2.3 Механическая часть системы

Механическая система представлена передачей винт-гайка качения.

Основным преимуществом таких механизмов является:

• возможность передачи больших усилий;

• низкие потери на трение;

• возможность полного устранения зазоров в механизме и создание натяга, обеспечивающего высокую жесткость;

• малая изнашиваемость, высокая точность, равномерность движения и чувствительность к микро перемещениям.

Упрощённая кинематическая схема механизма подачи с шарико-винтовой передачей (по координате X) приведена на рисунке 5.1.

Рисунок 2.3.1 - Кинематическая схема механизма подачи (одна координата)

На рисунке 2.3.1 приняты следующие обозначения:

1 – электродвигатель;

2 – жёсткая муфта;

3 – редуктор с передаточным числом i_ред = 12, КПД редуктора η_ред = 0,94 и приведённым к валу двигателя значением зазора ±Δ_з/2 = 3,054∙10-4 рад;

4 – ходовой винт длиной l_в = 100 мм, со средним диаметром резьбы

d_в = 50 мм и шагом резьбы t_в =10 мм;

6 – перемещаемый узел массы m = 200 кг;

5 – гайка качения;

M_дв – вращающий момент, развиваемый приводным двигателем;

ω_дв, ω_в – соответственно угловая скорость двигателя и винта;

ΔM_с1, ΔM_с1 – соответственно моменты сопротивления первой и второй массы;

V – скорость перемещения стола;

F_тр, F_под – сила трения и сила подачи.

2.4 Регулируемый электропривод «кемек»

Электропривод комплектный типа «КЕМЕК» предназначен для реверсивных быстродействующих широкорегулируемых приводов с однозонным регулированием скорости механизмов подач станков, промышленных роботов и других механизмов. Функциональная схема электропривода приведена на рисунке 2.4.1

Рисунок 2.4.1 – Функциональная блок-схема электропривода «КЕМЕК»

На рисунке 2.4.1 приняты следующие обозначения:

РС – регулятор скорости;

РТ – регулятор тока;

АР – адаптивный регулятор;

КЗ – корректирующее звено;

МТГ – схема выпрямления модуля напряжения тахогенератора;

ФП – функциональный преобразователь;

ПЭ – пороговый элемент;

БНТО – блок нелинейного токоограничения;

РНТ – регулятор начального тока якоря;

БЛ – блок логики раздельного управления;

СИФУ – система импульсно-фазового управления;

ТР – силовой трансформатор;

Я – двигатель;

ТГ – тахогенератор;

Sh – шунт;

УТ – дифференциальный усилитель тока;

ОС – защита от перегрузки по току;

OL – защита от длительной перегрузки;

OS – защита от превышения максимальной частоты вращения;

TG – защита от обрыва цепи тахогенератора;

CP – защита от неправильного подключения;

RD – готовность;

ON – сигнал «Работа» (Деблокировка);

БЗ – блок защиты;

K – коммутатор;

БП – блок питания.

Силовая схема выполнена по трёхфазной мостовой реверсивной схеме выпрямления без уравнительных дросселей, что связано с раздельным принципом управления преобразователем. Силовой трансформатор включён по схеме «звезда – зигзаг» и осуществляет согласование напряжение якоря электродвигателя с напряжением питания силовой цепи переменного трёхфазного тока.

Шунт Sh в якорной цепи двигателя служит в качестве датчика тока цепи обратной связи регулятора тока, а также схемы защиты от перегрузки.

Регулятор скорости РС представляет собой пропорционально-интегральный регулятор и выполнен на трёх операционных усилителях с раздельной регулировкой коэффициента пропорционального усиления и времени интегрирования.

Регулятор тока РТ также представляет собой пропорционально-интегральный регулятор и выполнен на базе операционного усилителя. Входным сигналом для РТ является выходное напряжение регулятора скорости, определяющее величину тока якоря.

Адаптивный регулятор АР предназначен для изменения коэффициента усиления и постоянной времени интегрирования регулятора скорости в функции частоты вращения.

Блок нелинейного токоограничения БНТО предназначен для ограничения максимально допустимого тока в функции частоты вращения и в соответствии с коммутационной кривой двигателя.

Система импульсно-фазового управления СИФУ предназначена для формирования и синхронизации подачи управляющих импульсов на силовые тиристоры. СИФУ выполнено по вертикальному принципу и включает в себя три одинаковых канала для каждой из фаз питающей сети.

Блок логики БЛ предназначен для осуществления логики раздельного управления комплектами тиристоров реверсивного преобразователя, а также выработки сигналов согласования однополярной характеристики СИФУ с реверсивным управляющим сигналом регулятора тока. При раздельном управлении комплектами одновременно может проводить ток только одна группа тиристоров, импульсы управления другой группы в это время блокируются.

Основные технические параметры электропривода «Кемек» приведены в таблице 2.4.1.

Таблица 2.4.1– Основные технические параметры электропривода «Кемек»

Напряжение сети, В	380(+10%, -15%)
Частота сети, Гц	502%
Сигнал управления, аналоговый, В	10
Максимальная скорость, мин-1	2000

В состав электропривода входят:

• шестиимпульсный тиристорный преобразователь с раздельным управлением группами вентилей типа 2РЕВ16;

• трансформатор Т1ЕВ (параметры приведены в таблице 4);

• высокомоментный электродвигатель постоянного тока типа 1ПИ12 с возбуждением от постоянных магнитов.

Параметры электродвигателей установленных на установке приведены в таблице 2.4.2.

Таблица 2.4.2– Параметры двигателя 1ПИ12.07

Тип двигателя	Pн, кВт	Mн, Нм	Iн, А	nн/nмакс, мин-1	Rяд, Ом	Mмакс, Нм	Ce, Вс	J, кгм2
1ПИ12.07	0,24	2,3	6,8	1000/2000	1,36	10	0,465	410-3

Дополнительные параметры электродвигателя приведены ниже:

 номинальная угловая скорость;

 максимальная угловая скорость.

Технические параметры тиристорного преобразователя типа 2РВ16 приведены в таблице 2.4.3.

Таблица 2.4.3– Технические параметры тиристорного преобразователя 2РВ16

Номинальный ток, А	20
Максимальный ток, А	80
Максимальное напряжение, В	140В