Плити стола.

Рис. 2.35. Графік навантаження ексцентрикового преса

Характерною особливістю більшості приводів ковальсько-пресових машин, що забезпечують формування деталей (головні приводи), є різко виражений одно-або двопіковий графік навантаження, подібний до графіка, показаного на рис. 2.35. Ці піки з малою тривалістю можуть перевищувати еквівалентне значення моменту навантаження і максимальний момент двигуна у декілька разів. Тому для вирівнювання навантаження і підвищення енергетичних показників електроприводів (cos φ, ККД ), як правило, встановлюють маховики.

При номінальній швидкості обертання головних приводів ковальсько-пресових машин інерційні маси мають значний запас кінетичної енергії, внаслідок чого з появою піку навантаження швидкість обертання електроприводу суттєво не знижається, оскільки це навантаження долають інерційна маса і електромагнітний момент електродвигуна. Отже, інерційні маси маховика в періоди піку навантаження виконують корисну роботу, дозволяючи тим самим понизити встановлену потужність приводних двигунів. У той же час потужність двигуна повинна бути достатньою для того, щоб між піками навантаження швидкість обертання електроприводу досягала номінального значення, тобто забезпечувалося б її коливання в допустимих межах. Як відомо, усталена швидкість обертання електроприводу досягається через 4...5 елек-

тромеханічних сталих часу, а тому проміжок часу між піками навантаження повинен відповідати наступній умові:

t = 4...5 Jω_сs_ном/ M_ном , де

J - приведений момент інерції системи, кгм²;

ω_с - синхронна швидкість обертання, с^-1;

s_ном - номінальне ковзання;

M_ном - номінальний момент двигуна, Нм.

Це рівняння при відповідному поєднанні моменту інерції системи J і номінального моменту двигуна М визначає найбільш допустиме число циклів в одиницю часу, а отже, і продуктивність машини. Якщо продуктивність задана, то при розрахунку і виборі приводного електродвигуна користуються методом послідовних наближень. Для ковальсько-пресових машин звичайно задають або розраховують залежності моменту на валу приводного двигуна від кута повороту M = f(α), так як на рис. 2.35, або від часу М = f(t) за цикл роботи механізму. Користуючись цими залежностями, кінематичною схемою і швидкістю робочого органу механізму, знаходять середній момент за цикл роботи механізму М_сер, необхідну швидкість обертання ω і, з урахуванням перехідних процесів в двигуні (враховуються коефіцієнтом k = 1,1......1.3),

необхідну потужність приводного електродвигуна:

Р = kМ_серω.

Необхідний момент інерції маховика визначають за тими ж залежностями: М = f(a) або М = f(t), виходячи з повного моменту інерції махових мас електроприводу і допустимого зниження швидкості обертання двигуна при максимальному піковому навантаженні. Якщо графічно задана залежність М = f(a), то на графіку проводять лінію номінального моменту двигуна. Площа фігури, окресленої цією лінією і кривою М — f'(α), виражає роботу _ΔА, яку повинні виконати інерційні маси електроприводу, віддаючи запасену ними кінетичну енергію при зниженні швидкості обертання від номінальної ω_ном до мінімально допустимої ω_мін , тобто:

Звідси отримаємо:

- середня швидкість обертання двигуна, с^-1;

- коефіцієнт нерівномірності.

Якщо ж задана залежність М = f(t) і, подібно до попереднього, провести на графіку лінію номінального моменту двигуна, то площа фігури, окреслена цією лінією і кривою М = f(t), виражатиме імпульс моменту, тобто

Звідси отримаємо:

Необхідні моменти інерції маховика в обох випадках визначаються як різниця між отриманими значеннями моментів інерції і відповідними їх значеннями, які мають інші частини електроприводу, включаючи якір або ротор електродвигуна (J_Σ), тобто

J_мех = J – J_Σ.

Високих вимог до діапазону регулювання швидкості обертання головних електроприводів ковальсько-пресових машин і точності роботи їх механізмів, як правило, не ставиться. Тому в більшості випадків використовуються асинхронні двигуни з короткозамкненим або з фазним ротором, а іноді синхронні двигуни чи двигуни постійного струму. Для пресів перспективними є дугостаторні асинхронні двигуни, застосування яких спрощує конструкцію преса. Такі двигуни встановлюються в гвинтових пресах, де маховик гвинта використаний як ротор двигуна, що дозволяє вилучити малонадійну фрикційну передачу. Розроблена серія таких пресів із зусиллям від 0,4 до 10 МН, а двигуни для них випускаються і освоюються серійно на потужності до 150 кВт. Для керування двигунами використовуються найпростіші схеми, що містять магнітні або тиристорні пускачі, різноманітні контролери і елементи блокувань, що виключають можливі травми під час експлуатації механізмів; іноді застосовується програмне керування.

Допоміжні механізми ковальсько-пресових машин (установки межі ходу повзуна преса, подачі поворотного стола і каретки, охолоджувальних помп тощо) працюють в короткочасних, повторно-короткочасних або тривалих режимах, а тому двигуни для них вибирають, як завжди у таких випадках, за статичним або максимальним навантаженням. Невід'ємним елементом цих машин при гарячій обробці металів є нагрівальні пристрої, в ролі яких у сучасних ковальсько-пресових цехах використовуються напівпровідникові перетворювачі підвищеної частоти (1 000, 2 500, 8 000 Гц). їх параметри вибираються, виходячи з розмірів і матеріалу оброблюваних виробів, а також з урахуванням технологічного циклу роботи ковальсько-пресових машин. Наприклад, на багатьох машинобудівних заводах експлуатується нагрівальна установка І ПЧ-750 потужністю 12 000 кВт.

1. Вибір двигуна. За даними табл. 2.1 будуємо криву (рис. 2.35) і визначаємо за нею середній момент навантаження М = 304 Нм.

Знаходимо необхідну швидкість обертання і потужність приводного двигуна з урахуванням того, що ω₁ = πn₁/30 = 0,775 c^-1. ω = ω₁і₁і₂і₃і₄ = 0,775·3,22·3,84·5,5·2,11= 146 с^-1.

Ρ = Μ_серω = 304·146 = 44384 Вт ≈ 44 κΒт.

Попередньо вибираємо двигун із підвищеним ковзанням, який має наступні номінальні характеристики: P_ном= 46,2 κΒт; U_ном =380 В; ω_ном = 146 с^-1; η_ном = 0,86; cos φ_ном = 0,88; J_дв= 0,625 кгм²; І_к/І_ном = 5; λ = Μ_max /Μ_ном= 2,4; m = Μ_к/М_ном = 2,2; Μ_ном = 46,2/146 = 0,32 kHm = 320 Н; М_{дв max} = М_ном·λ = 320·2,4 = 770 Нм; s_ном = (1500 – 1380)/1500 = 0,08; ω_с = 157 с^-1.

Вибраний двигун перевіряємо методом Савінкова на тепловий режим (М_екв ) та механічне перевантаження (М_max).

Μ_екв=319Нм ≈ М_ном, а М_max = 560 Нм < Μ_{дв max}.

Отже, двигун вибраний правильно.

Розрахунок махового моменту інерції маховика.

Визначимо час циклу: Т= 60/n₁ = 60/7,4 = 8,12 с.

Використовчючи табл. 2.1 або рис. 2.35, а також приймаючи пік наванта -ження прямокутним і рівним Μ = 2 450 Нм, знаходимо кут повороту маховика а ≈ 28° і час:

t = Τα/(2π) = 8,12-28/360 = 0.632 с.

Нехтуючи зміною швидкості двигуна в період проходження піку наванта -ження, а також приймаючи запас за максимальним моментом 15 %, тобто в цей період двигун розвиватиме момент Μ_{дв max} = 0,85·770 = 655 Нм, розрахуємо момент інерції всієї системи:

Визначаємо момент інерції маховика, приведений до валу двигуна, а потім й до власного валу.

J_{махов пр.}= J – J_м – J_муф – J_дв = 63,25 – 1,5 – 0,125 – 0,625 = 61 кгм²,

J_махов=J_{махов пр}і₄² = 61·2,77² = 468 кгм² .