитие методов расчета электропривода
кривошипных прессов
В настоящее время параметры электропривода кривошипных прессов определяются по приближенной методике, в основу которой положен ряд допущений, которые существенно упрощают математическую модель, но снижают точность расчетов [1–5]. В итоге параметры основные привода, такие как мощность двигателя, момент инерции маховика, длительность технологического цикла оказываются, как правило, завышенными. Экспериментальные исследования гаммы прессов различных типов и размеров показывают отличие фактических результатов от теоретических как по нагрузочной способности, так и по тепловому режиму. Основными допущениями, снижающими точность математической модели и искажающими реальные характеристики привода, являются:
- использование двухпикового нагрузочного графика крутящего момента, в котором соединены расход энергии на включение муфты и затраты на выполнение рабочего хода;
- игнорирование переходных процессов при включении муфты и последующем прямом холостом ходе ползуна;
- прямоугольная аппроксимация нагрузочного крутящего момента;
- априорное значение коэффициента перегрузки двигателя и другие.
Указанный метод расчета может и должен использоваться как первое приближение для предварительного определения основных характеристик привода пресса. Однако в дальнейшем, после определения конструктивных параметров пресса, необходимо проводить уточненный расчет привода, несмотря даже на некоторую сложность предлагаемого метода.
Весь технологический цикл работы привода следует разделить на несколько этапов в зависимости от характера изменения внешней нагрузки;
- включение фрикционной муфты и отключение тормоза;
- прямой холостой ход ползуна;
- рабочий ход;
- обратный ход ползуна;
- выключение муфты и включение тормоза;
- технологическая пауза.
Учитывая индифферентность затрат энергии привода от упругих колебаний и диссипации энергии в приводе на всех этапах расчетов принимается динамическая модель с сосредоточенными параметрами и абсолютно жесткими связями. Процесс включения муфты рассматривается как динамический процесс соединения ведущих и ведомых частей под действием момента на фрикционном контакте, который определяется параметрами фрикционного узла и интенсивностью нарастания давления на контактной поверхности. Учитывая относительно кратковременность процесса включения муфты по сравнению с длительностью остальных этапов, влияние момента двигателя на характер движения звеньев практически ничтожно. В результате оказывается возможным аналитическое решение динамической задачи с определением длительности процесса включения, текущей величины скольжения маховика, крутящего момента двигателя и затрат энергии на включение.
На всех других этапах крутящий момент двигателя аппроксимирован параболической зависимостью, что дает возможность аналитического решения задачи. Для более точного расчета параметров можно использовать механическую характеристику двигателя в форме формулы Клосса, но в таком случае возможно только численное решение дифференциального уравнения движения. Технологическая нагрузка определяется по кривой изменения технологического усилия с соответствующим расчетом крутящего момента. При этом график изменения технологического усилия выбирается в зависимости от технологического назначения пресса и аппроксимирован многочленом высокого порядка. В период прямого, обратного холостого хода и технологической паузы внешний момент, обусловленный сопротивлением вращению подвижных частей, принимается постоянным. Учитывая, что теоретический расчет этого момента имеет большую погрешность [1, 4], его значение определяется на основании экспериментальных данных.
На каждом этапе определяются расчетные текущие значения параметров привода (крутящий момент и скольжение двигателя), длительность переходного процесса, проверяются условия динамической устойчивости двигателя. При этом конечные характеристики привода на каждом этапе являются начальными значениями для расчета последующего этапа. В конечном итоге по величине средних потерь определяются условия теплового баланса и минимально допустимая длительность технологического цикла.
Предлагаемый метод расчета электропривода кривошипных прессов, имея определенную сложность, обеспечивает определение оптимальных значений параметров привода с учетом реальных условий нагружения.
Список литературы
- Живов Л.И. Кузнечно-штамповочное оборудование: Учебник для вузов / Л.И. Живов, А.Г. Овчинников, Е.Н. Складчиков / Под ред. Л.И. Живова. – М.: Изд-во МГТУ, 2006. – 560 с.
- Ланской Е.Н. Элементы расчета узлов и деталей кривошипных прессов / Е.Н. Ланской, А.Н. Банкетов. – М.: Машиностроение, 1966. – 380 с.
- Бочаров Ю.А. Кузнечно-штамповочное оборудование: Учебник для вузов / Ю.А. Бочаров. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 480 с.
- Свистунов В.Е. Кузнечно-штамповочное оборудование. Кривошипные прессы / В.Е. Свистунов. – М.: МГИУ, 2008. – 704 с.
- Электрооборудование кузнечно-прессовых машин: Справочник / В.Е. Стоколов, Г.С. Усышкин, В М. Степанов и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1981. – 304 с.