Курсач (ТЭП, 8 сем, Поехавший, ЭЛ-100-500)
.pdfЗдесь |
|
; |
|
; |
|
|
Передаточная функция:
( |
( |
)) |
( )
( |
) ( |
|
) |
|
( |
) ( |
|
) |
|
|
( |
) ( |
|
|
) |
|||
|
|
|
||||||
Здесь |
√ |
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
( ) |
Для построения ЛАЧХ и ЛФЧХ эти функции неплохо бы переписать.
10
Здесь:
{ ; {
Логарифмическая амплитудная функция:
Фазовая функция:
Значения функций:
|
220 |
230 |
231 |
232 |
233 |
|
235 |
|
242 |
|
244 |
|
244.5 |
245 |
246 |
248 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-74 |
-85 |
|
-91 |
|
-117 |
-90 |
|
-79 |
|
-57 |
|
-41 |
|
1 |
|
|
-41 |
|
-50 |
|
-56 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверка полученных результатов в MATLAB:
Рисунок 2.2.2 Результаты моделирования
11
Вывод: на построенных характеристиках видно, что колебания момента двигателя с частотой около 244 1/с или момента нагрузки с частотой 233 1/с или 244 1/с вызовут колебания скорости с той же частотой, но с очень большой амплитудой.
При резком скачке одного из этих воздействий в системе начнутся колебания с частотой 244 1/с.
3 Выбор двигателя и построение уточнённых частотных характеристик
Токарно-карусельный станок предназначен для вытачивания деталей больших размеров и массы. Этот процесс занимает длительное время. Ниже представлена нагрузочная диаграмма установки.
Mc
Момент нагрузки
Mс2 |
|
|
IV |
|
|
II |
|
||
Mс1 |
|
|
||
I |
III |
V |
||
Mпш |
||||
|
|
|
t1 t2 |
t3 t4 |
t5 |
t6 |
t |
|
|
|
|
ωдв
Скорость двигателя
ω1 ω2
|
t1 t’1 |
|
t3 t4 |
t’6 |
t6 |
t |
||||
|
Mдв |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1,3Mпш |
|
|
|
|
|
|
Момент двигателя |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Mс2 |
|
|
|
|
|
|
IV |
|
|
|
|
|
II |
|
III |
|
|
|
|
||
Mс1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
I |
|
|
|
V |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,5Mпш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t1 t2 |
t3 t4 |
t5 |
t6 |
t |
|
|
|
|
Рисунок 3.1 Тахограмма и нагрузочная диаграмма
12
Для участков II и III примем следующие моменты нагрузки:
Как уже упоминалось выше, эти диаграммы описывают процесс реза деталей.
участок I – разгон планшайбы до необходимой скорости;
участок II – резание (небольшое расстояние от центра детали);
участок III – перемещение ножа;
участок IV – резание (расстояние от центра детали больше);
участок V – остановка планшайбы.
Так как момент, развиваемый планшайбой, является реактивным, то появляется
он только при начале движения и всегда имеет знак, противоположный моменту двигателя.
В зависимости от размеров и материала детали, режима резания скорость
вращения детали может меняться. Примем средний радиус детали |
(для |
|
второго участка) и скорость резания |
. Линейную скорость резания |
|
необходимо поддерживать постоянной. Тогда угловая скорость двигателя должна быть не менее:
Поскольку мощность на валу неизменна, то скорость на участке два определяется из соотношения:
Теперь можно уточнить диаграмму:
участок I – разгон планшайбы до скорости 91 1/с за 4с;
участок II – резание на скорости 91 1/с в течение 300 с при моменте сопротивления 1400 Нм:
13
участок III – замедление двигателя до скорости 85 1/с за 0,5 с
участок IV – на скорости 85 1/с в течение 300 с при моменте 1500 Нм;
участок V – остановка планшайбы под действием момента сопротивления.
Исходя из этих данных можно рассчитать необходимые моменты двигателя на каждом участке. Для этого нужно воспользоваться уравнением движения.
Так как разгон/торможение происходит равномерно (то есть скорость изменяется линейно), то можно перейти к уравнению в приращениях:
Для участка I:
Для снижения скорости за 0.5 секунд:
Для остановки двигателя за 1.5 секунды:
Этот момент обеспечит нагрузка, поэтому можно отключить двигатель.
Таким образом, получились следующие параметры работы привода на участках тахограммы:
Участок |
I |
II |
III |
IV |
V |
|
|
|
|
|
|
|
1550 |
1400 |
1090 |
1500 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
0,8 |
0,6 |
0,8 |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
300 |
0.5 |
300 |
1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
Выберем двигатель по мощности. Максимальная скорость 91 1/с. Момент 1400
Нс. Мощность:
Выбран двигатель Siemens 1LE1503-3AC62-1AA4. Паспортные данные:
Энергетические характеристики двигателя:
15
Зависимость КПД от загруженности двигателя
96
95,8
95,6
η, %
95,4
95,2
95
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
P/Pном, %
Зависимость cosϕ от загруженности двигателя
cosϕ
0,9
0,85
0,8
0,75
0,7
0,65
0,6
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
P/Pном, %
16
С учётом нового момента инерции двигателя нужно пересчитать необходимые значения динамического момента для разгона и торможения:
Для снижения скорости за 0.5 секунд:
Для остановки двигателя за 1.5 секунды:
Как видно, на участке разгона момент двигателя превышает номинальный,
поэтому необходимо выполнить проверку двигателя по нагреву. Для проверки используем метод эквивалентного момента, так как предполагается, что в процессе работы поток двигателя будет постоянным.
Расчёт эквивалентного момента:
√ |
|
√ |
|
Видно, что |
, а значит двигатель можно использовать для наших |
целей. |
|
Параметры механической части привода тоже изменились:
Частота собственных колебаний системы:
√ √
Парциальная частота колебаний первой массы:
17
√√
Парциальная частота колебаний второй массы:
√√
Коэффициент соотношения инерционных масс:
Необходимо пересчитать передаточные функции и частотные характеристики |
|
системы с учётом конкретизированного момента инерции двигателя |
. |
3.1 Передаточная функция скорости планшайбы по управляющему
воздействию
Здесь |
√ |
|
|
|
( |
) |
|||
Логарифмическая фазовая функция: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{
Значения функций:
|
130 |
135 |
140 |
142 |
145 |
145.4 |
146 |
150 |
155 |
160 |
165 |
170 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-52 |
-49 |
-44 |
-40 |
-22 |
0 |
-25 |
-43 |
-50 |
-54 |
-57 |
-60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
Результаты моделирования в MatLAB:
Рисунок 3.1 Результаты моделирования
3.2 Передаточная функция скорости планшайбы по возмущению
Здесь |
√ |
|
√ |
|
|
( ) |
Для построения ЛАЧХ и ЛФЧХ эти функции можно переписать.
Логарифмическая амплитудная функция:
19