Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления Быков Павел Николаевич

Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления
<
Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Быков Павел Николаевич. Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.18, 05.09.03.- Воронеж, 2006.- 137 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/441

Содержание к диссертации

Введение

1 Анализ особенностей функционирования и управления электроприводами кузнечно-штамповочных прессов 8

1.1 Анализ современного состояния кузнечно-штамповочного оборудования 8

1.2 Обзор методов расчета и выбора двигателя, а также применяемых систем управления в кузнечно-штамповочной промышленности 15

1.3 Основные возможности программы MatLab 7, используемые для t формирования модели электропривода пресса 26

1.4 Устройство, принцип действия и основные технические требования однокривошипного пресса КЕ2536 32

1.5 Цели работы и задачи исследования 37

2 Моделирование и анализ компонентов электропривода однокривошипного пресса 38

2.1 Основные принципы моделирования момента инерции кривошипно-шатунного механизма 38

2.2 Моделирование статического момента прессования пресса 43

2.3 Формирование модели клиноременной передачи и фрикционной муфты пресса 46

2.4 Анализ методов, применяемых при формировании структурной схемы системы векторного управления 52

Выводы 58

3 Формирование системы регулирования электроприводом пресса на основе векторного управления 60

3.1 Структура задачи моделирования асинхронного электропривода однокривошипного пресса 60

3.2 Алгоритм функционирования модели механической части электропривода пресса 64

3.3 Алгоритм построения системы векторного управления 74

3.4 Оптимизация параметров системы векторного управления I электропривода однокривошипного пресса 82

Выводы 87

4 Реализация модели асинхронного электропривода однокривошипного пресса и ее исследование при различных режимах работы 88

4.1 Структура программного комплекса моделирования и анализа электропривода пресса на основе инструментальной системы MatLab 88

4.2 Исследование модели электропривода пресса в режиме пуска и подключения исполнительного органа 91

4.3 Результаты исследований модели электропривода пресса в режиме f прессования 102

4.4 Определение предельных перегрузок электропривода пресса и исследование модели при других мощностях двигателя 109

Выводы 117

Заключение 119

Список используемых источников

Введение к работе

Актуальность темы. Анализ методик расчета необходимой мощности электродвигателей однокривошилных прессов, предназначенных для горячей штамповки поковок в многоручьевых штампах с ручной или автоматизированной системой перекладки заготовок по операциям штамповки, показывает, что расчет ведется для нерегулируемых двигателей, исходя из необходимой работы, которую ползун (как исполнительный элемент) должен совершить за один рабочий цикл. Однако на сегодняшний день практически все прессы имеют регулируемый привод, который позволяет эффективно использовать двигатель в различных режимах работы пресса. В связи с этим, используемые методы расчета могут привести к тому, что двигатель будет выбран с завышенной мощностью. При этом масса маховика также становится завышенной, так как ее определение учитывает принятую мощность двигателя. Это приводит к тому, что маховик не полностью расходует запасенную кинетическую энергию вращения при прессовании.

Методологию расчета современных кузнечно-штамповочных машин с системой векторного управления и их анализ необходимо реализовывать с использованием современных систем моделирования. Они должны иметь программные компоненты, реализующие оптимизационные модели и алгоритмы, обеспечивающие векторное управление двигателем электропривода пресса при различных режимах работы.

Исходя из вышеизложенного, актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью разработки специальных средств моделирования асинхронного электропривода однокривошипного пресса с системой векторного управления, программного обеспечения решения задачи эффективного использования асинхронного двигателя в электроприводе пресса и исследований различных режимов работы пресса.

Диссертационная работа выполнена в рамках ГБ НИР 2004.01 "Моделирование процессов принятия оптимальных проектных решений при автоматизированной разработке технических устройств и систем" и соответствует одному из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета "Вычислительные системы и программно-аппаратные электротехнические комплексы".

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка математических моделей, алгоритмов и программных средств моделирования асинхронного электропривода однокривошипного пресса с системой векторного управления, позволяющих решить задачу рационального выбора его двигателя.

Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования:

провести обзор методов н средств моделирования режимов функционирования кривошипно-шатунных прессов;

выполнить разработку математических моделей, позволяющих проводить исследования поведения пресса при различных режимах работы;

осуществить разработку алгоритмов, позволяющих решить задачу эффективного использования электропривода пресса с системой векторного управления;

разработать структуру комплекса программных средств, реализующих модели и алгоритмы выбора оптимального по мощности двигателя электропривода пресса с системой векторного управления;

провести исследования модели электропривода пресса при основных режимах работы с учетом различных моментов нагрузки и мощностей двигателя.

Методы исследования. Полученные в работе результаты базируются на использовании основных положений теоретических основ электротехники, теории электропривода, методов математического моделирования, оптимизации, теории автоматического управления.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

модель механической части электропривода пресса, отличающаяся возможностью учета жесткости клиноременной передачи, переменного момента инерции кривошипно-шатунного механизма, момента нагрузки;

алгоритм функционирования модели асинхронного электропривода однокривошипного пресса, отличающийся возможностью реализации вычислительного эксперимента при моделировании основных режимов работы, позволяющего обеспечить выбор оптимального по мощности электродвигателя;

структурная модель электропривода пресса с системой векторного управления, отличающаяся наличием компонентов механической части электропривода пресса и позволяющая проводить исследования при различных по мощности двигателях, определять оптимальные коэффициенты настройки системы управления;

структура специализированного комплекса программных средств, отличающаяся интеграцией расчетных модулей с системой MatLab, и позволяющая моделировать различные режимы работы электропривода пресса с использованием предложенных моделей и алгоритмов;

результаты исследования модели электропривода однокривошипного пресса, позволяющие оценить влияние переменного момента инерции кривошипа, различных по форме, амплитуде н времени действия моментов прессования, и которые позволяют сделать вывод о возможности использования двигателя с меньшей мощностью.

Практическая значимость заключается в разработке программных средств моделирования отдельных функциональных компонентов асинхронного электропривода однокривошипного пресса, что позволяет в рамках процедур анализа проводить структурное моделирование сложной электромеханической системы, а также исследовать динамические характеристики электродвигателя. Использование программного комплекса позволяет произвести выбор оптимального по мощности электродвигателя при конструировании или модернизации кузнечно-прессовых машин и качественно настроить систему векторного управления.

' Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационных исследований внедрены на ОАО "Рудгормаш" при модернизации одно-кривошипного пресса и в учебном процессе ВГТУ для студентов специальности 140604 "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях; на Международных конференциях "Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий" (Москва, 2005, 2006); на студенческой научно-технической конференции "Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники" (Воронеж, 2003); на IX Международной открытой научной конференции "Современные проблемы информатизации в технике и технологиях" (Воронеж, 2004); на Всероссийских конференциях "Интеллектуальные информационные системы" (Воронеж, 2004,2005, 2006); на региональных и Всероссийских научно-технических конференциях "Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" (Воронеж, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе I - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: [2] - определение жесткости ременной передачи, {3, 14] -модель механической части однокривошипного пресса, [1, 4, 5, б, 8, 10,] — модели асинхронного электропривода пресса, [7, 9] — учет статического момента прессования в модели пресса, {11] —алгоритм проектирования электроприводов прессов с варьируемыми нагрузками.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 104 наименовании; изложена на 120 страницах и содержит 62 рисунка, 5 таблиц, 5 приложений,

Обзор методов расчета и выбора двигателя, а также применяемых систем управления в кузнечно-штамповочной промышленности

Кривошипные горячештамповочные прессы предназначены для горячей штамповки поковок в многоручьевых штампах с ручной или автоматизированной системой перекладки заготовок по операциям штамповки. Поковки изготавливаются из предварительно нарезанных мерных заготовок стального или цветного проката. Поковки, штампуемые на прессах, можно разбить на группы: 1 - типа шестерен, фланцы и другие, изготавливаемые осадкой в торец с образованием облоя или без него (при малоотходной штамповке с компенсаторами); 2 - сложной конфигурации, изготавливаемые выдавливанием; 3-е удлиненной осью, требующие подготовительно протяжных операций. При изготовлении кузнечно-прессовых машин необходимо, чтобы они полностью отвечали современным достижениям науки, лучшей мировой практики [2].

В период эксплуатации прессов их узлы и детали подвергаются пиковым нагрузкам в течение короткого промежутка времени, что влечет за собой появление больших удельных усилий в сочленениях и опорах прессов [39].

Кривошипные горячештамповочные прессы, как и все кривошипные машины, имеют маховичный привод, поэтому при их работе могут создаваться условия значительного роста усилий в конце хода ползуна при угле поворота кривошипа а больше нуля градусов.

Можно считать, что одной из главных задач при изучении прессов являются: определение нагрузок на ползуне, характера их образования, замер усилий и моментов, влияющих на их рост [41,42].

Как показывают исследования, скорость ползуна КГШП к началу рабочего хода не превышает 0,3 м/с. С точки зрения технологических возможностей при штамповке стальных поковок эту скорость следовало бы увеличить. Однако из-за возникновения больших динамических нагрузок в мощных КГШП наблюдается тенденция к снижению скоростей ползуна. Известно, что более мощные КГШП обладают большими динамическими показателями и, как правило, меньшей надежностью в эксплуатации [7].

Практика показала, что при отсутствии перегрузок по усилию на ползуне в пределах допускаемого использования кинетической энергии прессы более продолжительно работают без аварий и внеплановых ремонтов. Однако, в КГШП в настоящее время нет надежно действующих устройств, предохраняющих их от перегрузок, так как наблюдается скоротечность выполнения технологических операций при штамповке поковок; малы габаритные размеры ползуна для встраивания в него гидравлического предохранительного устройства и др.

Обычно кривошипные машины стараются предохранить от преждевременных разрушений [89, 92, 96]: 1) за счет податливости элементов кривошипно-ползунного ме 17 ханизма в замкнутой раме машины путем встраивания специального механизма, например гидравлического; 2) быстрым отключением маховых масс привода от их воздействия на главный вал; 3) установкой привода, позволяющего регулировать крутящий момент, передаваемый на главный вал.

Выходом из сложившегося положения может быть, с одной стороны, дальнейшее повышение рабочих сил и энергий деформирования традиционных КПМ (следовательно, и габаритных размеров КПМ, что может оказаться практически невозможным), а с другой стороны - поиск, исследования, отработка и создание КПМ нового поколения.

Необходимо распространить режимы энерго-, материало- и ресурсосбережения на КПМ. Следует стремиться к тому, чтобы максимальные по размерам, площади, массе и сложности поковки получать на КПМ с минимальными номинальной силой, эффективной энергией, мощностью привода, размерами и массой КПМ. Поэтому целесообразно связать воедино основные параметры поковки с основными параметрами КПМ [2,29, 58].

Принципиальным недостатком КГШП, изготовленных по традиционной схеме, является большой запас кинетической энергии маховика (эффективная энергия, расходуемая на пластическую деформацию поковки, составляет не более 15...20 % запасенной энергии маховика). Снижение величины запасенной энергии - один из главных путей улучшения эксплуатационных показателей мощных КГШП [98].

Расчет необходимого момента инерции маховика практически для всех прессов производится исходя из необходимой мощности электродвигателя ЭП пресса. В свою очередь необходимая мощность двигателя определяется исходя из необходимой работы, которую исполнительный механизм должен совершить при производстве поковки. Эта работа определяется либо исходя из данных типовых графиков усилий для определенной операции, полученных экспериментальным путем или по результатам многолетней практики, либо используя пакет прикладных программ, позволяющих рассчитывать ориентировочную работу по объемной модели заготовки. Затем, рассчитывается необходимый момент инерции кривошипа и определяется необходимая мощность электродвигателя. Формулы для расчета имеют следующий вид.

Моделирование статического момента прессования пресса

При выборе пресса для штамповки обычно учитывают необходимое технологическое усилие. Для центрального кривошипно-шатунного механизма, применяемого в конструкциях отечественных кривошипных горяче-штамповочных прессов, необходимая величина крутящего момента Мк на эксцентриковом валу определяется произведением наибольшей силы деформирования поковок Рд и приведенного плеча крутящего момента 1 [62] Мк = Рдтк. (2.13)

Главным параметром, характеризующим КГШП как технологическую машину, является номинальная сила Рн. Очевидно, что для полного использования силовых возможностей КГШП должно выполняться равенство Рд = Р„. При этом следует учитывать, что технологическим процессам горячей штамповки поковок, осуществляемым на КГШП, свойственна определенная нестабильность силового режима деформирования, обусловленная главным образом существенными колебаниями массы штампуемых заготовок и температуры их нагрева. В результате возникают перегрузки по силе, влияющие на усталостную прочность силовых элементов КГШП.

Величина крутящего момента на эксцентриковом валу должна обеспечивать нормальное функционирование кривошипно-шатунного механизма КГШП при допущении систематических нагрузок на ползуне от силы деформирования, равных Рн и возможных перегрузок с силой до 1,25РН.

Так как математические формулы для расчета усилия штамповки не могут дать точного ответа, то часто подходят к подбору пресса методом сравнения. Опыт замера усилий штамповки с помощью приборов контроля усилий типа СУ-ЗМ показал, что усилие пресса при штамповке одной и той же детали может колебаться в пределах ±30 % от средней величины. Это колебание во многом зависит от правильной наладки штампов, нагрева металла, объема заготовки и др.

Применительно к исследуемому однокривошипному прессу необходимая работа определяется по графику усилия. Нагрузочная диаграмма строится применительно к операции вырубки с подчеканкой. Типовой график усилий для этой операции в зависимости от пути ползуна с учетом деформации системы "пресс-штамп", которая равна 2.4 мм, показан на рис. 2.3. Этот график получен экспериментальным путем. Для получения графика крутящего момента на эксцентрике исполнительного механизма используют следующую зависимость MK(a) = P(a)-mK(a), (2.14) где Р(а) - график усилий, возникающих при прессовании; тк(а) - график плеча крутящего момента. График плеча крутящего момента представлен на рис. 2.4. Определение мощности электродвигателя и необходимого момента инерции маховика производится применительно к операции вырубки с подчеканкой.

Из рис. Ш видно, что связь между электродвигателем и маховиком осуществляется через клиноременную передачу, а подключение (отключение) кривошипа к разогнавшемуся маховику осуществляется при помощи фрикционной муфты, смонтированной консольно на маховике. Эти элементы дают не абсолютно жесткую связь между исполнительным органом и электродвигателем. В отдельных случаях (например при заклинивании ползуна) возможно проскальзывание как ременной передачи, так и элементов муфты. Это говорит о том, что эти элементы обладают определенной жесткостью, которую необходимо учитывать при составлении модели однокривошипного пресса.

Ниже рассмотрены особенности применяемой на прессе ременной передачи и муфты и показаны пути учета этих элементов в модели пресса.

1. Определение жесткости клиноременной передачи.

Расчет жесткости ремней клиноременной передачи можно провести в соответствии с ГОСТ 1284.3-96. Жесткость определяется исходя из удлинения ремня, которое образуется при приложении к нему силы, В качестве прикладываемой силы выступает сила, с которой осуществляется натяжение ремня. Сила натяжения ремня F0 определяется по формуле [16,34] Fa=5Q0.i2-5 Ca) P"»v Cp+mn-v2, (2.15) где mn - погонная масса ремня; Ср - коэффициент динамичности нагрузки и режима работы при односменной работе; Рном - номинальная мощность двигателя; К - количество ремней; Са - коэффициент угла обхвата малого шкива; v - линейная скорость ремня.

При натяжении ремня силу, с которой проверяют натяг ремня, выбирают на 20 % больше, чтобы избежать разрыва ремня.

Удлинение ремня определяется по рис. 2.6 [16]. Оно будет равно разности между длиной ремня при приложении силы QnpeA и длиной ремня в свободном состоянии. Для определения общей жесткости всех ремней нужно жесткость одного ремня умножить на общее количество ремней, применяемых в передаче.

Алгоритм функционирования модели механической части электропривода пресса

Для формирования алгоритма функционирования модели механической части электропривода пресса, необходимо руководствоваться циклограммой работы пресса и его конструкцией.

Вначале рассмотрен алгоритм составления модели клиноременной передачи пресса.

Формулы для расчет жесткости ременной передачи приведены выше в п. 2.3. Для учета жесткости ремней в общей модели, нужно полученную жесткость представить в виде следующей передаточной функции _ РпР + Сп (Ъ г\ рем передачи V / Р где Ct2 - приведенная к валу двигателя жесткость ременной передачи; Pi2 - коэффициент внутреннего вязкого трения. В программе MatLab для описания этой передаточной функции используется приложение Simulink. Модель, которая отражает функциональную зависимость ремней с другими элементами пресса, выглядит следующим образом. 10.5s+20000 s Re mm Рис. 3.4. Функциональное звено, определяющее работу ременной передачи пресса Алгоритм учета и построения модели ременной передачи выглядит следующим образом:

1. Определяется жесткость ременной передачи, используя формулу (2.15). Учитывая конструкцию изделия, определяется приведенная к валу двигателя жесткость ремней. Величина внутреннего вязкого трения (312 определяется по формуле (3.1).

2. Далее по формуле (3.2) определяется передаточная функция, описывающая процессы, происходящие в ременной передаче и основываясь рис. 3.3, составляем модель ременной передачи.

В исследуемом прессе применяется фрикционная однодисковая муфта. Она служит для подключения кривошипно-шатунного механизма непосредственно перед процессом прессования. При проектировании таких муфт стараются уменьшить момент инерции ведомой части муфты. Это дает возможность снизить потребление энергии на разгон деталей в момент подключения, что уменьшает износ фрикционных элементов муфты. При этом большим моментом инерции обладает только ведущая часть муфты, установленная на маховике.

При формировании модели фрикционной муфты будем руководствоваться методикой, изложенной в п.2.3.

Формулы (2.17) и (2.18) показывают, какая работа совершается силами трения в процессе сцепления муфты. Видно, что работа зависит от угловой скорости ведущего вала, учитывает момент сил сопротивления, момент инерции ведомых частей муфты и учитывает коэффициент пропорциональности между временем и вращающим моментом.

В диссертационной работе на первоначальной стадии моделирования электропривода пресса можно составить упрощенную модель фрикционной муфты, не используя уравнение (2.17). Это связано с тем, что исследование модели ЭП пресса при подключении кривошипно-шатунного механизма не является основным режимом работы пресса. Оно необходимо для того, чтобы оценить поведение ЭП пресса при подключаемой нагрузке, посмотреть, какая возникает просадка в скорости двигателя, как влияет переменный момент инерции кривошипа на работу электропривода.

Используя формулу (2.16) определяется коэффициент пропорциональности между временем включения и моментом, передаваемым муфтой. Предварительно необходимо рассчитать момент, передаваемый муфтой. Он определяется по формуле max Р,-мг (3.3) мм= V4 где PJ - коэффициент запаса, учитывающий инерционность ведомой части, динамичность нагрузки и колебания коэффициента трения; Мтах - максимальный момент приведенный к валу муфты, возникающий при прессовании детали; ip - передаточное число ременной передачи; г - КПД ременной передачи. Время включения муфты для исследуемого пресса является известной величиной, определенной в технических условиях на пресс, и равно 0,156 с.

Значение коэффициента пропорциональности к является весьма большой величиной, равной 49795 Н м/с, поэтому, чтобы не было скачкообразного изменения момента (о такой возможности упоминалось в п. 2.3), в модели муфты необходимо использовать ограничивающее звено по моменту. Значение верхней границы ограничивающего звена равно максимальному моменту, передаваемого муфтой, нижней границы - нулю.

На основании выше изложенного и используя блоки приложения Simulink, упрощенная модель фрикционной муфты выглядит следующим образом.

Исследование модели электропривода пресса в режиме пуска и подключения исполнительного органа

Анализируя графики видно, что при подключении кривошипа в скорости двигателя есть небольшая просадка. Объясняется она тем, что масса подключаемого кривошипа с ползуном большая и даже превосходит по массе маховик. Но наличие редуктора с передаточным числом 5,73 между маховиком и кривошипом уменьшают влияние последнего на электропривод в целом.

Оценить влияние переменного момента инерции кривошипа дает увеличенная часть графика скорости кривошипа (см. рис. 4.16). Из рис. 4.16 видно, что переменный момент инерции вносит колебания в скорость кривошипа, но амплитуда их мала. Такой результат получился из-за того, что в прессе используется редуктор, с передаточным числом 5,73. Однако, такой результат не будет таким же для других прессов. Особенно это может быть актуально при модернизации электропривода пресса постоянного тока на привод с асинхронным электродвигателем. Обладая большим по сравнению с асинхронным двигателем моментом инерции якоря, электропривод постоянного тока требует или наличия небольшого по массе маховика (как правило применяется на прессах большой и средней мощности), или вообще его отсутствие (на прессах с небольшими усилиями). Отсутствие или наличие небольшого маховика уже могут не компенсировать возникающие колебания от переменного момента инерции при переходе на асинхронный привод, что может привести к выходу из строя двигателя. Но учет этих колебаний и соответствующая корректная настройка системы управления ЭП помогут избежать этого.

Исследования модели регулируемого электропривода с системой векторного управления для режима подключения кривошипа дают примерно такие же результаты, какие были у нерегулируемого ЭП. Ниже приведен увеличенный график изменения скорости кривошипа для ЭП с векторным управлением.

Из графика скорости видно, что при прессовании наблюдается просадка в скорости с 78,2 с"1 до 68,1 с" . Такая просадка возникает из-за кратковременного воздействия большого момента. При пониженном напряжении просадка скорости почти такая же, однако, время разгона до рабочей скорости больше на 0,3 секунды. При увеличении либо величины момента, либо времени его действия (как правило это возникает в аварийном режиме работы пресса) возможно опрокидывание электродвигателя, что является недопустимым.

Следующим шагом исследования работы модели пресса в режиме прессования, рассматривался случай воздействия эквивалентного синусоидального момента. Увеличенный график скорости двигателя для регулируе мого и нерегулируемого приводов приведен ниже [26]. идштгщдащ JpittMMMjH iifVW

Из рис. 4.21 видно, что эквивалентный синусоидальный момент позволяет получить более "мягкие" условия для работы ЭП пресса, чем при действии реального момента прессования. Во-первых, просадка скорости уже меньше и доходит до 71 с", во-вторых, электропривод после прессования быстрей разгоняет маховик до рабочей скорости. Если при действии реального момента на разгон уходило порядка 0,8 секунд, то после действия синусоидального момента на разгон уходит порядка 0,65 секунды. Учитывая выше сказанное можно сделать вывод, что замена реального момента эквивалентным синусоидальным, со временем действия, равным времени прессования, и амплитудой, равной максимальной, дает неверные результаты и такой моделью момента лучше в дальнейшем не пользоваться.

Далее проводились исследования при действии ступенчатых моментов с амплитудой 6100 Нм (получается из площади, ограниченной графиком реального момента) и 7700 Н м (амплитуда равна максимально возникающему значению момента). Изменение скорости двигателя при действии этих моментов для нерегулируемого привода и для ЭП с векторным управлением приведены на рис. 4.22 и 4.23 [26].

Из рис. 4.24 видно, что при исследованиях реальный момент можно заменить ступенчатым с амплитудой, которая получается исходя из равенства площадей, ограниченных графиками реального и ступенчатого момента ми. Реализация ступенчатого момента значительно сокращает время, связан k ное с аппроксимацией реального момента. Это еще уменьшает время счета модели компьютером. А при проектировании новых прессов, для определения момента прессования можно пользоваться только необходимой работой, которая совершается на производство поковки, графиком крутящих моментов и циклограммой работы пресса. Необходимость построения реальных графиков усилий на стадии конструирования может не понадобиться (в исследуемом прессе для определения усилий на ползуне строилась реальная зависимость).

Как говорилось ранее, применение системы векторного управления в исследуемом прессе неоправданно. Однако современное кузнечное произ водство широко применяет современные микропроцессорные преобразовате ли частоты. Так в каких же случаях можно будет использовать преобразова тель по назначению, а не как дорогую систему защиты и контроля электро двигателем пресса? Ответы на некоторые подобные вопросы рассмотрены в ь этом разделе.

При производстве поковок у большинства современных прессов применяется автоматическая (или автоматизированная) подача заготовки к штампу. Это прежде всего повышает автоматизацию производства пресса и уменьшает присутствие человека в производстве изделия. Очевидно, что подаваемые заготовки могут попасть под штамп пресса не по технологии. Так же заготовки могут отличаться друг от друга по толщине, форме, температуре (при горячей штамповке), могут быть с неравномерной внутренней структурой и.т.д. Все это приводит к тому, что на главный электропривод пресса воздействует дополнительная нагрузка. Это в свою очередь может привести к возрастанию времени одного прессования и увеличению величины статического момента.

Похожие диссертации на Моделирование и анализ электропривода кривошипно-шатунного пресса с системой векторного управления