Politechnika Śląska w Gliwicach
Wydział Mechaniczny Technologiczny
Katedra Budowy Maszyn
Serwonapędy maszyn i urządzeń
Temat: Komputerowo wspomagany dobór elementu serwonapędu
Opracował:
Łukasz Kowalski
Michał Lubos
gr. AB5 sem VII
Wstęp
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobem doboru serwomechanizmowych napędów przy zastosowaniu programu komputerowego SERVO_IBM.
1.2 Wstęp teoretyczny
Serwomechanizm jest urządzeniem ustalającym położenie obiektu odpowiednio do dowolnie zmieniającego się sygnału zadanego. Działanie serwomechanizmu zależy od różnicy pomiędzy rzeczywistym a żądanym położeniem obiektu. Działanie to polega na zmniejszeniu tej różnicy do zera i uzgodnieniu w ten sposób rzeczywistego położenia na wyjściu z położeniem żądanym.
Rys. 1 Schemat blokowy serwomechanizmu
W serwonapędach z silnikami prądu stałego stosowane są dwa typy silników: silniki wolnoobrotowe, które najczęściej łączone są bezpośrednio ze śrubą oraz silniki szybkoobrotowe, sprzęgane ze śrubą za pośrednictwem przekładni pasowej zębatej. W obu przypadkach są to specjalne silniki serwomechanizmowe o bardzo małej stałej czasowej elektrycznej i mechanicznej oraz dużym chwilowym momencie rozruchowym. Zazwyczaj silniki te są wyposażone w elementy sprzężenia zwrotnego, tworząc w ten sposób zespół zwany serwojednostką z silnikiem prądu stałego.
Serwomechanizmowy napęd posuwu obrabiarki składa się z :
Silnika serwomechanizmowego prądu stalego,
Zasilacza
Przekładni mechanicznej: silnik - śruba pociągowa
Śruby pociągowej
Napędzanego zespołu roboczego.
Przebieg ćwiczenia.
2.1 Wyznaczanie charakterystyki strefy nieczułości w zależności od materiału prowadnic
Dane:
Masa m=400 kg. Maksymalna strefa nieczułości Sobmax=5
Materiał |
Współczynnik tarcia ruchowego |
Strefa nieczułości |
żeliwo-żeliwo |
0,15 |
4 |
stal-żeliwo |
0,05 |
1,3 |
stal-stal |
0,07 |
1,9 |
stal-brąz |
0,12 |
3,2 |
żeliwo-brąz |
0,17 |
4,5 |
stal-turcite |
0,1 |
2,7 |
prowadnica toczna |
0,005 |
0,1 |
Tab. 1 Tabela z danymi wykorzystanymi w zadaniu
Wykres 1. Zależność strefy nieczułości od przyjętego materiału
Wnioski
Strefa nieczułości dla każdego materiału mieści się w przyjętych granicach i nie przekracza wartości maksymalnej. Dodatkowo możemy zaobserwować zjawisko wzrostu wartości strefy nieczułości przy wzrastającej wartości współczynnika tarcia. Najmniejsza wartość jest dla prowadnicy tocznej dla której współczynnik tarcia wynosi zaledwie 0,005. Natomiast największą wartość strefy nieczułości zaobserwować można dla materiału żeliwo- brąz, którego współczynnik tarcia wynosi 0,17.
Dobór serwonapędu
Dobór serwonapędu został przeprowadzony za pomocą programu IBM_SERVO.
Poniżej przedstawię kroki postępowania.
Wstępny dobór śruby kulowej. Są dwa kryteria umożliwiające dobór śruby kulowej: ze względu na sztywności i na rezonans. W przeprowadzonym ćwiczeniu wykorzystaliśmy kryterium drugie.
Dobór łożysk. Został dokonany przez wpisanie w odpowiednie pole znormalizowanej wartości średnicy. Następnie program dokonuje obliczeń i wyświetla proponowane rozwiązania łożysk.
Weryfikacja doboru śruby kulowej. W tej zakładce sprawdzana jest poprawność doboru układu śruba kulowa-łożysko.
Wstępny dobór silnika. Program wyświetla proponowane warianty silników wraz z ich parametrami.
Obliczenia przekładni pasowej
Weryfikacja doboru silnika. Podopcja ta umożliwia weryfikacje wcześniej dobranego silnika prądu stałego, umożliwiając jeśli to konieczne zmianę wcześniej dobranych elementów takich jak przekładnia pasowa lub silnik.
Dobór zasilacza. Dobór zasilacza jest ostatnim krokiem podczas doboru serwonapędu w programie IBM_SERVO. Tak jak poprzednio program wyświetla warianty zasilaczy umożliwiając użytkownikowi wybór właściwego sygnalizując jednocześnie jeśli dany zasilacz nie spełnia kryteriów.
Poniżej przedstawione zostały wszystkie elementy dobrane przy pomocy programu IBM_SERVO
ş DOBRANE ELEMENTY ORAZ WIELKOSCI OPISUJACE OBLICZONY NAPED POSUWOWY ş
ş PODSTAWOWE WIELKOSCI KONFIGURUJACE UKLAD NAPEDOWY ş
ş masa przesuwana (stol+elem.obr.) m = 4.000E+0002 [kg] ş
ş dlugosc sruby kulkowej l = 1.500E+0000 [m] ş
ş skok sr. kulkowej (5,6,8,10,12,16,20)= 5.000E+0000 [mm] ş
ş ilosc obiegow kulek w nakretce sr. n = 5 [-] ş
ş czestosc rezonansowa fr = 1.000E+0002 [Hz] ş
ş kat nachylenia prowadnic do pionu ŕ = 0.000E+0000 [ ř] ş
ş zastepczy wspl. tarcia ća = 5.000E-0003 [-] ş
ş zastepczy wspl. tarcia ćb = 5.000E-0003 [-] ş
ş przelozenie przekladni paskowej ipz = 7.500E-0001 [-] ş
ş dopuszczalna strefa nieczulosci Sn = 5.000E+0000 [um] ş
ş sposob podparcia sruby kulkowej = dwustronny ş
ş usytuowanie sruby kulkowej = pozioma\podl. ş
ş posuw szybki pszy = 8.000E+0003 [mm/min]ş
ş maxymalny posuw roboczy prob = 6.000E+0002 [mm/min]ş
ş skladowa glowna sily skrawania Fv = 8.000E+0003 [N] ş
ş skladowa odporowa sily skrawania Fr = 1.000E+0003 [N] ş
ş skladowa posuwowa sily skrawania Fa = 4.500E+0003 [N] ş
ş trwalosc napedu Lh = 2.000E+0004 [godz] ş
ş sposob chlodzenia silnika - nie chlodzony ş
ş srednia sila napiecia prowadnic Pp = 1.000E+0002 [N] ş
ş wspl. wzmocnienia predkosciowego kv = 1.660E+0001 [1/s] ş
ş max przyspieszenie czlonu rob. amax = 3.000E+0000 [m/s^2] ş
ş ROZKLAD ZMIENNOSCI OBCIAZENIA ş
ş max.sila [%] max.obroty sruby [%] czas pracy [%] ş
ş 100.0 50.0 100.0 ş
ş 0.0 0.0 0.0 ş
ş 0.0 0.0 0.0 ş
ş 0.0 0.0 0.0 ş
ş 0.0 0.0 0.0 ş
ş PARAMETRY SRUBY ş
ş Typ : VNAI,II40x5 ş
ş Firma : FOP.Avia-Warszawa ş
ş d1 = 40.00 [mm] ş
ş h = 5.00 [mm] ş
ş dk = 3.17 [mm] ş
ş d3 = 58.00 [mm] ş
ş d4 = 90.00 [mm] ş
ş d5 = 74.00 [mm] ş
ş d6 = 10.50 [mm] ş
ş l1 = 56.00 [mm] ş
ş l2 = 116.00 [mm] ş
ş l3 = 43.00 [mm] ş
ş Cs = 6.750E+0004 [N] ş
ş Cd = 3.000E+0004 [N] ş
ş Is = 1.610E-0003 [kg*m^2] ş
ş Kk = 2.600E+0009 [N/m] ş
ş Ks = 2.360E+0008 [N/m] ş
ş PARAMETRY LOZYSKA ş
ş Typ : ZARF3080TN..LTN ş
ş Firma : INA ş
ş d = 30.00 [mm] ş
ş Dd = 80.00 [mm] ş
ş H = 50.00 [mm] ş
ş H1 = 33.00 [mm] ş
ş C = 18.00 [mm] ş
ş D1 = 52.00 [mm] ş
ş B = 10.00 [mm] ş
ş Cd = 3.600E+0004 [N] ş
ş Cs = 9.100E+0004 [N] ş
ş n = 5.500E+0003 [obr/min] ş
ş ns = 1.375E+0003 [obr/min] ş
ş M = 3.200E+0001 [Nm] ş
ş Mt = 8.000E-0001 [Nm] ş
ş Kl = 2.200E+0003 [N/um] ş
ş PARAMETRY DOBRANEJ PRZEKLADNI PASOWEJ ş
ş Firma : UNIROYAL ş
ş Typ przekladni: L ş
ş Typ paska : 540L075 ş
ş Typ kola 1 : 36L075 ş
ş Typ kola 2 : 48L075 ş
ş Odleglosc osi : 485 [mm] ş
ş Kod szerokosci : 075 ş
ş Przelozenie : 0.752 [-] ş
ş Obciazenie przenoszone : 0.20 [kW] ş
ş Wspolczynnik bezpieczenstwa: 2.54 [-] ş
ş kolo : 1 ş
ş Typ : 36L075 ş
ş Typ budowy: 6WF ş
ş z = 36 [-] ş
ş s = 109.15 [mm] ş
ş sp = 115.00 [mm] ş
ş W = 25 [mm] ş
ş L = 32 [mm] ş
ş H = 55.00 [mm] ş
ş d = 32 [mm] ş
ş m = 1.362 [kg] ş
ş kolo : 2 ş
ş Typ : 48L075 ş
ş Typ budowy: 6AF ş
ş z = 48 [-] ş
ş s = 145.53 [mm] ş
ş sp = 151.00 [mm] ş
ş W = 25 [mm] ş
ş L = 32 [mm] ş
ş H = 60.00 [mm] ş
ş d = 35 [mm] ş
ş m = 2.088 [kg] ş
ş pasek zebaty ş
ş Typ : 540 L ş
ş Kod szerokosci: 075 ş
ş Dlogosc : 1371.60 [mm] ş
ş Liczba zebow : 144 [-] ş
ş PARAMETRY SILNIKA ş
ş Typ : K-7713 ş
ş Firma : PORTER ş
ş Mz = 1.380E+0001 [N*m] ş
ş Mzz = 3.000E+0001 [N*m] ş
ş Mzs = 1.180E+0002 [N*m] ş
ş Cm = 1.190E+0001 [m*s] ş
ş Ce = 4.600E+0000 [m*s] ş
ş Cmo = 4.700E-0001 [N*m/A] ş
ş Uz = 1.210E+0002 [V] ş
ş n = 2.500E+0003 [obr/min] ş
ş Is = 2.190E-0002 [kg*m^2] ş
ş M = 2.700E+0001 [kg] ş
ş Cp = 4.620E+0000 [V/(obr/min)] ş
ş PARAMETRY ZASILACZA ş
ş Typ : TPA3480 ş
ş Firma : I.M.D-USA ş
ş Uwy = 1.800E+0002 [V] ş
ş Id = 4.000E+0001 [A] ş
ş Ic = 3.000E+0002 [A] ş
ş Uwe = 1.000E+0001 [V] ş
ş tmin = 0.000E+0000 [st_loc.C] ş
ş tmax = 5.500E+0001 [st_loc.C] ş
ş Uz = 3.300E+0002 [V] ş
ş If = 3 [ ] ş
ş WIELKOSCI WYZNACZONE PODCZAS OBLICZEN UKLADU NAPEDOWEGO ş
ş zal. min. sztywnosc calkowita Kcmin = 1.000E+0008 [N/m] ş
ş obliczona sztywnosc calkowita Kcobl = 3.091E+0008 [N/m] ş
ş opory ruchu jalowego Top = 2.062E+0001 [N] ş
ş max mom.opor.zred.na wal silnika Mop = 4.675E+0000 [Nm] ş
ş obliczona strefa nieczulosci Snobl = 1.334E-0001 [um] ş
ş obliczona czestosc rezonansowa frobl = 1.399E+0002 [Hz] ş
ş obliczona zywotonsc lozysk Lhobl = 3.456E+0004 [godz] ş
ş sposob smarowania lozysk - olej ş
ş obl. max prdkosc obrot. silnika nmax = 2.133E+0003 [obr/min]ş
ş zredukowany moment bezwladnosci é = 2.888E-0002 [kg*m^2] ş
ş obl. moment szczytowy silnka Ms = 1.294E+0002 [Nm] ş
ş obl. nosnosc statyczna sruby Cso = 9.066E+0003 [N] ş
ş obl. nosnosc dynamiczna sruby Cdo = 1.055E+0003 [N] ş
ş obl. trwalosc sruby Lho = 6.104E+0004 [godz] ş
ş wspl. zmiennosci obc. dyn. sruby Wd1 = 1.000E+0000 ş
ş wspl. dyn. twardosci mat. sruby Wd2 = 1.000E+0000 ş
ş wspl. zmiennosci obc. stat.sruby Ws1 = 1.000E+0000 ş
ş wspl. stat. twardosci mat. sruby Ws2 = 1.000E+0000 ş
ş wspolczynnik Eulera (dla sruby) We1 = 4.000E+0004 ş
ş wspl. Eulera predk.obrot. sruby Wn = 2.700E+0008 ş
ş sila krytyczna Eulera (dla sruby) Fe = 1.962E+0005 [N] ş
ş krytyczna predkosc obrot. sruby nkr = 2.651E+0003 [obr/min]ş
ş przyjeta klasa dokladnosci sruby kl = 3 ş
ş obliczona zmiana skoku sruby delta = 2.264E-0001 [um] ş
ş obliczone przysp. czlonu rob. aomax = 2.438E+0000 [m/s^2] ş
Wyszukiwarka