РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ПОДСИТЕМЫ САПР ПРИВОДА СТАНКОВ НА БАЗЕ СУБД ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Царенко С.Н., Петтик Ю.В. (ДонНТУ, г. Донецк, Украина)
ОПУБЛИКОВАНО: Современные металлорежущие системы машиностроения/ Материалы 3-й Всеукраинской студенческой конференции. Выпуск 4-й - Донецк: ДонГТУ, 2002. С. 164-167.

Проектирование технического объекта представляет собой создание, преобразование и представление в принятой форме образа этого еще не су-ществующего объекта.

В последние годы во вех отраслях промышленности широкое распространение получили системы автоматизированного проектирования (в англоязычном написании CAD System - Computer Aided Design System), т.е. системы при использовании которых все проектные решения или их часть происходят путем взаимодействия человека и ЭВМ [1].

Разработка элементов САПР весьма трудоемкая и дорогостоящая задача, требующая значительных материальных и людских ресурсов. В станкостроении существует множество разработанных систем и подсистем автома-тизированного проектирования отдельных механизмов, узлов, приводов и других элементов станочных систем, в том числе конструкторские САПР об-щего машиностроения - САПР-К, часто называемые просто CAD системами.

Привод станков - один из главных элементов любой станочной системы и, как правило, приводится в движение от одного или нескольких электродвигателей. Трехфазные асинхронные двигатели находят широкое применение в приводах главного движения металлорежущих станков, могут быть также использованы для привода вспомогательного движения и т.д. Трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором обеспечивают наибольшую надежность работы, имеют небольшую массу и недороги в обслуживании и эксплуатации.

Другим направлением развития электроприводов станков является электромеханическое регулирование частоты вращения с малоступенчатой коробкой скоростей или без нее. Это достигается применением регулируемых электродвигателей постоянного тока с большим диапазоном регулирования скоростей. Однако, эти двигатели, значительно дороже асинхронных и имеют значительно большие массогабаритные характеристики.

В последнее время с развитием силовой электроники стали появляться регулируемые преобразователи напряжения и тока, инверторы на тиристорах и транзисторах для преобразователей частоты. В связи с этим вновь возрос интерес к использованию асинхронных двигателей переменного тока для построения регулируемых электроприводов переменного тока [2].

В процессе проектирования металлорежущих станков выбор электродвигателя для привода станка производится на 3-м этапе проектирования - стадии эскизного проекта при разработке кинематической схемы. Поэтому, от выбора типа двигателя во многом зависят дальнейшие кинематические и прочностные расчеты. Как правило, специальная литература по курсу проектирования металлорежущего оборудования содержит малую, либо не полную информацию по двигателям, что создает определенные трудности в процессе проектирования приводов станков.

Разработкой отдельных элементов и подэлементов подсиетмы САПР приводов металлорежущих станков и станочных систем, облегчающих начальные этапы проектирования - концептуальное, схемотехническое и прочностное проектирование занимаются на кафедре "Металлорежущие станки и системы" ДонНТУ.

С целью упрощения выбора электродвигателя при кинематических, силовых и динамических расчетах разработана простая программа "Ba-zaAEDKZR", представляющая собой базу данных (электронный справочник), позволяющий накапливать и выдавать по запросу пользователя техническую информация об элементах этой базы.

По характеру базовой подсистемы программное обеспечение можно отнести к САПР на базе СУБД, как ориентированной на приложение, в котором при сравнительно несложных математических действиях перерабатывается большой объем данных. Такую программу, как элемент подсистемы САПР можно подвязать к комплексным (интегрированным) САПР, состоящих из: САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования, САПР на базе СУБД, САПР на базе комплексного прикладного пакета. Так характерными примерами комплексных САПР являются CAE/CAD/CAM системы в машиностроении (Computer Aided Engineering - система моделиро-вания и расчетов, Computer Aided Design - система автоматизированного про-ектирования, Computer Aided Manufacturing - автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП)).

Разработанная программа реализует простой алгоритм представленный на рисунке 1. Исходными данными являются требуемая мощность Pтр и необ-ходимая частота вращения двигателя nдв - необходимые "параметры" цикла. Далее, после ввода исходных данных, программа производит сравнение введенных параметров с параметрами, имеющимися в базе F. В случае удовлетворения условий с базы считываются все остальные необходимые данные и выводятся на экран и при необходимости могут быть распечатаны.

В базе представлены 122 типа асинхронных электродвигателей с корот-козамкнутым ротором серии 4А, с мощностями от 0,09 кВт до 315 кВт, с но-минальными частотами вращения магнитного поля 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 мин-1. То есть в базу включен весь диапазон мощностей применяемых в станкостроении.

Программа выполнена на языке программирования Delphi 5, что позволяет реализовать удобный и простой в пользовании интерфейс для среды Window'9х представленный на рисунке 2 в виде панели программы. В верхней левой части панели представлена краткая классификация типа двигателей.

В станках, в зависимости от типа привода, существует несколько способов соединения электродвигателя с корпусом станков, поэтому особое внимание уделяется классификации двигателей по исполнению двигателей (способу монтажа).

Ниже краткой характеристики двигателей приводится панель, в которой можно выбрать тип исполнения двигателя, потребляемой мощности, а так же частоту вращения. После ввода основных параметров и типа исполнения двигателя, выше приведенный алгоритм реализуется, при нажатии кнопки "" и в правом верхнем окне панели отображается принципиальная конструкция трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым рото-ром. На схеме указаны основные конструктивные элементы, габаритные и присоединительные размеры. Выбранный рисунок можно распечатать вместе с техническими характеристиками двигателя, его основными размерами и массой при нажатии кнопки "".

Рисунок 2 - Главная панель программы

Несмотря на огромное количество САПРовских программ, представленных в настоящее время, от небольших утилит до массивных инженерных программ, цель данного проекта создание не нового, уникального программного обеспечения, а простой и доступной программы решающую конкрет-ную техническую задачу и помогающих студентам в курсовом и дипломном проектировании по металлообрабатывающему оборудованию.

Список литературы: 1. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учебн. для вузов. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. -360 с. 2. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. В 3-х т. Т. I: Проектирование станков / А.С. Про-ников, О.И. Аверьянов, Ю.С. Аполлонов и др.; Под общ. ред. А.С. Проникова. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана: Машиностроение" 1994. -444 с.