PDF Алматы 201 - libr.aues.kz

(1)

3

Коммерциялық емес акционерлік қоғам

Ӛнеркәсіп қондырғыларының электр жетегі және

автоматтандырылуы кафедрасы

ӨНЕРКӘСІПТІК МЕХАНИЗМДЕР ЭЛЕКТР ЖЕТЕГІ

5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының студенттері үшін зерханалық жұмыстарды орындау бойынша әдістемелік нұсқаулықтар

Алматы 2015

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

(2)

4

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: П.И. Сагитов, С.Б Алексеев, К.Д. Майлыбаева. Ӛнеркәсіп механизмдер электр жетегі. 5В071800- Электр энергетикасы мамандығының студенттері үшін зерханалық жұмыстарды орындау бойынша әдістемелік нұсқаулықтар. - Алматы:

АЭжБУ, 2014.– 13 бет.

5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының студенттері үшін зерханалық жұмыстарды орындау бойынша әдістемелік нұсқаулықтар.

Зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулық стендтердің техникалық кӛрсеткішін, жұмыстың орындалу бағдарламасын, сынақ жасау және дайындау әдісін, сонымен қатар алынған мәндердің анализін жасауға бағытталған.

Сурет. – 8, әдеб. – 5 атау.

Пікір беруші: ЭТН кафедрасының доценті, т.ғ.к. Надиров Е.Г.

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2014 жылғы жоспары бойынша басылады.

(3)

5

1 Зертханалық жұмыс №1. Фрезерлеу қуатын тұрақтандыру жүйесін зерттеу.

Жұмыстың мақсаты: фрезерлеу қуаты бойынша технологиялық кері байланысы бар фрезерлі станогының автоматты басқару жүйесін есептеу және моделдеуде машықтану.

1.1 Технологиялық үдерістің құрылымдық сұлбасы

Фрезерлеу барысында ӛңдеудің тереңдігі мен ені ӛзгеруі мүмкін, ӛңделіп жатқан металдың қаттылығына байланысты кесу құралы тез тозады.

Сондықтан ӛңдеуге кететін қуат ӛзгереді және фрезерлеу параметрлері тӛмендейді, осының салдары ӛнімділіктің тӛмендеуі мен металл ӛңдеудің ӛзіндік құнының ӛсуіне әкеледі. Қарастырылған қуат бойынша технологиялық кері байланыс бар жүйеде беру жетегіне әсер жасап фрезерлеу үдерісінің шарттары ӛзгерісімен қуатты тұрақтандырады [2].

1.1 суретінде фрезерлеу қуатын стабилизациялау сұлбасы келтірілген.

WЭЖ(р) – электр жетегінің беріліс функциясы;

Wр(р) – ӛңдеу үдерісінің беріліс функциясы;

Wқд(р) – қуат датчигінің беріліс функциясы;

Wк(р) – түзеткіш буынының беріліс функциясы;

WH (p) – сызықты емес буын;

К_пм – редуктордың беріліс коэффициенті.

1.1 сурет – Фрезерлеу қуатын стабилизациялау

Жұмыста элетр жетегі ретінде бағыныңқы реттеулі тиристорлы түрлендіргіш - қозғалтқыш (ТТ-Қ) жүйесін қолдануға ұсынылады (1.2 сурет).

(4)

6

1.2 сурет – Тиристорлы түрлендіргіш - қозғалтқыш (ТТ-Қ) жүйесі

Электр қозғалтқыш келесі құрылымдық сұлба ретінде келтірілуі мүмкін (1.3 сурет).

1.3 сурет – Электр қозғалтқыштың құрылымдық сұлбасы

Түрлендіргіш – басқарылатын кӛпірлі түзеткіш, оның беріліс функциясы келесі:

1, )

(  

p T p K W

T K

бұл жерде Т_Т – түзеткіш уақытының тұрақтысы, Т_Т = 0,01с;

К_К – түрлендіргіштің күшейту коэффициенті, К_K = 25.

Ток реттеушісі:

1 , )

(

Т З K

З

K pK T

p p T

W 



бұл жерде Т_З - зәкір тізбегінің электр-магниттік тұрақтысы;

З З

З R

T  L ;

(5)

7

К_Т – ток датчигінің жіберу коэффициенті ( К_Т = 0,07).

Жылдамдық реттеушісі:

8 , 1 ) 8

(

Ж М TД Т

Т

ЖР K

CK T p T

p p T

W  

бұл жерде КЖ – жылдамдық датчигінің коэффициенті (КЖ=0,5 В·с/рад).

Электр қозғалтқыш екі тізбекті қосылған инерциялық және интеграциялау буындармен ұсынылған (1.3 сурет).

1; ) 1

.(  

p p T

W

З

инерц 1 .

)

(p T Сp W

М интегр 

Қозғалтқыштың электр магниттік тұрақтысы:

2 , С

R

Т_М  J^ ^ЗТ J_  J_Д KJ_L.

Қозғалтқыш коэффициенті:

H Z H

H I R

C U



  _.

Инерциялық буын (кіріс сигналының ауытқу кезінде қайта реттеуді азайту үшін):

1 8

) 1

(  

p p T

W

T

.

Есептеулерге қажетті параметрлер [5] анықтамасынан алынады, ПН-85 элеткр қозғалтқышы үшін Р = 2,3 кВт.

Электр жетегінің құрылымдық сұлбасы

Есептелген беріліс функциялары құрылымдық сұлбаға қойылады (1.2 сурет). Нәтижесінде Matlab Simulink-те жинауға негіз болып табылатын құрылымдық сұлбаны аламыз (1.4 сурет).

Фрезерлеу үдерісінің математикалық үлгісін, егер оны инерциялық емес және станционарлық деп қарастырсақ, шығыс координатасының – кесу күшінің Fz, кіріс координаталарынан – фрезерлеудің тереңдігі tр, фрездің бір тісіне берудің Sz, фрезерлеудің В ені және V кесу жылдамдығына эмпирикалық тәуелділік ретінде кӛрсетуге болады:

(6)

8

i ф ф XF

Z XF p F

Z C t S B Z D

F ^Z ^Z

Z     

9,8 ,

бұл жерде С_Fz, XFz, YFz – [2] анықтамасы бойынша;

Dф – фрез диаметрі, мм;

В – фрезерлеу ені;

Zф – тістер саны.

1.4 сурет – Электр жетегінің құрылымдық сұлбасы

103

60

 F V P_Z ^Z . Фрезерлеу кезіндегі кесу жылдамдығы:

ф

Dф 03 ,

0 .

Кесу үдерісі үлгісінің сұлбасы 1.5 суретінде кӛрсетілген.

1.5 сурет – Кесу үдерісінің сұлбасы

Фрезерлеу үдерісінің беріліс функциясы бірқалыптылық шартында келесі түрде кӛрсетіле алады:

(7)

9

1 )

( ) (

  p T

K p

S p P

p p Z

Z ;

К_р – берілген фрез түрі және ӛңделіп жатқан материал үшін есептеледі.

Т_р – шпинделдің берілген айналу жылдамдығы үшін анықтама бойынша таңдалады.

) 1 ( )

1

(       



 



 

 _P ⁿ _ф _p^X^P _Z^Y^P ^X^P _q _P _P _Z ^Y^P

P C V Z t S B D C t S

K ,

Cр'

, C_P, - коэффициенттер; n, i, Xp, Yp, q — берілген металл ӛңдеу үдерісі үшін дәреже кӛрсеткіштері анықтама және мұғалім тапсырмасы бойынша анықталады (СР´´

= 2,2; tР = 0 – 10 мм; XP = 0,95; YP = 0,8).

Қуат датчигі:

1

T p K P

U

кд кд Z

кд ,

бұл жерде Т_қд=0,02с, К_қд=10 В/кВт.

Технологиялық кері байланыс түйіні:

К C

кд U U

U   кезінде UТБ UC UK UC,

К C

кд U U

U   кезінде U_ТБ 0.

бұл жерде U_к, U_с — коррекциялау және салыстыру кернеулері.

Алдын ала коррекциялау құрылғысы:

) 1 )(

1

(  



 



 T p T p

K K

K K K

U K

кд Р

кд БМ р кд

БМ р Т

К

 ^,

бұл жерде К_бм– беру механизмінің беріліс коэффициенті,

К_қд – қуат датчигінің күшейту коэффициенті (10 В/ кВт).

Жоғарыдағылардың негізінде фрезерлеу қуатын тұрақтандыру жүйе үлгісінің құрылымдық сұлбасын, содан кейін Matlab Simulink бағдарламалық қамтамасыздандыру ортасында сұлбаны құру. Құрылымдық сұлбаның қажетті параметрлері мен коэффициенттерінің есептеулерін ӛткізу. Matlab Simulink құрылымдық сұлбасының блоктары және элеменнтеріне есептелген параметрлер мен коэффициенттердің мәндерін еңгізу. Үлгінің жұмысын зерттеу, реттеу жүйесінің жұмысының тұрақтылығына қол жеткізу, ӛтпелі үдерісінің уақытын және қайта реттеуді анықтау, алынған нәтижелерді:

=f(t), I=f(t), РZ=f(t) талдау, қорытынды жасау.

(8)

10

1.2 Үй дайындығына арналған тапсырма

1.2.1 Әдістемелік нұсқауларға және блок-сұлбаға сәйкес қуат бойынша технологиялық кері байланысы бар фрезерлеу үлгісін құру (1.7 сурет).

1.2.2 Фрезерлеу үдерісінің мұғалім берген параметрлері үшін фрезерлеу қуатын тұрақтандыру режиміндегі электр жетегінің автоматты басқару жүйесінің параметрлерін есептеу.

1.2.3 Matlab Simulink бағдарламалық қамтамасыздандыруды пайдалана отырып құрылымдық сұлбаны құру.

1.6 сурет 1.3 Жұмыс бағдарламасы

1.3.1 Matlab бағдарламасын ашу, ашылған терезеде жаңа жобаны жасау және оған зерттеліп жатқан үлгінің атын беру. Matlab Simulink элементтері және блоктарынан жетілдірілген құрылымдық сұлба негізінде үлгіні жинау.

1.3.2 Құрылымдық сұлбадан электр жетегінің үлгісін бӛліп алу және оны бӛлек жобаға кӛшіріп оған электр жетегі үлгісінің атын беру. Үлгіге ток, жылдамдық ӛлшейтін элементтерді қосу, үлгінің параметрлерін қою.

1.3.3 Кіріске бірлік қадамдық сигнал бере отыра басқарушы және ықпалды әсерлер бойынша үлгінің жұмысын зерттеу. =f(t), I=f(t) ӛтпелі үдерістерінің сызбаларын сақтау, қайта реттеу мәні және ӛтпелі үдеріс уақытын анықтау. Егер АБЖ сапасының кӛрсеткіштері қанағаттанарлықтай болмаса есептеулерді тексеріп жүйені қалпына келтіру. Қалпына келтірілген жүйені сақтау.

1.3.4 Электр жетегінің қалпына келтірілген параметрлерін негізгі үлгіге қою.

1.3.5 Басқарушы және ықпалды әсерлер бойынша үлгінің жұмысын зерттеу. Алынған I=f(t), =f(t), Pz=f(t) сызбаларын тұрғызу және жүйенің жұмысын бағалау. Егер тербелісті режим пайда болса әдістемелік нұсқауларға сәйкес сұлбаға алдын ала коррекциялау құрылғысын қосу. Үлгіні жӛндеп зерттеулерді қайталап ӛткізу. Сызбаларды сақтау.

1.3.6 Мұғалімнің тапсырмасы бойынша кесу параметрлерін ӛзгерту және экспериментті қайталау.

1.3.7 Жасалған жұмыс жайлы қорытындыларды жасау.

(9)

11 1.4 Есеп берудің мазмұны

1.4.1 Реттеу жүйесінің параметрлерін есептеу қорытындылары.

1.4.2 Реттеу жүйесінің құрылымдық сұлбасы.

1.4.3 Matlab Simulink ортасындағы жүйені зерттеу сұлбасы.

1.4.4 =f(t), I=f(t), Pz=f(t) сызбалар бойынша жүйені зерттеудің қорытындылары.

1.5 Бақылау сұрақтары

1.5.1 Типтік ӛндірістік механизмдерді атаңыздар.

1.5.2 Типтік технологиялық үдерістерді атаңыздар.

1.5.3 Фрезерлеу үдерісінің ерекшеліктері.

1.5.4 Кері байланысты басқару жүйесінің артықшылықтары.

1.5.5 Фрезерлеу үдерісі қандай динамикалық буындар арқылы зерттеледі?

1.5.6 Фрезерлеу үдерісінің құрылымдық сұлбасы.

2 Зертханалық жұмыс №2. Ортадан тепкіш желдеткішті басқару автоматтандырылған жүйесін зерттеу

Жұмыс мақсаты: жүктемесі желдеткіш болып табылатын механизмде жиілікті реттелетін электр жетегін қолдану техникалы-экономикалық тиімділігін зерттеу.

2.1 Әдістемелік нұсқаулар

Ортадан тепкіш механизмдерінің эксплуатациялық қасиеттері Q–H сипаттамалары және ПӘК-тің =const кезіндегі беруден тәуелділігімен анықталады. Берілген сипаттамалардың теориялық есептеуі үлкен қиындықтармен байланысты, сондықтан іс жүзінде H=f(Q) және =(Q) экперименталды тәуелділіктері қолданылады, олар сорғыларға арналған каталогтарда ном тұрақты номиналды жылдамдық үшін келтірілген.

Номиналды жылдамдықтан ӛзге жылдамдық үшін Q–H-сипаттамасын алу үшін пропрционалдылық заңымен қолдану қажет. Бұл үшін ном=const кезіндегі табиғи Q-H – сипаттамасындағы H_e мәндеріне сәйкес бір қатар Qe

мәндері беріледі (2.1 сурет). Пропорционалдылық заңдарына сәйкес бастапқы сипаттаманың таңдалған нүктелері арқылы ӛтетін H=e(Q/Qe)² параболалары есептеледі. Бұл заңдар бойынша параболаның әр нүктесіне механизмнің нақты =_номQ/Q_e жылдамдығы сай болады. Бірдей  мәнді параболалардың нүктелерін қоса отырып =const кезіндегі Q-H – сипаттамасын анықтайды. Пропорционалдылық заңдары сорғының гидравликалық – г және кӛлемдік – 0 ПӘК мәндері тұрақты деп болжанып

(10)

12

алғандықтан, онда қайта есептеліп алынған параболалар механизмнің тұрақты ПӘК сызықтары болып келеді [4].

Желдеткіш үшін Н тегеуріні қысым ӛлшем бірліктерімен ӛлшенеді және оны газ кӛлемінің бірлігіне берілетін энергия ретінде қарастыруға болады. Онда пайдалы қуат келесі кӛбейтіндімен анықталады:

. HQ,

Р_тол 

ал біліктегі қуат:

,

. .

жел тол

Р HQ



жел – желдеткіштің ПӘК мәні.

Магистральда статикалық тегеурін жоқ кезінде H_cт= 0:

2.1 сурет - Желдеткіштің Q-H – сипаттамасы 2.2 Үй дайындығына тапсырма

2.2.1 Берілген номиналды жылдамдық үшін зертханалық ортадан тепкіш желдеткіштің Q-H – сипаттамасы бойынша мұғалім берген жылдамдықтар үшін жаңа сипаттамалардың есептеулерін ӛткізу.

2.2.2 Беруді дросселді әдіспен реттеу кезіндегі берудің берілген Q_з

(11)

13

мәніне дейін азайғанда дросселдеуге кететін қуат шығындарын анықтау.

2.3 Жұмыс бағдарламасы

2.3.1 Зертханалық стенд сұлбасымен, басқару элементтерімен және MICROMASTER-Eco жиілікті түрлендіргішін және стендті пайдалану ережелерімен танысу.

2.3.2 UZ түрлендіргішін асып ӛтіп Q1 қосқышы арқылы электр қозғалтқышын торапқа қосу (2.2 сурет).

2.2 сурет – Түрлендіргіш-желдеткіш жүйесінің сұлбасы

2.3.3 Стендте орналасқан SB1 түймесімен электр қозғалтқышын іске қосу және желдеткіштің ӛнімділігін реттейтін жапқыш толықтай ашық кезіндегі электр қозғалтқышы тұтынатын ток, оның кернеуі және беру датчигінің кӛрсеткіштерін жазып алу. Жапқыштың тағы үш аралық күйі үшін тағы да сондай ӛлшемдерді ӛткізу.

(12)

14

2.3.4 Q1 қосқышы арқылы, іске қосқыш КМ ӛшіріліп тұрғанда, электр қозғалтқышты түрлендіргішке қосу. ОРе түрленгішінің басқару пультінің кӛмегімен электр қозғалтқышын іске қосу және толықтай ашылып тұрған жапқыш кезінде айналу жиілігін реттей отырып 2.4.3 тармақшасының бірінші аралық күйіне сәйкес беруді орнату және аспаптардың кӛрсеткіштерін жазып алу.

Осындай сынақтарды жапқыштың тағы екі күйі үшін ӛткізу.

2.3.5 Ӛлшемдер қорытындыларына байланысты реттеудің екі әдісі бойынша электр жетегімен тұтынылатын қуатты есептеу. Үнемделген қуат мәнін анықтау. Желдеткіштің белгілі қуаты, бұрыштық жылдамдығы (2.4 тармақшасы) және ПӘК мәні бойынша есептелген сипаттамаларда жұмыстық нүктесінің орнын анықтау. Қорытындыларды жасау.

2.4 Есеп берудің мазмұны

2.4.1 Стендтің электр сұлбасы.

2.4.2 Сипаттамаларды есептеу қорытындылары, сызбалар.

2.4.3 Үнемделген қуаттың есептелуі және ӛлшеулердің қорытындылары.

2.4.4 Қорытынды.

2.5 Бақылау сұрақтары

2.5.1 Ортадан тепкіш механизмдерді атаңыз.

2.5.2 Ортадан тепкіш механизмдерінің жұмысын қандай сипаттама бойынша бағалай аламыз?

2.5.3 Желдеткіштің басқару жүйелерінің ерекшеліктері.

2.5.4 Желдеткіштің басқару жүйелерінде жиілікті түрлендіргішті қолдану артықшылықтары.

2.5.5 Желдеткішті тура қосу әдісімен қосу ерекшеліктері.

(13)

15

Әдебиеттер тізімі

1 Сагитов П.И., Алмуратова Н.К. Ӛнеркәсіп механизмдерінің электржетегі. 050718 – Электр энергетикасы мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы. – Алматы: АЭжБИ, 2009. - 59 б.

2 Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004.- 576 с.

3 Сагитов П.И. Автоматизированный электропривод промышленных механизмов. Учебное пособие.- РК, КАУ, РИЗ.- Алматы, 2006.- 85 с.

Мазмұны

1 Зертханалық жұмыс № 1. Фрезерлеу қуатын тұрақтандыру жүйесін зерттеу ... 3 2 Зертханалық жұмыс № 2. Ортадан тепкіш желдеткішті басқару

автоматтандырылған жүйесін зерттеу ... 9 3 Әдебиеттер тізімі ... 13

(14)

16

2014 жиынтықтың жоспары, реті 22

Пулат Исмаилович Сагитов Сергей Борисович Алексеев Карлыгаш Диясовна Майлыбаева

ӚНЕРКӘСІПТІК МЕХАНИЗМДЕР ЭЛЕКТР ЖЕТЕГІ

5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының студенттері үшін зерханалық жұмыстарды орындау бойынша әдістемелік нұсқаулықтар

Редактор Ж.И. Изтелеуова

Стандарттау бойынша маман Н.Қ. Молдабекова

Басуға __ __ ____ қол қойылды Таралымы 50 дана.

Кӛлемі 0,8 есептік – баспа табақ

Пішіні 60x84 1/16

Баспаханалық қағаз № 1 Тапсырыс_____. Бағасы 400 .

«Алматы энергетика және байланыс университеті»

коммерциалық емес акционерлік қоғамының кӛшірмелі – кӛбейткіш бюросы

050013, Алматы, Байтұрсынұлы кӛшесі, 126