Автореферат по теме "Применение линейного асинхронного двигателя в устройствах подачи листового материала в зону штамповки"

         Актуальность проблемы. Одним из основных этапов холодной штамповки металлических деталей является подача материала в рабочую зону пресса. Поэтому создание автоматизированного электропривода подачи – важная часть автоматизации процесса штамповки в целом. Актуальной является задача создания надежного, универсального электропривода подачи деталей в штамп, лишенного сложных механических узлов.

         Линейный асинхронный двигатель применительно к электроприводу подачи обладает важным преимуществом по сравнению с традиционным вращающимся двигателем – возможностью непосредственного воздействия на рабочий орган, минуя сложную механическую передачу. Существующие линейные электроприводы технологического назначения обычно реализуют непрерывное перемещение деталей и заготовок – вторичных элементов линейных асинхронных двигателей.

         Для подачи в штамп характерно шаговое движение заготовки. Традиционные линейные шаговые двигатели не приспособлены для выполнения дискретных перемещений массивных деталей. Для этой цели они должны быть снабжены вторичным элементом, изготовленным специальным образом. Поэтому создание линейного электропривода подачи заготовок в штамп требует проведения комплекса теоретических и экспериментальных исследований электропривода на основе линейных асинхронных двигателей в режиме дискретных перемещений.

         Цель работы. Разработка электропривода для подачи заготовок в штамп на основе линейных асинхронных двигателей.

         Идея работы. Заключается в создании шагового режима линейного асинхронного электропривода путем чередования участков разгона и динамического торможения линейного асинхронного двигателя.

         Научное значение работы. Заключается в развитии теории линейного электропривода путем разработки методов расчета режима шаговых перемещений, математической модели линейного асинхронного двигателя и исследования линейного асинхронного двигателя с резко выраженным поперечным краевым эффектом.

         Практическое значение работы. Состоит в разработке принципиальных схем и алгоритмов расчета линейного электропривода подачи заготовок в штамп. Применение такого электропривода взамен существующих механимов позволит увеличить надежность и производительность процесса штамповки, исключить ручной труд.

         Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты магистерской работы составили основу для разработки привода подачи латунной ленты в штамп.

         Во вступлении. Рассмотрена актуальность проблемы, определена цель работы, идея, изложены основные научные положения и результаты, выносимые на защиту, их новизна.

         Раздел. Посвящен разработке технических решений, которые позволяют перевести линейный электропривод в режим шаговых перемещений.

         Современная промышленность немыслима без применения деталей, изготовляемых методом листовой штамповки.

         Автоматизация процесса листовой штамповки зависит от конструкции и габаритов изготавливаемых деталей, объема их выпуска и технологии производства.

         Последовательная штамповка в ленте является одной из наиболее производительных операций в штамповочном производстве. Это связано с тем, что здесь, в сравнении со штучной штамповкой, кроме экономии материала, удается намного повысить производительность прессов и обеспечить большую безопасность труда. В случае применения автоматической подачи последовательный штамп превращается в автоматическую линию. При этом оператор устраняется из зоны работы штампа и обеспечивается полная безопасность работы.

         В последнее время в промышленности все чаще находят применение электрические машины непосредственного привода, которые характеризуются непосредственным воздействием на рабочий механизм (без промежуточных звеньев - редукторов). Доказано, что в большинстве случаев такой электропривод не уступает по массогабаритным и динамическим показателям традиционному приводу, а часто превосходит последний.

         Основой для непосредственного электропривода поступательного движения являются линейные электрические машины.

         Линейные асинхронные двигатели чаще всего не требуют роторов специального исполнения. В качестве ротора может выступать любая проводящая среда. В этом заключается основное преимущество линейных асинхронных двигателей перед остальными типами линейных двигателей (синхронные, постоянного тока).

         В силу рассмотренной особенности линейных асинхронных двигателей, наиболее целесообразно их использование для непосредственного привода металлических деталей.

         Упрощенная схема устройства для подачи стальной заготовки на основе линейного асинхронного двигателя в штамп приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1. Линейный электропривод для подачи заготовок в зону обработки.

         В воздушном зазоре двухстороннего линейного асинхронного двигателя 1 находится транспортируемая деталь 2. Двигатель подключается к силовой части СЧ 3, управляемой от блока управления БУ 4. Заготовка подается в штамп 5. Электропривод имеет разомкнутую систему управления. Точность подачи обеспечивается, самим штамповочным станком.

         Конструкции линейных электроприводов позволяют обеспечить шаговое перемещение только вторичного элемента специальной формы. При этом величина шага определена размером (окон) во вторичной части, а система управления не позволяет варьировать величиной шага.

         Шаговый электропривод с линейными двигателями реализует прерывистое движение (вперед - назад) вторичного элемента путем его разгона и последующего торможения.

         Таким образом, существующие на сегодняшний день системы линейного электропривода с шаговыми двигателями не предназначены для шагового перемещения вторичных частей. Желателен поиск технического решения, позволяющего реализовать шаговое перемещение различных электропроводящих материалов, которые без доработок и изменений могли бы служить вторичным элементом линейного асинхронного двигателя.

         Возможным путем решения может стать использование принципа перевода в шаговый режим линейного асинхронного двигателя. Последний реализуется поочередным подключением статорных обмоток к источнику постоянного напряжения так, чтобы ток протекал поочередно только по двум фазам.

         Электромагнитный момент, развиваемый двигателем в шаговом режиме, обусловлен взаимодействием затухающего потока вторичного элемента предшествовавшего режима с нарастающим током статора нового режима.

         Получить требуемое переключение обмоток позволяют тиристорные коммутаторы рисунок 1.2.

Рисунок 1.2. Схема управления линейным асинхронным двигателем в шаговом режиме.

         От сети 50 Гц поочередно в обмотки линейного асинхронного двигателя 1 - 3 подается выпрямленный ток через пары встречно - параллельно включенных тиристоров Т1 - Т2, Т3 - Т4, Т5 - Т6. Работой тиристоров управляет блок управления БУ. Пусть в первый момент времени отпирающие импульсы поданы на Т1 и Т4. Значит по обмоткам 1, 2 линейного асинхронного двигателя протекает выпрямленный ток. В следующий момент времени отпирающие импульсы приходят на Т4 и Т5, выпрямленный ток обтекает обмотки 1, 3 линейного асинхронного двигателя. Магнитное поле смещается и вторичный элемент перемещается на некоторое расстояние (шаг).

         Анализ существующего положения в автоматизации процесса штамповки позволяет сделать вывод об актуальности вопроса создания механизма подачи материала в штамп на основе регулируемого электропривода. Требования к такому устройству аналогичны требованиям к традиционным механизмам подачи.

         Обзор механизмов автоматизации процессов на основе линейного электропривода показывает возможность и целесообразность применения устройств данного типа для непосредственного воздействия на подаваемый материал.

         Традиционный шаговый линейный электропривод реализует дискретные поступательные перемещения вторичного элемента специальной конструкции. Существующий шаговый электропривод на основе асинхронного двигателя осуществляет дискретные угловые перемещения короткозамкнутого ротора. Анализ шагового режима асинхронного двигателя позволяет сделать вывод о возможности реализации такого же режима линейного асинхронного электропривода.

         1. Новое в технике автоматизированного электропривода: Учеб. пособие / В. Б. Низимов, Г. В. Архангельский, А. В. Садовой, М. З. Дудник.- К.: Высш. шк., 1990.-207с.: ил.- Вып. 19.

         2. Соколов М. М. и Сорокин Л. К. Электропривод с линейными асинхронными двигателями. М., "Энергия", 1974. 136 с. с ил.

         3. Иванушкин В.А., Исаков Д.В., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н., Тельманова Е.Д., Шымчак П. Автоматизированные электроприводы колоколов с линейными асинхронными двигателями.

Описано устройство автоматизированных электроприводов колоколов с линейными асинхронными двигателями.

Ссылка на первоисточник: Официальный сайт разработки Уральского отделения Российской Академии Наук (перечень-выпуск №8) Екатеринбург 2004 г.: http://www.uran.ru/reports/usspe_c_2003/thesesofreports/t75.htm

         4. Линейные асинхронные двигатели. Ижеля Г. И., Ребров С. А., Шаповаленко А. Г. "Техніка", 1975, 136 стр.

         5. Бесконтактные регулируемые электрические машины: Сб. науч. тр. Л.: ВНИИэлектромаш, 1991. 140 с., ил.

         6. Баринберг Владимир Александрович, Разработка электропривода для подачи заготовок в штамп на основе линейного асинхронного двигателя: Автореферат. - Донецк, 1994.-15 с.

         7. Архангельский Г. Г., к. т. н., проф., Современные тенденции совершенствования конструкции лифтового оборудования.

Описана конструкция лифтовых установок на основе линейных асинхронных двигателей.

Ссылка на первоисточник: Персональная страница Г. Г. Архангельского, канд.техн.наук, профессора кафедры "Строительные и подъемно-транспортные машины" МГСУ, г. Москва.: http://www.uran.ru/reports/usspe_c_2003/thesesofreports/t186.htm

         8. Юферов Ф. М. Электрические машины автоматических устройств.- М.: Высш. шк., 1988.- 479 с.

         9. Карась С. В., Васильев Л. А. Коэфициент ЭДС при оптимизационном проэктировании ЛАД // Создание и применение линейных электродвигателей в машинах, оборудовании и транспортно - технологических системах: Сб. науч. тр. ВНИИВЭ.- Донецк, 1984.- С. 54 - 60 с.

        10. Соленый С. В., Подача полосы немагнитного металла в зону штамповки.

         Дано обоснование выбора главных геометрических размеров и электромагнитных нагрузок ЛАД. Приведена методика определения обмоточных данных ЛАД. Описан подход к определению силы тяги, воздействующей на перемещаемую полосу. Предложена схема управления ЛАД для дискретного перемещения полосы, на основе трехфазного тиристорного регулятора напряжения с блоками управления.

Ссылка на первоисточник: Статья опубликована в сборнике магистров 2005 года, Донецкий национальный технический университет.