Разрботка электропривода раската продольно-резательного станка

Министерство высшего и среднего профессионального образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский Государственный Технологический

Университет Растительных Полимеров

 

 

 

Кафедра автоматизированного электропривода

 и электротехники

 

 

 

Теория электропривода

 

 

 

 

Курсовая работа

на тему:

«Разработка электропривода раската продольно-резательного станка».

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студентка 543 гр.

Бутова Д.С.

Проверил:

Доцент

Королёв В.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013г.

 

Оглавление.

 

1.Техническое задание……………………………………………………3 стр. 2.Описание технологического  процесса резки бумаги на продольно-резательном  станке………………………………………………………..4 стр.

3.Построение нагрузочной диаграммы механизма раската ПРС………6 стр.

         3.1Расчет  циклограмм линейной скорости………………………...6 стр.

         3.2 Расчет  радиуса тамбура бумаги……………………………......7 стр.

         3.3Расчет  диаграммы момента инерции тамбура  бумаги. ……….8 стр.

         3.4. Построение  нагрузочных диаграмм механизма……………...9 стр.

         3.5. Расчёт  угловой скорости механизма………………………….11 стр.

4. Выбор двигателя……………………………………………………….12 стр.

5 Выбор основных элементов силовой  цепи……………………………13стр.

         5.1 Выбор  тиристорного преобразователя……………………….. 13 стр.

6 Расчет параметров структурной схемы контура тока………..............14 стр.

         6.1  Идентификация датчика тока…………………………………14 стр.

         6.2 Расчёт параметров структурной схемы контура тока………..15 стр.

7 Моделирование  системы натяжения полотна бумаги ПРС...……….20 стр.

         7.1Обоснавание  возникновения поддержания натяжения  косвенным способом…………………………………………………………………..20 стр.

         7.2   Синтез механической части ………………………………….21 стр.

         7.3  Синтез УКИМ………………………………………………… 23 стр.

         7.4  Поддержание натяжения полотна с изменяющимся моментом инерции и радиусом………………………………………………………26 стр.

         7.5  Поддержание натяжения полотна с учётом противо-ЭДС и изменяющимся магнитным потоком…………………………………….28 стр.

         7.6   Поддержания натяжения полотна с учётом момента сопротивления и влияния возмущающего воздействия………………………………….30 стр.       

8 Синтез схемы регулирования  потоком возбуждения ………………...32 стр.

8.1  Расчёт параметров контура  тока возбуждения……………… ..32 стр.                     аааа 8.2   Расчёт нелинейного элемента, моделирующего кривую намагничивания двигателя……………………………………………….34 стр.

9. Обоснование и моделирование системы автоматического регулирования электропривода раската продольно-резательного станка……………...38 стр.

        9.1 Моделирование структурной схемы контура скорости……....39 стр.

2. Моделирование упрощённого контура скорости…………….. .40 стр.

9.3  Моделирование реального  контура скорости……………….. .45 стр.

        9.4   Создание цифрового регулятора скорости………………….. .46 стр.

        9.5 Ограничитель  тока……………………………………………….48 стр.

10   Задатчик интенсивности……………………………………………..50 стр.

11.Заключение………………………… ………………………………… 51 стр.

12   Приложение1………………………………………………………….52 стр.

       Приложение2………………………………………………………….53 стр.

Список используемой литературы……………………………………….54 стр.

 

 

 

1.Техническое задание

Рассчитать электропривод постоянного тока раската продольно-резательного станка.

 

Данные для расчётов:

Диаметр тамбура бумаги               Dtb=2.5, м

Удельное натяжение        F=1200, H/м

Плотность бумаги                                   ρ = 750, кг/м3

Обрезная ширина полотна       B= 6, м

Толщина бумаги          γ= 0.00027 м

Диаметр тамбурного вала                                                                   Dтв=0.3 м

Ширина несущего вала        bнв = 6, м

Рабочая скорость         vраб = 33.3 м/с

Количество наматываемых рулонов     2 шт.

Время подготовки нового цикла      tтехн = 240 с

Время разгона         tраз = 50 с

Время торможения        tтор =50 с

Толщина стенки тамбурного вала                                                      =20, мм     

Диаметр цапфы                                                                                    dцап=0.04, м

Длинна свободного пробега полотна                                                 Разность линейных скоростей между накатом и раскатом            

При этом учтем, что на нашу систему могут действовать возмущающие воздействия , которое определяется по моменту сопротивления:

 

 

 

 

 

 

Задание получила:                                                                          Задание выдал :

студентка гр. 543                                                                                             доцент

Бутова Д.С.                                                                                      Королёв В.И.

 

2.Описание технологического  процесса резки бумаги на продольно-резательном станке

 

Намотанный на накате рулон бумаги диаметром 2300мм укладывается в стойки раската.Разматываемое с тамбурного вала полотно бумаги огибает бумаговедущий вал, поступает на механизм продольной резки, где разрезается на отдельные полосы. Механизм продольной резки состоит из установок нижних и верхних ножей. Каждый нижний нож имеет индивидуальный привод.

Разрезаемое полотно бумаги наматывается на гильзы, зажатые в головках безштанговой намотки. Головки безштанговой намотки вместе с рычагами стоек уравновешены грузами.

Рулон наматывается на несущих валах , получающих вращение от электродвигателей.

Заправка бумаги осуществляется с помощью заправочного транспортёра. Натяжение полотна создаётся на раскате электродвигателем.

Электросхема станка предусматривает автоматическое поддержание величины натяжения полотна.

На раскате имеются устройства, позволяющие производить продольную и поперечную правку рулона. Продольная правка осуществляется с помощью электродвигателя. Управление двигателем осуществляется дистанционно с пульта управления. Поперечная правка осуществляется вручную рукояткой, которая смонтирована на лицевой стойке.

Для расправления полотна бумаги перед несущим валом установлена расправляющая линейка.

Необходимое линейное давление между рулоном и несущим валом в начальный период намотки создаётся прижимным валом, опоры которого расположены на каретках перемещающихся по наклонным направляющим станины. Каретки цепной передачей соединены с гидроцилиндрами, расположенными внутри станины. Давление внутри цилиндров автоматически ступенчато изменяется по мере подъёма кареток, поддерживая постоянное линейное давление рулона на несущие валы. Для одновременного подъёма кареток служит синхронизирующий вал.

По достижении необходимого диаметра рулона, станок останавливается, каретки прижимного вала поднимаются, и рулон удаляется с несущих валов механизмом сталкивания рулонов на приёмный стол, а с последнего на транспортер.

Приёмный стол состоит из козырька, установленного на стойках.

Для поддержания постоянного натяжения бумажного полотна и для останова станка при обрыве используется датчик натяжения.

 

 

 

 

 

 

Кинематические схемы.

 

Рис.1 Кинематическая схема ПРС.

1. Тамбур картона.
2. Бумаговедущий вал.
3. Механизм продольной резки (ножи).
4. Несущие валы наката.
5. Наматываемый рулон.
6. Прижимной валик.
7. Тормозной генератор раската
8. Двигатели наката
9. бумажное полотно, длина свободного пробега L

 

 

3.Построение нагрузочной диаграммы механизма раската ПРС

3.1Расчет циклограмм  линейной скорости

 

Определим время, затрачиваемое на один цикл.

tраз= 25,с – время разгона до установившейся скорости;

= 25,с – время торможения;

Определим время работы станка на установившейся скорости.

Для этого определим:

1)Длину разматываемую при торможении и разгоне:

, м

где Vp - скорость установившегося режима работы раската;

 

2)Начальную длину рулона:

, м

 

3)Длину в установившемся режиме  с учётом количества рулонов:                                                              

, м

 

4)Теперь определим время работы  в установившемся режиме:

, c

Где Vраб=33.33

Определяем время одного цикла tц:

tц = tраз+tуст+tтор=50+206+50 = 306(c)                                                              

 

Рис. 2 Циклограмма линейной скорости для всего рабочего процесса

 

3.2 Расчет  радиуса тамбура бумаги.

 

Диаметр тамбура бумаги на раскате был задан в техническом задании       Dtb = 2.5 м, тогда радиус Rmв = 1.25 м.

Теперь определяем радиус тамбура бумаги в процессе его размотки, с учётом того, что радиус тамбурного вала Rтв = 1.25 м, по формуле:

Рис. 3 Диаграмма изменения радиуса тамбура для всего рабочего процесса

 

 

3.3Расчет диаграммы момента инерции тамбура бумаги.

 

Расчет проводим к оси тамбура вала.

Момент инерции тамбура картона Jbt, как полого цилиндра, определяется по формуле.

;

                            Где масса бумажного тамбура:

 

где - масса тамбурного цилиндра

- масса  крышки тамбурного вала    

;

Момент инерции тамбурного вала рассчитываем, так же по формуле для полого цилиндра:

Rвнеш = 0.3 м

Rвнутр = 0.28 м

  

 

Рис. 4 Диаграмма изменения момента инерции тамбура для всего рабочего процесса

 

 
3.4. Построение нагрузочных диаграмм механизма.

Нагрузочный момент, приведенный к валу тормозного генератора, определяется по формуле:

,                                                                                              

Откуда получаем

- момент  натяжения.

- динамический  момент.

Момент натяжения определяется по формуле

,                                                                                                     

где - удельное натяжение полотна;

- обрезная  ширина полотна, (м);

        

Динамический момент определяется по формуле:

;                                                                                      

 

Рис. 5 Циклограмма двух составляющих динамического момента.

 

                                                                                           

Рис. 6 Циклограмма динамического момента всего рабочего процесса.

Момент холостого хода:

 

 

Рис. 7 Циклограмма Мхх всего механизма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нагрузочный момент всего процесса будет выглядеть следующим образом:

Рис. 8 Циклограмма нагрузочного момента.

 

 

Мощность электрической машины

 

Рис. 9 Диаграмма мощности .

 

3.5. Расчёт угловой скорости механизма.

 

Значение величины угловой скорости раската в функции времени определяется по формуле:

 

                                                                                                      

Рис. 10 Циклограмма угловой скорости.

 

 

4.Выбор двигателя.

Выберем электрическую машину для привода раската ПРС, которая будет исполнять роль тормозного генератора.

Выбор производим из условия:

 

 

P=400, кВт