Разработка пневматического привода переключения скоростей шпинделя станка ИР500ПМФ4

Содержание

Введение 4

1 Разработка электромеханического привода шпинделя станка ИР500ПМФ4 5

      1.1 Кинематическая схема привода шпинделя станка ИР500ПМФ4 5

      1.2 Выбор исполнительного электродвигателя 6

      1.3 Построение расчетной схемы механической части привода 8

      1.4 Параметризация расчетной схемы привода 9

1.4.1 Расчет моментов инерции 9

1.4.2 Расчет податливостей 11

      1.5 Моделирование податливостей валов в прикладной программе DYNAR 14

      1.6 Результаты моделирования динамики привода 16

      1.7 Структурная схема математической модели механической части привода станка 17

2 Разработка пневматического привода переключения скоростей шпинделя станка ИР500ПМФ4 19

      2.1 Определение значения коэффициента расхода 19

      2.2 Разработка математической модели механики пневмопривода 24

      2.3 Разработка математической модели состояния воздуха в полостях пневмоцилиндра 25

      2.4 Разработка математической модели механики пневмопривода 27

      2.5 Разработка схемы модели пневмопривода в приложении Simulink 28

      2.6 Результаты моделирования пневмопривода 29

      2.7 Идентификация математической модели пневмоцилиндра 31

Заключение 32

Список использованных источников 33 

Введение

Целью данной курсовой работы  является:

• ознакомление с функциональным назначением, принципом действия и конструкцией исполнительных и преобразовательных устройств;
• получение знаний о принципах  подбора и проектирования  технических средств автоматизации  для электрических и пневматических локальных систем;
• обучение методам формализации узлов металлорежущих станков в виде расчетных схем и параметризации последних;
• обучение пользованию информационными базами данных  по стандартным изделиям;
• развитие навыков по проведению инженерных расчетов на работоспособность конструкций узлов станков и оформлению конструкторской документации.

 

 

1. Разработка электромеханического привода шпинделя станка ИР500ПМФ4
1. Кинематическая схема привода шпинделя станка ИР500ПМФ4

 

Рисунок 1.1 – Упрощённая кинематическая схема коробки передач станка 

     Общее передаточное число равно:

 

     Общий КПД привода равен:

     где – КПД подшипников ,

     – КПД зубчатой передачи,

     k – количество подшипников, k = 3 ;

     m – количество зубчатых передач, m = 2 ; 
 

2. Выбор исполнительного  электродвигателя

 

     Определяем  необходимую скорость вращения двигателя  постоянного тока:

 

     Момент  силы резания равен:

       

     Номинальный момент двигателя:

       

     Номинальная мощность двигателя:

       

     Исполнительный  двигатель выбирается из условия, что: 

     Выбираем по каталогу двигатель фирмы Siemens 1G – 5116 – OWH40 – 6HU3 
 

Таблица 1.1 – Характеристики электродвигателя

 

     Проверим  двигатель по нагрузке:

       
 

      следовательно двигатель удовлетворяет требованиям.

     Рассчитаем  дополнительные параметры электродвигателя:

• коэффициент момента С:

     

•  электромагнитная постоянная якоря :

     

• номинальная угловая скорость вращения ротора:

     
 

3. Построение  расчетной схемы  механической части  привода

 

     Расчетную схему строим в направлении передачи момента и для каждого вала отдельно. Сохраняя топологию развертки привода, строим расчетную схему. Это позволяет визуально оценить значимость тех или иных элементов расчетной схемы и произвести её упрощение.

Рисунок 1.2 – Эскиз развертки коробки скоростей

     Для дальнейшего моделирования рассматриваемого привода необходимо произвести построение расчетной схемы его механической части для каждого вала.

   Соединив  вместе расчетные схемы всех валов  привода, получим единую схему, приведенную на рисунке 1.3. 

   

Рисунок 1.3 – Расчётная схема механики привода 

4. Параметризация  расчетной схемы  привода
1. Расчет моментов инерции

    Детали  привода (валы, шестерни, зубчатые колеса) имеют цилиндрическую форму с  некоторым количеством уступов. Для вычисления момента инерции  j - й детали ее условно разбивают на i-ые участки постоянного диаметра и определяют момент инерции каждого участка: 

где плотность стали, 7800;

– длина i-го участка j-ой детали, м;

– наружный и внутренний диаметры i-го участка, м.

    Полученные  моменты  инерции участков складывают: 

      Для упрощенных расчетов допускается представлять сложные многоступенчатые детали в  виде простых цилиндрических деталей.

     Произведем  упрощенные расчеты моментов инерции  деталей привода, результаты расчетов представлены в таблице 1.2. 

Таблица 1.2 – Расчет моментов инерции