Модернизация электропривода токарно-винторезного станка 16К20
Введение
АО «Гавриловское карьероуправление» более 50 лет занимается добычей камня и производством 2 видов щебня и отсева. Для обеспечения бесперебойной работы завода требуется постоянное производство запасных деталей. Для этого нужны различные станки для токарных работ и нарезания различных видов резьб. Один из токарно-винторезных станков - 16К20. На них производится около 75% общего объёма токарных работ.
Целью модернизации главного привода токарно-винторезного станка является внедрение автоматизированного управляемого привода на базе частотного преобразователя и асинхронного двигателя, с целью повышения точности стабилизации скорости при различных режимах.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 8
1 УСТРОЙСТВО И КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ГЛАВНОГО ПРИВОДА СТАНКА 9
2 РАСЧЁТ И ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ГЛАВНОГО ПРИВОДА СТАНКА 10
2.1 Расчёт динамических параметров привода 16
2.2 Нагрузочная диаграмма 21
3 ВЫБОР СИЛОВОГО И ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 22
3.1 Выбор частотного преобразователя 22
3.2 Выбор защитного оборудования 23
3.3 Выбор датчика положения ротора 26
4 СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АСИНХРОННОГО ПРИВОДА С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 27
4.1 Обоснование выбора и расчёт параметров структурной схемы асинхронного двигателя 27
4.2 Обоснование выбора структурной схемы асинхронного привода с векторным управлением 33
4.3 Синтез регулятора контура тока 36
4.4 Синтез регулятора контура стабилизации потокосцепления ротора 39
4.5 Синтез регулятора контура момента 41
4.6 Синтез регулятора контура скорости 44
4.7 Анализ структурной схемы S-образного задатчика интенсивности 50
4.8 Синтез регулятора скорости системы автоматического регулирования скорости с ограничением развиваемого двигателем момента 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
Приложение 1. Паспортные данные двигателя M3AA 160 M 59
Библиографический список
- Руководство по эксплуатации токарно - винторезного станка 16К20. - М.: НИИ по машиностроению, 2015. - 67 с.
- Оглоблин А.Н. Основы токарного дела. Изд. 3е, перераб. Под ред. Проф. Г.А. Глазова Л.: Машиностроение. 2013. - 328 с.
- Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловеденье: Учебник для машиностр. вузов - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение. 2016. - 493 с.
- Обработка металлов резанием: Справочник технолога. А.А. Панов и др.; Под общ. Ред. А.А. Панова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2014. - 784 с.
- Ривин, Е.И. Динамика привода станков / Е.И. Ривин. - М.: Машиностроение, 2016. – 83
- ABB/LV Motors/Cat. BU/400 V 50 Hz RU 07-2014
- Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно - регулируемых приводов. А.В. Козярук, В.В Рудаков, А.В Норадницкий. Учебное пособие СПбЭК 2019г. 127 с.
- Правила устройства электроустановок М.: Главгосэнергонадзор России 2017. – 607с.
- Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей - 4-ое изд. - М.: Энергоатомиздат, 2016. - 240 с.
- Электропривод. Методические указания по курсовому проектированию/ сост. В.И. Королев; М-во образования и науки РФ, СПбГТУРП. - СПб.: СПбГТУРП, 2015. - 44 с.
- Хардиков Е.В. Теория автоматического управления. Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы/ Е.В. Хардиков; Мво образования и науки РФ, СПбГТУРП. - СПб.: СПбГТУРП, 2015 - 32 с.
- Якуничева, О.Н. Проектирование электропривода промышленных механизмов: Учебное пособие / О.Н. Якуничева, А.П. Прокофьева. - СПб.: Лань, 2014. - 448 c.
- Фролов, Ю.М. Регулируемый асинхронный электропривод: Учебное пособие / Ю.М. Фролов, В.П. Шелякин. - СПб.: Лань, 2018. - 464 c.
- Новиков, В.А. Электропривод в современных технологиях: Учебник / В.А. Новиков. - М.: Academia, 2014. - 143 c.
- Москаленко, В.В. Системы автоматизированного управления электропривода: Учебник / В.В. Москаленко. - М.: Инфра-М, 2012. - 208 c.
Выбираем частотный преобразователь ACS850-04-030А-5 фирмы ABB [7]. Паспортные данные преобразователя частоты приведены в таблице 3.1. Система управления асинхронным двигателем, которая осуществляет прямое регулирование крутящего момента (DTC) является основным элементом этого преобразователя. Прямое управление крутящим моментом (DTC) даст возможность добиться высокой точности поддержания частоты вращения шпинделя и момента на валу электродвигателя, что позволит выполнить все требования по точности и скорости изготовления деталей. Используем энкодер для формирования замкнутого контура регулирования. Воспользуемся модулем обратной связи для организации согласованной работы с преобразователем частоты.
Таким образом, применение стандартного программного управления частотного преобразователя ACS850 позволит обеспечить работу главного привода без переключения скоростей шпиндельной бабки. На рисунке 3.1 приведена основная схема приводного модуля преобразователя частоты