Разработка высокоточной системы стабилизации мощности резания вальцетокарного калибровочного станка модели IK 825 Ф2

• токовая часть — блоки 43 — 44;
• скоростная часть — блоки 23 — 24;
• внутренняя обратная связь двигателя (СФ) — блок 27;

• передаточный механизм — блок 13;

• процесс резания — блоки 999,14.

    Выходы  блоков:

• скорость вращения двигателя — выход блока 24;
• ток двигателя — выход блока 44;
• мощность резания — выход блока 14.

 

    В результате моделирования были получены результаты, приведенные на Рис.6.3. — Рис. 6.9., которые приведены ниже.

    На  рисунках приведено:

• Рис. 6.3. — пуск двигателя;
• Рис. 6.4. — стабилизация расчетного варианта мощности;
• Рис. 6.5. — работа системы при увеличении коэффициента

      резания на 50%;

• Рис. 6.6. — работа системы при уменьшении коэффициента

        резания  на 50%;

• Рис. 6.7. — работа системы при уменьшении механической  постоянной времени на 10%;
• Рис. 6.8. — работа системы при уменьшении механической  постоянной времени на 20%;
• Рис. 6.9. — работа системы при уменьшении механической  постоянной времени на 30%.

Таким образом, из приведенных графиков переходных процессов можно сделать вывод, что изменение механической постоянной времени, что может случиться в результате уменьшения массы обрабатываемой детали и ее геометрических размеров, не оказывает существенного влияния на стабилизацию мощности, в то время, как изменение механических свойств обрабатываемой детали или режущего инструмента, изменение чистоты поверхности детали и так далее существенно влияют на мощность резания. При этом изменяется характер переходного процесса нарастания мощности резания. Из апериодического (рис.6.4) он превращается в колебательный (рис. 6.5) 
 

 

    

 

    Рисунок 6.3 — Переходный процесс пуска двигателя 

 

    

 

    Рисунок 6.4 — Переходный процесс стабилизации мощности. 

 

    

 

    Рисунок 6.5 — Переходный процесс стабилизации мощности при увеличении К_р на 50%. 

 

    

 

    Рисунок 6.6 — Переходный процесс стабилизации мощности при уменьшении К_р на 50%. 

 

    

 

    Рисунок 6.7 — Переходный процесс стабилизации мощности при уменьшении Т_м на 10%. 

 

    

 

    Рисунок 6.8 — Переходный процесс стабилизации мощности при уменьшении Т_м на 20%. 

 

    

 

    Рисунок 6.9 — Переходный процесс стабилизации мощности при уменьшении Т_м на 30%. 

 

    

7. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 

7.1. Выбор  объекта для сравнения 

    В дипломном проекте разрабатывалась  новая система электропривода на базе комплектного тиристорного преобразователя серии ЭПУ1-2-4347Д-УХЛ4 для привода главного привода вальцетокарного специального станка модели IK825Ф2. Электродвигатель, использующийся в комплекте, относится к серии 4П, которая в настоящее время находится в производстве. Для сравнения берем двигатель 2ПН300L. Серия 2П уже снята с производства. Питание двигателя 2ПН300L производится от комплектного тиристорного преобразователя серии КТЭУ 400/220-03222.

    Проектируемый электропривод в сравнении с  базовым имеет следующие преимущества:

• преобразователь серии ЭПУ1-2-4347Д-УХЛ4 выполнен на базе новых элементов и имеет большую надежность и более высокое быстродействие, чем преобразователь серии КТЭУ 400/220-03222;
• мощность проектируемого двигателя меньше мощности базового двигателя;
• соответственно снижены мощность вводного трансформатора и тиристорного преобразователя;
• меньшая мощность тиристорного преобразователя и относительно улучшенная схема подключения вентилей уменьшают влияние коммутационных токов тиристоров на сеть;
• использование реверсивного тиристорного преобразователя позволяет осуществлять тормозные режимы с рекуперацией энергии в сеть, для чего в нереверсивных тиристорных преобразователях необходим еще один преобразователь.

 

7.2. Расчет  капитальных затрат 

    В состав капитальных затрат по каждому  варианту входит:

• стоимость нового оборудования системы;
• стоимость резерва, если он предусмотрен;
• стоимость строительно-монтажных работ по установке и монтажу электрооборудования, в том числе и заработная плата;
• транспортные расходы по доставке оборудования;
• стоимость занимаемой площади здания;
• заготовительно-складские расходы.

    Стоимость резерва для системы тиристорный  преобразователь-двигатель составляет 30% от стоимости основного оборудования. Затраты на площадь помещения, где расположены агрегаты, транспортные и заготовительно-складские расходы принимаются соответственно 15%, 4% и 1.2% от стоимости основного оборудования. Стоимость строительно-монтажных работ для данной системы составляет 10% от стоимости основного оборудования (50% этой суммы составляет заработная плата).

    Расчет  капитальных вложений произведен в табл. 7.1 и табл. 7.2.

    Различие  в суммах капитальных вложений объясняется  разницей в стоимости оборудования. Считая, что благодаря оптимизированным системам управления, производительность станка в обоих вариантах одинакова, корректировку не делаем. 

7.3. Расчет и сопоставление эксплуатационных расходов 

    Эксплуатационные  расходы при применении той или  иной системы электропривода определяются технологической себестоимостью, состоящей из следующих статей:

• амортизационные отчисления С_а;
• расходы на потребляемую электроэнергию С_э;
• затраты на ремонт электрооборудования С_р;
• прочие расходы.

 

7.3.1. Расчет  амортизационных отчислений 

    Годовые амортизационные отчисления по каждому  варианту определяются по формуле: 

           .  ^(7.1)

 

     
 
 
 

    Таблица 7.1.  Смета на электрооборудование базового варианта 

 
 
 
 
 
 
 
 

    Таблица 7.2.  Смета на электрооборудование нового варианта 

 
 

 

    

    где Н_а - норма амортизационных отчислений;

          К - стоимость объекта в денежном измерении. 

    Принимаем усредненную норму амортизационных  отчислений равную 8%. Тогда амортизационные  отчисления по первому варианту: 

           , (7.2) 

     по  второму варианту: 

           , (7.3) 

    К амортизационным отчислениям на оборудование прибавляются отчисления на площадь, которые по первому варианту составят: 

           , (7.4)

    По  второму варианту: 

          , (7.5) 

    Полные  амортизационные отчисления для  базового варианта составят: 

          , (7.6)

    По  новому варианту: 

          , ^(7.7) 

7.3.2. Расходы  на потребляемую электроэнергию 

    Расходы на потребляемую электроэнергию определяются для каждого элемента по каждому варианту по формуле: 

          , (7.8)

где Р -  номинальная мощность объекта, кВт;

      К -  коэффициент полезного действия агрегата, доли;

      Т_эф - эффективный фонд времени работы, часы;

      К_в  - коэффициент использования по времени;

      К_м  - коэффициент использования по мощности;

      С - стоимость одного кВт*часа электроэнергии,     грн/(кВт*час). 

    Номинальная мощность для базового варианта составляет 110 кВт, для нового варианта - 70 кВт.

    Коэффициент полезного действия для обоих вариантов вычисляем как произведение коэффициентов полезного действия двигателя и тиристорного преобразователя. Для первого варианта коэффициент полезного действия будет равен 86.88%, для второго - 90.25%. Коэффициент использования по времени примем равным 0.8, а коэффициент использования по мощности по базовому варианту равен 0.62, а по новому варианту ? 0.97. Стоимость электроэнергии равна 0.16 грн/(кВт*час). Эффективный фонд времени по обоим вариантам при работе цеха в три смены и в течение 95% времени в году составляет: