5.4.7. Пгд с двигателем постоянного тока
В ПГД станков с числовым программным управлением (ЧПУ) применяются электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением. В сочетании с тиристорным преобразователем такой привод обеспечивает двухзонное регулирование скорости: вниз от номинального значения за счет изменения тока в якоре, вверх – за счет изменения магнитного потока возбуждения. При этом в первой зоне регулирование осуществляется с постоянным моментом, во второй зоне – с постоянной мощностью. Так, с тиристорным преобразователем типа ПТ–3Р диапазон регулирования составляет: вверх от номинального значения скорости R = 2.5:1, вниз от номинального значения – R = 1:10. Однако указанного диапазона регулирования может оказаться недостаточно, в этом случае в состав ПГД включают шестеренную коробку скоростей.
Такое регулирование обеспечивает бесступенчатую настройку частот вращения в автоматическом режиме (по программе или от пульта ЧПУ). При управления от ручного пульта частота вращения изменяется перестановкой ступеней регулятора, и ДПТ можно рассматривать
рассматривать как группу передач.
Число ступеней регулирования такого привода:
z = pэ * z кс, (15)
где р – число ступеней скорости ДПТ, z кс – число ступеней коробки скоростей.
Диапазон регулирования привода
Rn = Rэ * Rкс (16)
ДПТ позволяет обеспечить бесступенчатое регулирование Rэ при ступенчатом регулировании Rкс :
Rn = φ z – 1 (17)
Rэ = φ pэ -1 (18)
Для выбранных значений z, φ, Rn, Rэ число ступеней регулирования ДПТ (число ступеней регулятора) определяется по формуле:
рэ= 1 + (lgRэ/lgφ),(19)
а число ступеней регулирования коробки скоростей – по формуле:
zкс = z/pэ = lg(Rn * φ )/lg(Rэ * φ) (20)
Подсчитанные значения zксирэокругляются до целых чисел и корректируются значенияRnиz. По значениюzкспроектируется кинематическая схема коробки скоростей.
Пример. Выполнить кинематический расчет ПГД электромеханического регулирования по следующим исходным данным: z =24, φ = 1.26, n1 = 16 об/ мин, n24 = 3150 об/мин; номинальная частота вращения ДПТ 1500 об/мин.
Решение. Привод ПТ – 3Р обеспечивает регулирование скорости ДПТ в диапазоне Rэ = 25, поэтому по формуле (19) число ступеней регулятора равно:
рэ = 1 + (lg25/lg 1.26) = 15.
Число ступеней регулирования коробки скоростей по формуле (20):
zкс = lg[(3150/16)*1.26] /lg(25*1.26) = 1.5.
Округляем значение zкс до 2, что означает необходимость применения двухскоростной коробки скоростей. КС такого ПГД показана на рис. 5.
Рис. 5. Кинематическая схема ПГД
с двигателем постоянного тока и коробкой скоростей
5.5. Разработка кинематической схемы (кс)
КС намечают в соответствии со структурной формулой проектируемого привода. При этом необходимо учитывать компоновку станка. Так, у токарных станков шпиндель расположен горизонтально, опоры разнесены далеко, поэтому шпиндельная бабка имеет значительные осевые размеры. Здесь часто применяют последовательное расположение групп передач. В то же время у сверлильных станков при небольшой длине вертикально расположенных валов имеет обычно значительный размер в горизонтальном направлении. У фрезерных станков валы ПГД часто размещаются в корпусе стойки, и привод компонуется в соответствии с ее формой (рис. 2).
При разделенном приводе коробка скоростей выполняется в виде автономного узла, монтируемого в станине или стойке, от которого через ременную или передачу движение передается на шпиндельную бабку, в которой размещается шпиндельный узел (изолированно или с перебором). Такая схема встречается как у токарных, так и фрезерных станков (рис. 1).
Электродвигатель может быть двоякого исполнения: на лапах или с фланцем. В большинстве случаев используются двигатели первого исполнения с установкой в станине или стойке станка на подмоторной плите. От него движение передается через ременную или клино-ременную передачу на коробку скоростей. Двигатели второго исполнения целесообразнее применять в перемещающихся шпиндельных бабках (сверлильные, бесконсольно-фрезерные, продольно-фрезерные, расточные станки). В таком случае за двигателем следует одиночная зубчатая передача.
На входе коробки скоростей размещается механизм реверса. В токарных, радиально-сверлильных станках он выполняется с фрикционными муфтами. В приводах мощностью до 4 квт можно применять реверсирование двигателем.
По конструктивным соображениям среди групповых передач или между коробкой скоростей и шпиндельной бабкой располагаются одиночные передачи. В вертикально-фрезерных станках на выходе коробки скоростей через коническую зубчатую передачу движение передается с горизонтального вала на вертикальный шпиндель. Это позволяет применять поворотную головку, а также унифицировать приводы вертикально- и горизонтально-фрезерных станков. Иногда одиночная понижающая зубчатая передача с предельным передаточным отношением располагается в конце кинематической цепи.
Переключение зубчатых передач производится: c помощью передвижных блоков зубчатых колес, перемещаемых гидроцилиндрами или механизмами ручного переключения, с помощью кулачковых или электромагнитных муфт.
Для повышения плавности вращения шпинделя цилиндрические зубчатые колеса, не объединенные в передвижные блоки, целесообразно выполнять косозубыми. Особенно это относится к колесам, расположенным на шпинделе. Большее колесо на шпинделе следует размещать ближе к передней опоре.
Пример КС для привода со структурной формулой z = 18 = 3 * 3 * 2 показан на рис.6.
Рис.6. Кинематическая схема коробки скоростей токарно-винторезного станка