Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Гейлер Л.Б. Электрооборудование и электроавтоматика кузнечно-прессовых машин

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
9.1 Mб
Скачать

д-р техн. наук проф.

.3 Кз9?.■'улло

[

И. В. Х А Р И 3 0 М Е Н О В

_ чмтзала

J

д-р техн. наук проф.

 

 

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКА КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВЫХ МАШИН

млшгиз

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Го*. ПУБЛИЧНАЯ.

{*>лу•: га-тiX4ч-чггская

| ЕИАИИОТйКА < • ГГР

В книге рассмотрены вопросы расчета и конструиро­ вания электрического привода, выбора аппаратуры упра­ вления и составления схем автоматизации и блокировки кузнечно-прессовых машин.

Наряду с рассмотрением теоретических вопросов при­ ведены практические примеры расчетов и некоторые справочные данные по проектированию.

Книга может быть использована работниками промыш­ ленных предприятий, а также учащимися машинострои­ тельных институтов и техникумов.

Главы 5,6 и 7 написаны Л. Б. Гейлером, остальные И. В. Харизоменовым

Рецензенты: Кафедра электрооборудования промышленных предприятий Ленинградского политехнического института и инж. В. Е. Стоколов

Редактор инж. О. В. Черняк

Редакция литературы по тяжелому машиностроению

Зав. редакцией инж. С. Я- ГОЛОВИН

I. ВЫБОР ТИПА ПРИВОДА КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВЫХ МАШИН

ГЛАВА 1

УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ

§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

При работе кузнечно-прессовой машины в результате действия сил сопротивления пластической деформации металла и действия сил трения в механизмах машины на валу электродвигателя соз­ дается момент сил сопротивления Мс (приведенный).

При вращении вала электродвигателя с постоянной скоростью

крутящий момент М,

развиваемый двигателем,

равен и противопо­

ложен приведенному

моменту сил сопротивления М с (в дальней­

шем приведенный момент сил сопротивления

будет именоваться

моментом сопротивления М с).

 

скоростью ни один

Очевидно, что при вращении с постоянной

из этих двух

моментов

не может быть больше

другого. Так, если

М с < 'М,

то

скорость

вращения начала

бы

повышаться, а при

М с > М

имело бы

место понижение скорости.

Если в рассматриваемоедягновение М >

М с и скорость вращения

электродвигателя повышается, то силы инерции движущихся уско­ ренно элементов машины ц. электродвигателя развивают так назы­

ваемый д и н а м и ч е с к и ' й

момент М 3,

также противодействую­

щий движущему моменту М.

равенство:

 

 

 

 

Таким образом, может быть записано

 

 

 

 

 

 

М = М с + М}

 

 

 

 

 

 

или, используя выражение

динамического момента,

 

 

 

 

 

M=-.Me+ J ^ r .

 

 

 

 

( 1)

Это выражение носит название у р а в н е н и я

д в и ж е н и я .

При отсутствии ускорения, когда

= О,

 

 

 

 

 

такое движение

называют

у с т а н о в и в ш и м с я .

 

 

 

При

Ф 0 имеет место

п е р е х о д н о й

п р о ц е с с , при-

чем если

da _

г,

 

 

при

da

<

.

п

>

0, то возникает ускорение, а

 

 

о — тор­

можение машины и электродвигателя.

3

В кузнечно-прессовых машинах переходные процессы возни­ кают при пуске и торможении машины, при каждом изменении момента сопротивления, обусловленном изменением сил пласти­ ческой деформации материала или неравномерностью движения ползуна.

Таким образом, кузнечно-прессовые машины с неравномерным движением рабочих органов во время работы непрерывно находятся

в состоянии переходного процесса.

вращения

электродвигателя

Зависимость п =

/ (М)

скорости

от момента

на его валу называют м е х а н и ч е с к о й х а р а к ­

т е р и с т и к о й э л е к т р о д в и г а т е л я .

момента сопро­

Зависимость п — f (М с)

скорости

вращения от

тивления

называют

м е х а н и ч е с к о й х а р а к т е р и с т и ­

к о й п р о и з в о д с т в е н н о й м а ш и н ы .

Моменты М и М с часто бывают связаны со скоростью вращения п

или с угловой скоростью ш сложными функциональными зависи­ мостями, вследствие чего уравнение движения также часто приобре­ тает значительную сложность.

У кузнечно-прессовых машин момент сопротивления М с обычно

представляет собой функцию линейного или углового пути или времени.

§ 2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Вследствие сложного характера зависимостей, входящих в урав­ нение движения, определение продолжительности переходных про­ цессов представляет собой в ряде случаев весьма значительные трудности.

Решение этого уравнения является весьма простым, если в тече­ ние переходного процесса момент двигателя М и момент сопротив­ ления Мс являются постоянными величинами.

Время dt, соответствующее изменению угловой скорости на dm,

можно определить из уравнения движения по формуле

dt

Jdta

(2)

М— Мс

 

 

Продолжительность всего переходного процесса при изменении скорости от соj до о g может быть найдена путем интегрирования последнего выражения:

со2

t (

Jd(0

J («2-- ml)

 

r = J

M — Mc ~ M - M c ■

 

(0,

 

 

 

Момент инерции J кГм-сек2 и маховой момент GD2 кем2 связаны

известным соотношением:

 

 

 

 

_

GP2

(3)

 

4g

 

 

где GD2 — маховой момент системы в кгм2\ g — 9,81.

4

Учитывая последнее соотношение

и выражая

угловую скорость

- через

скорость

вращения

в

оборотах

в

минуту,

получим

 

 

 

,

 

GD2

(п2 — пг)

 

 

(4)

 

 

 

1 ~

375

Мс)

 

 

 

 

 

 

где

t — время переходного процесса

в сек.;

 

М и М.

соответственно

момент двигателя

и момент сопротивле­

 

 

ния

в кГм.

 

 

 

 

tii =

0;

л2 = «, получим

Подставляя

в последнее выражение

формулу для определения времени пуска электропривода при постоян­

ном

моменте двигателя

М и моменте

 

 

 

 

 

сопротивления

М с:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

GD2n

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

~

375 ( М— Мс) ’

 

 

 

 

 

 

 

 

Время самоторможения, т. е. время

 

 

 

 

 

остановки

машины

после

отключе­

 

 

 

 

 

ния

электродвигателя

под

действием

 

 

 

 

 

сил

естественного

трения,

опреде­

 

 

 

 

 

ляют

из

формулы

(4),

подставляя

 

 

 

 

 

в нее М = 0;

щ =

п\

п2 =

0.

 

 

 

 

 

 

При этом

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GD2n

 

 

 

(6)

Фиг.

1.

Определение

времени

 

 

tm

375 Мс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пускового

процесса.

Так как время самоторможения во многих случаях оказывается

весьма значительным, то иногда

применяют

электрическое тормо­

жение. В этом случае двигатель развивает момент,

направлен­

ный против вращения. Для этого в формулу

(4)

следует подставить

тормозной

момент,

развиваемый

электродвигателем,

и

принять

«1 =

п\ п2 = 0. Формула

для определения

времени

торможения

при

этом

примет

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

=

___G£>2w

 

 

 

 

(7)

 

 

 

 

 

 

т

 

375 ( М + М с)'

 

 

 

к ’

Если моменты

М

и

М с во время

переходного процесса изме­

няются, то по формуле (4) можно определить лишь достаточно малый отрезок времени ЬЛ, в течение которого моменты М и М с прибли­

женно можно считать постоянными.

Допустим, что в процессе разгона моменты М и М с изменяются

в зависимости от скорости так, как это указано на фиг. 1. На оси ординат отложены: п„ — номинальная скорость; пу — установив­

шаяся скорость; «о — синхронная скорость (скорость вращения поля). Необходимо определить время разгона машины до номиналь­ ной скорости.

Для решения этой задачи разбиваем участок оси ординат в пре­ делах от 0 до номинальной скорости вращения пн электродвигателя

на ряд одинаковых достаточно малых отрезков. В пределах каждого из этих отрезков принимаем, что моменты являются постоянными

о

величинами, равными среднему их значению. Для определения этих значений соответствующие участки кривых М и М с заменяют вер­

тикальными отрезками, проведенными так, чтобы площади накрест лежащих криволинейных треугольников были равны.

Время разгона, соответствующее каждому из этих участков, теперь может быть определено по формуле

 

 

 

 

GD2A«

 

 

 

 

 

 

 

(8)

 

 

 

М "

375 (М —Мс)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее время пуска равно сумме отрезков времени Д/ и может

быть

определено

по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GD2bn (

1

 

1

 

 

 

 

 

 

(9)

 

 

375

VMi— Мп

М2- М С2Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

ЛД, М 2,

и М гЛ, М,

 

— средние

значения

движущего

момента и момента сопротивления на

каждом из участков.

 

 

 

 

 

Точность

расчета

увеличивается по

 

 

 

 

мере уменьшения величины Дп и, сле­

 

 

 

довательно,

по мере возрастания числа

 

 

 

участков.

для каждого

отрезка

Дп

 

 

 

 

Если

 

 

 

 

(фиг.

1) по формуле (8)

определять соот­

 

 

 

 

ветствующие

значения

Дt, то

можно

 

 

 

 

построить зависимость я = / (t).

ука­

 

 

 

 

Эта зависимость,

построенная

 

 

 

 

занным выше способом, представит со­

 

 

 

£

бой ломаную линию

(фиг. 2). По мере

 

 

 

уменьшения отрезков

 

Дя

эта

ломаная

Фиг. 2. График разгона элек­

линия в пределе обращается в кривую.

Кривая ассимптотически приближается

 

тропривода.

 

 

к горизонтали, проведенной через зна­

 

 

 

 

чение установившейся скорости пу.

Рассмотренный

выше способ

может

быть

применен

также

и к

процессам торможения

при

изменении

тормозного

момента

и момента сопротивления в зависимости от скорости. В этом случае согласно формуле (7) время торможения можно определить по фор­ муле

GD2\n

 

1

( 10)

375

V A ^+M c!

1 М ,+ Мс2

 

где М и М 2, . . . и M cv

М с2, . .

. — средние значения тормозного

момента сопротивления на каждом из участков.

Часто требуется определять лишь приближенные значения времени переходных процессов. В этих случаях момент двигателя и момент сопротивления принимают постоянными в течение всего переходного процесса и равными приближенному среднему зна­ чению моментов, действующих в пределах данного изменения ско­ рости.

§

М о м е н т с о п р о т и в л е н и я кинематических цепей машин создается во время пуска и торможения силами трения в элементах

этих цепей. Величина этого

момента зависит от качества сборки

и смазки (от ее количества,

качества и температуры).

Как известно, коэффициент трения покоя значительно больше коэффициента трения движения. Поэтому и момент сопротивления кинематической цепи, находящейся в неподвижном состоянии, в 2—3 раза больше, чем при ее движении (фиг. 3). В случае прибли­ женного определения времени пуска момент сопротивления обычно считают постоянным. Увеличением его при низких значениях ско-

Фиг. 3. График ыо-

Фиг. 4. График динамического

мента сопротивле-

момента,

ния.

 

роста вращения обычно пренебрегают, наблюдая лишь за тем, чтобы пусковой момент двигателя был больше момента сопротивления неподвижной кинематической цепи.

Во всех предыдущих случаях момент двигателя и момент сопро­ тивления в течение рассматриваемого промежутка времени явля­ лись постоянными величинами. Очевидно, что и динамический момент при этом также сохранял неизменное значение.

Допустим, что разгон происходит от пу до пг и динамический

момент при этом изменяется от М п до М л (фиг.

4)

в соответствии

с уравнением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M j ^ a bn.

 

 

(11)

Уравнение (2) в этом случае может быть переписано в виде

/1i

_ Jda

_ GD2d n __

 

GD2dn

 

t , ^

a l

~~ ~Wj

='“ 375ТЙ j ~~

375 (a — bn) '

. ^

Время переходного процесса можно определить из выражения

 

GD2dn

GD2

~

In bn) j

 

375 (я — Ьп) ~ 375

 

 

 

И2

 

 

 

 

 

 

GD2

1 .

а — Ьщ

 

GD2

1 ,

Mjy

(13)

Ж ' Т ” |П о -bn » ^

 

 

 

 

 

 

 

7

Угловой коэффициент Ь может быть определен согласно фиг. 4:

 

 

Ъ «=

Mjl ~ М<2 .

 

(14)

 

 

 

п2 — tli

 

'

Подставляя значение этого коэффициента в формулу (13), полу­

чим

 

 

 

 

 

 

+

GO2

я2 — Щ ,

Мл

(15)

 

~

375 '

МЛ — МЛ

МУ2*

 

 

Из выражения (15) следует, что при Мп = 0

и при любом конеч­

ном значении Л4Л имеем t =

со. Это же имеет место и при любой

форме кривой

зависимости

п = f (Л4).

 

 

Приведение маховых моментов. Инерционное действие любого

движущегося

элемента

машины может

быть

заменено действием

приведенного махового момента GD2 , которым обладает вообра­

жаемый маховик, насаженный на ось электродвигателя и обладаю­ щий той же кинетической энергией, что и данный элемент машины.

Для элемента, вращающегося со скоростью п\ и обладающего маховым моментом GD\, приведенный маховой момент, как известно, определяется по формуле

GD2' — GD\

(16)

где п — скорость вращения электродвигателя.

Для элемента весом G кг, поступательно движущегося со скоростью v м/мин,

приведенный маховой момент определяется по формуле

 

GD2

 

 

(17)

Общий маховой момент системы может быть определен по формуле

 

GD2' =

GD2 + GD\ -f GD\

-f . . . ,

(18)

где GD2 — маховой момент ротора

электродвигателя,

указываемый в

каталогах;

GD\ , GD\ , . . . —приведенные к валу электродвигателя маховые моменты вращаю­

щихся и поступательно движущихся элементов машины.

У кузнечно-прессовых машин маховой момент маховика, приведенный к валу электродвигателя, обычно составляет доминирующую часть приведенного махо­ вого момента машины.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ