ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИЦИ ЗА ПОМОЋНА КРЕТАЊА

Transcript

1 MA3 ПОМОЋНА КРЕТАЊА МАШИНА АЛАТКИ HA61 Програмске целине за лакше дефинисање програма предмета ПРО10А Машине алатке: MA1 Сага о машинама алаткама и технолошким системима; МА Главно кретање машина алатки; МА3 Помоћна кретања машина алатки; МА4 Носеће структуре машина алатки; МА5 Вођице и улежиштења машина алатки; МА6 Управљање машина алатки Студенту ће на крају овог курса остати стечено знање и елаборат са подсетником шта је још могао научити Универзитет у Београду Машински факултет Катедра за производно машинство Предмет: Машине алатке Шифра предмета: ПРО10А Статус предмета: Изборни, Професор: Милош Главоњић MA3 ПОМОЋНА КРЕТАЊА МАШИНА АЛАТКИ ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИЦИ ЗА ПОМОЋНА КРЕТАЊА Ова тема припада целини МА3 Подршка за ову тему су: Разрада теме АН-6 и давање упутства за израду петог задатка, АР-5 Урађен пети задатак, ЗЗ-5 Kонфигурисање електромеханичког преносника за помоћно кретање Други тест, ЗТ- Електромеханички преносници за помоћна кретања машина за обраду резањем Други колоквијум, ЗК- Конфигурисање помоћних кретања машина за обраду резањем Овај писани материјал који је припремљен тачно за ову тему, h_6_1_pptpdf Допунски материјал са сајта предмета и самостално прибављена литература За време лабораторијских вежби у Лабораторији за машине алатке могу да се виде и анализирају и класичне концепције преносника за помоћна кретања Повезују се параметри процеса обраде и техничке карактеристике помоћних кретања машине алатке на којој се они изводе Посматрају се само електромеханички преносници као актуелна концепција преносника за помоћна транслаторна кретања машина за обраду резањем Међу њима су изабрани и детаљније се анализирају електромеханички преносници са обртним сервомоторима и завојним вретенима и преносници са транслаторним сервомоторима Поставља се и користи процедура за избор сервомотора на основу услова под којима он треба да ради приликом позиционирања и приликом интерполације, који се описују пројектним радним дијаграмом помоћних кретања Даје се осврт и на конструкције електромеханичких преносника за помоћна кретања HA610 ПРЕДГОВОР Ови електромеханички преносници саставни су део нумерички управљаних машина алатки Зато имају два режима рада, као и машине на којима су Један је режим позиционирања, а други режим интерполације, односно, обраде Сервомотор за такве осе бира се тако да задовољи два критеријума истовремено: да има довољно велики момент за убрзавање и да има довољно велики момент за трајан рад Допунски услови за момент сервомотора односе се на пригушење у преноснику и на спречавање прегревања мотора Пригушење у преноснику сматра се добрим ако се троши задовољавајуће велики момент на савладавање трења и довољно мали момент на та трења и ношење тежине покретних делова преносника Ова тема обухвата део могућег тумачења електромеханичких преносника за помоћна кретања На пример, на: Преноснике са обртним сервомотором више него на преноснике са транслаторним Преноснике у којима је актуатор рециркулационо завојно вретено пре него зупчаник са зупчастом летвом Приближну процедуру за избор мотора као у Z51, када је лакше изабрати мотор за и за режим интерполације, али и на детаљнију, каква је примењена на АР-5 и ЗЗ-5 Програмом предмета обухваћене су следеће теме: 9 Електромеханички преносници за помоћна праволинијска кретања Структура Класификација 10 Електромеханички преносник за помоћно праволинијско кретање Избор обртног сервомотора Овај подсетник има следећа поглавља: а) Поглавље у којем је поставка одговора на питање број 9: HA611 Електромеханички преносници за помоћна праволинијска кретања (EMPPPK) Структура Класификација b) Групу поглавља у којима је поставка одговора на питање број 10: HA61 Електромеханички преносник за помоћно праволинијско кретање (EMPPPK) Избор обртног сервомотора (SM) Приближна процедура; HA613 Електромеханички преносник за помоћно праволинијско кретање (EMPPPK) Избор транслаторног сервомотора; HA614 Једноставни примери избора сервомотора и HA615 Електромеханички преносник за помоћно праволинијско кретање (EMPPPK) Избор обртног сервомотора (SM) Детаљнија процедура c) Поглавље HA616 Разрада АР-5 теме АН-6 и упутство за израду петог задатка, ЗЗ-5 Овај документ је компактан и намењен је за школске потребе Његово тумачење ваља почети тек када се има довољно времена Најбоље је то чинити уз помоћ инструктора и у целом окружењу припремљеном за предмет Машине алатке У Београду, марта 011 године h_6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна 1 од укупно страна 10

2 ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИЦИ ЗА ПОМОЋНА КРЕТАЊА У радној недељи VIII завршавају се АН-6, АР-5 и З3-4 Тако су, по плану рада у недељи VIII: (1) АН-6 Електромеханички преносници за помоћна кретања У оквиру ове теме припремају се одговори на следећа три питања, планирана за усмени испит: 9 Електромеханички преносници за помоћна праволинијска кретања Структура Класификација 10 Електромеханички преносник за помоћно праволинијско кретање Избор обртног сервомотора Одговори на ова питања дају се на часовима планираним за АН-6, њих два у радној недељи VIII Они су и припрема за други тест (ЗТ-) и за усмени испит На ову тему састављен је и (домаћи) задатак ЗЗ-5 Kонфигурисање електромеханичког преносника за помоћно кретање () АР-5 Упутство за израду петог (домаћег) задатка, ЗЗ-5 Kонфигурисање електромеханичког преносника за помоћно кретање Овим се врши разрада теме АН-6 На основу упутства за израду петог (домаћег) задатка припрема се и једна тема која може бити на другом колоквијума (ЗК-), али и на трећем (ЗК-3), по избору студента У припреми за израду (домаћих) задатака и задатака на колоквијумима ЗК- и ЗК-3 ваља користити и урађени задатак Z51 са сајта предмета о избору обртног сервомотора за електромеханички преносник за помоћно кретање HA611 ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИЦИ ЗА ПОМОЋНА ПРАВОЛИНИЈСКА КРЕТАЊА (EMPPPK) СТРУКТУРА КЛАСИФИКАЦИЈА Ако је електрични део овог преносника обртни сервомотор (SM), онда је механички део преносника (PPK) обично једноставан преносник са паром зупчаника, са зупчастим каишним паром, али и без њега Актуатор (A) тада је обично рециркулационо завојно вретено (ZV), али може бити и зупчаник у спрези са зупчастом летвом, S611 Ако је електрични део транслаторни сервомотор, онда механички део (PPK) и актуатор (A) нису потребни Према томе, електромеханички преносници за помоћна праволинијска кретања могу бити са обртним и са транслаторним сервомоторима Актуатори уз обртни сервомотор обично су рециркулационо завојно вретено и зупчаник са зупчастом летвом Некада су обртни сервомотори били са четкицама и на једносмерну струју, а сада су без четкица и са електронском комутацијом Некада су регулатори за управљање (обртних) сервомотора били аналогни, а сада су дигитални ) EMPPPK са завојним вретеном b) EMPPPK са зупчастом летвом Легенда: SM: сервомотор, РРК: преносник за помоћно кретање, K: клизач, V: вођица, ZV: завојно вретено, А: актуатор, М М момент сервомотора, n M : број обрта сервомотора, ϕ M : угао обртања сервомотора, v s : брзина помоћног кретања, h: ход, t: време S611 Типичне структуре EMPPPK са обртним сервомотором У овим преносницима потребно је да клизач K оствари прописану брзину v s (t) на прописаном ходу h(t) да би се тако стекли услови за слагање кретања у обради неке површи Обртном сервомотору (SM) се за ту прилику управља и брзином бројем обрта n M (t) и углом ϕ (t), а транслаторном се управља брзином и ходом актуаторског дела, директно спојеног са клизачем K вођице Завојна вретена су рециркулациона па се могу занемарити губици у њима и њиховим улежиштењима када се врши упрошћавање конфигурисања једног оваквог електромеханичког преносника Када је вођица клизна доминатни су губици од трења на таквој вођици На котрљајној вођици могуће је трење и занемарити Позиционирања се врше у етапама τ,τ 8 и τ 10, све по пројектном радном дијаграму са h6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна од укупно страна 10

3 MA3 ПОМОЋНА КРЕТАЊА МАШИНА АЛАТКИ S41 То су краткотрајне етапе, по правилу без оптерећења из процеса обраде У њима је зато могуће SM оптеретити вршним оптерећењем знајући да оно треба да траје око 01s У етапамаτ 6 и τ 8 у оптерећење осе урачунате су и силе из процеса обраде које стварно постоје само у етапи τ 7 Таква претпоставка уводи резерву у избору сервомотора за трајни рад, али је не треба користити и као критеријум за избор сервомотора за режим позиционирања По томе се режим позиционирања посматра као контролно краткотрајно вршно оптерећење, које се користи да се провери да ли SM, који може да трајно носи ефективно оптерећење из пројектног радног дијаграма, наилази на несавладива вршна оптерећења, иако су она већ урачуната у ефективно оптерећење Карткотрајна вршна оптерећења по правилу имају мали удео у ефективном оптерећењу За потребе ове анализе довољно је знати вучну карактеристику SM За обртне SM то је M M ( n M ), за транслаторне FM ( v M v s ), S61 По пројектном радном дијаграму са S41 SM позиционирање започиње из мировања ( v = 0 ) и достиже пуну брзину ( n или ) са којом преносник за помоћно кретање добија s M mx v M mx брзину v за позиционирање Време тог убрзавања ( t ) мора бити испод Δt, ако се рачуна са sp M Δ t вршним оптерећењем SM, моментом за обртни, или силом за транслаторни SM, по дефиницији, има управљану брзину, али не и вучну карактеристику То значи да ће MM, односно FM бити последица оптерећење којем је мотор изложен Ако се програмирана брзина остварује под оптерећењем мањим од вршног (, или ), онда оно може трајати дуже од Δt Ако је још то M Δ t F Δt оптерећење мање од, за обртни SM, односно, од F за транслаторни, онда таквом опретећењу M0j 0 сервомотори могу бити изложени неограничено дуго Те две карактеристике такође су познате, свака за свој сервомотор Тако, за обртни SM, S61), дозвољено трајно оптерећење зависи од: Дозвољеног загревања SM, Δ T j Обично се налазе подаци за ΔT1 = 60 K и ΔT = 100 K Дозвољеног ограниченог трајања тог оптерећења, S Обично се налазе подаци за S 1 (100K), што значи да мотор може да ради трајно под тим оптерећењем и загревањем до 100K Алтернативно, подаци се дају за загревања до 60K За режим S 3 = p% мотор може да ради p[%] од расположивог времена са тим моментом (p = 5; 30; 60%) F Δt b) Параметри и карактеристике ) Параметри и карактеристике обртног SM транслаторног SM J M [kgm ]: момент инерције ротора мотора; P M [kw] (I M, U M ): снага напајања мотора; Δt [ms]: трајање вршног оптерећења; M Δ t, или F Δt : вршне карактеристике; n M mx или v M mx : брзине SM у позиционирању (BH); P: примар; S: секундар S61 Уобичајени подаци о SM довољни за проверу ношења вршног оптерећења h_6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна 3 од укупно страна 10

4 ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИЦИ ЗА ПОМОЋНА КРЕТАЊА Свака од карактеристика (S, Δ ) обртног SM почиње припадајућим моментом M kоји мотор има T j док мирује под условима (S, ΔT j ) Када треба изабрати SM за режим позиционирања, онда треба израчунати његово вршно оптерећење по пројектном радном дијаграму, S411 и S41 и наћи SM који га може носити Основно оптерећење потиче од инерције покретних маса које треба убрзати тако да се на клизачу K постигне брзина У широј анализи може да се посматра и убрзавање и у етапи τ 6, иако је тада v sr < v sp v sp резерву и за ту ситуацију, за случај да се она деси, зато што је оптерећење од процеса ту ипак урачунато, да би SM имао HA61 ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИК ЗА ПОМОЋНО ПРАВОЛИНИЈСКО КРЕТАЊЕ (EMPPPK) ИЗБОР ОБРТНОГ СЕРВОМОТОРА (SM) ПРИБЛИЖНА ПРОЦЕДУРА Овде ће се посматрати само преносници са рециркулационим завојним вретеном и у убрзавању Елементи оваквог преносника показани су на S613) Без велике грешке може се ставити и μ 0, μ 0 (ZV је рециркулационо, PPK је једностепени) Уобичајени редослед у таквој школској p процедури избора обртног сервомотора је: Израчунати оптерећења клизача K за време позиционирања, S613) По пројектном радном дијаграму прописана је v s (t) Ако се посматра етапа τ, или нека њој слична, онда у том оптерећењу не учествује процес обраде У етапи τ 6, или њој сличној, процес учествује и треба га урачунати ако се одлучи да се анализирају и такве етапе oj zv ( G sn α + μg cos α + F ) o 1 1 μ f hzv MMμ π ) Модел типичног електромеханичког преносника за b) Упрошћени модел за израчунавање праволинијско помоћно кретање укупног времена убрзавања SM сервомотор; PPК (механички) преносник за помоћно кретање; Z 1, преносни елементи у PPK, ZV завојно вретено; A актуатор; укупни момент инерције редукован на осу SM, M 300, M 00 расположиви J Σ момент SM за брзи ход, према врсти SM; M расположиви момент мотора за убрзавање за ; μ zv коефицијент трења на ZV; P μ коефицијент трења у PPK S613 Електромеханички преносник за помоћно праволинијско кретање са обртним сервомотором Израчунати вучну силу Q M од сталних оптерећења клизача K која не зависе од брзине У етапи τ довољно је тачно ако се постави QM = μgcosα1+ G0snα1, не рачунајући утицај вођице прецизније од тога, или, да се постави QM = μgcosα1+ G0sn α 1 + Fμf У етапи τ 6 ваља израчунати Q M као вучну силу на вођици на којој клизач (K) носи тежину G и силе од процеса Ако није M Δ t константан до n M mx, онда тај део карактеристике треба прерадити у део по део константну ( M над n Δ, = 1,, где је M средња вредност ( sp [m/mn] h zv ) ( z z ) M Δ t над Δ n Δn, S613b)) Ту је 1 nmmx [mn ] = v [m] = d d 1, где је h zv корак завојног вретена (ZV), d z1 и d z су кинематички пречници зупчаника Z 1 и Z Осредњену карактеристику M Δ t умањити за M Mμ да би се добио остатак те карактеристике за савладавање инерције покретних маса, S613b) h6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна 4 од укупно страна 10

5 MA3 ПОМОЋНА КРЕТАЊА МАШИНА АЛАТКИ Израчунати моменте инерције клизача (K), завојног вретен (ZV) и оба зупчаника (Z 1 и Z ) и редуковати их на осу I SM, S614 Тако, по закону о одржању енергије, за K je 0 5mv s = 0 5J m,ii ωii ; ωii = π nii 30 ; v s [m/s] ( [mn ] 60) 1 = nii hzv [ m] и J m, II = m( hzv π ), што је редукована инерција K на ZV ZV, Z1 и Z су ваљци Моменти инерције им се израчунавају као н S614c) Редукција инерције J, са вретена II, на J, на вретену I полази од одржања кинетичке 0 II II II, I I енергије на I и II: 5JIIω = 05J ω ; ω II = ω I ; = d z d z1 Отуда се редукција врши са квадратом преносног односа, S614b) За одабрани SM узима се момент инерције J M његовог ротора из таблице његових параметара После тога се израчуна укупно инерционо оптерећење Ј Σ мотора у току позиционирања: II I ( J z + J zv + m( hzv ) ) = J M J Σo J Σ = J M + J z1 + π +, где је J Σ o укупни момент инерције без момента инерције (ротора) SМ J mii = ( [ m] π ) m h zv ni d = = n d II z z1 II, I = JII а) Редукција K ZV b) Редукција ZV I c) Момент инерcије ваљка S614 Поставка приближног израчунавања у избору обртног сервомотора за позиционирање J J o d / = 0 πρ ( πρ L) r dr = d L Израчунати време убрзавања t одабраног SМ од 0 до n Mmx под задатим оптерећењем Тај SМ сматрати употребљивим за ово позиционирање ако је t 01 s У супротном, тражити јачи SМ, ако је t 01 s, или слабији, ако је t много мање од 01 s Израчунавање t своди се на израчунавање t, која sе потроше да sе SМ убрза за Δn, S13b): JΣ ωm = M, J ΣΔω M = M t ; Δω = π Δ 30 ; t = J Σ Δn 955M ) ; π Укупно време убрзавања је: M n t t = ( J 955) Δn M = Σ ( HA613 ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИК ЗА ПОМОЋНО ПРАВОЛИНИЈСКО КРЕТАЊЕ (EMPPPK) ИЗБОР ТРАНСЛАТОРНОГ СЕРВОМОТОРА Овакав EMPPPK нема конверзију обртног кретања у праволинијско, па ни елементе за то Како је још вођица у овом преноснику обично котрљајна, зато што транаслаторни SМ омогућава велике брзине v s, а нема велике вучне силе, то се онда оптерећење клизача К, S411, може сматрати оптерећењем SМ, занемарујући губитке на таквој вођици Проверавају се вршно и трајно оптерећење Провера вршног оптерећења транслаторног SМ обично има овакав ток: Израчунати инерционо оптерећење клизача К за време позиционирања у етапи τ, или некој њој сличној, у којој је потребна максимална вучна сила У етапи τ је: F n = m = mv sp τ Израчунати вучну силу Q M од осталих оптерећења која не зависе од брзине v s, као и за обртни SМ У ову вучну силу урачунати и оптерећење из процеса када се анализира етапа τ 6, или нека њој слична У етапи ( ) τ је: ( cos ) QM = μ G α1+ Fp + F μ f + tggsnα1, а у етапи τ 6 додаје се μ Rb + Rn + R s, док је = v sr τ 6 Ако је транслаторни SМ синхрони онда постоји привлачна сила F, које иначе у том износу нема у асинхроним транслаторним SМ p Наћи погодан транслаторни SМ тако да његова расположива вучна сила ( F M mx, S61b) на брзини v = v sp буде већа од укупне силе у посматраној етапи На пример, у етапи τ укупна M mx сила је F = F + Q M n M h_6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна 5 од укупно страна 10

6 ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИЦИ ЗА ПОМОЋНА КРЕТАЊА Према томе, када се нацрта пројектни радни дијаграм посматране осе зна се у којој етапи се појављује вршно оптерећење Треба очекивати да се у етапама сличним етапи τ појављује вршно оптерећење у позиционим кретањима, а у етапи τ 6 вршно оптерећење оса које се користе у процесу обраде Провера трајног оптерећења транслаторног SМ обично има овакав ток: Из пројектног радног дијаграма посматране осе помоћног кретања преузети ефективну вредност силе у правцу кретања, R xef Наћи погодан транслаторни сервомотор тако да његова расположива вучна сила ( F 0, S61b) до брзине vmmx vsp буде већа од ефективне силе у посматраном пројектном радном дијаграму Свакако је потребно да одабрани транслаторни SМ задовољи и захтеве вршног и захтеве трајног оптерећења којем је изложен HA614 ЈЕДНОСТАВНИ ПРИМЕРИ ИЗБОРА СЕРВОМОТОРА Пример први Избор обртног сервомотора: Изабрати погодан обртни SМ за позиционирање у етапи у EMPPPK када је познато: v sp =15m/mn; m=400kg; μ=0; G=4kN; α 1 =90 ; tg=05; ZV: τ d zv =10mm; l zv =1m; h zv =10mm; ρ zv =8000kg/m 3 ; Z : b z =30mm; ρ z =ρ zv ; Z 1 : d z1 =60mm; b z1 =b z ; ρ z1 =ρ zv ; τ = 0 1s, по дефиницији; F 0 ; 0 μ f F p У овој етапи нема сила од процеса обраде Још је, по задатим подацима: =, G = t G = kn и ( α1 μ α1 μ μ ) ( π ) M = t Gsn + Gcos + F + F h / 16 Nm Моменти инерције ZV, Z 1 Z, као ваљака, Mμ g f p ZV 4 3 износе: J zv = π kgm ; J и kgm z J z И овде се види ефекат пречника ваљка на његов момент инерције: Z има момент инерције скоро као ZV које је дугачко 1m Момент инерције клизача масе m, редукован на осу ZV, 3 ( ) износи: J m, II = (π ) kgm Ако је постављен критеријум t = τ = 0 1s и ако би постојао SМ са M Δ t = const и Δt > 0 1s, онда би било nm mx ( ) = 3000 mn -1, Δ n 1 = nm mx и M бар колико ( J Δn ) ( 955t ) 9 4 Nm Дакле, треба тражити SМ који има M t = const бар 1 Σo 1 = до 3000 mn -1 и да буде M > 94 Nm да би се имала резерва и за J, који није урачунат у и за M Такав SМ може бити неки за који је = 0 3 Mμ Sа овим SМ било би: Δt J = J + J Σ M Σo 4 Δt s, M M ( ) 3 M o Δ g 4 J Σ o 4 Δt 4 o S1,100K = 16 Nm, = 6 10 kgm = kgm и M = Nм Са овим сервомотором 1 = 3 t 1 би време убрзавања било t = = ( ) ( ) s < 01s Ово се може сматрати коректним избором: овај SМ може да носи терет позиционирања укупно 03s, а оно траје само = < 01s t Ваља уочити и ове детаље: Тежиште клизача К вероватно није у равни (X,Y) вођица и, вероватно, G има неки момент око оса Y и Z То онда ипак изазива неки утицај трења на вођици, а он овде није урачунат Pо моделу би та сила трења била μg cosα1, али је овде α 1 = 90 Инерциона сила вероватно има неки момент око оса Y и/или Z, а то би опет изазвало неки утицај трења на вођици Овај модел то не урачунава, него само инерциону силу у правцу осе X вођице Прави утицај инерције урачунава се преко момента инерције J mii, Ако би се посматрали почетак радног хода посматране осе (RH са S41, етапа τ 6 ) и брзина радног хода од v sr = 3 m/mn, онда би мотор морао имати максимални број обрта од: nm mx = (3 001) = 600 mn -1 Резерва момента SМ ( M P ) за силе из процеса износи ( 955) ( ) ( ) ( ) M = M M J n t = 114 Nm Са овим P 300 Mμ Σ Mmx моментом би се на клизачу (К) могла остварити сила у правцу осе X вођице од 114 π N, што је свакако солидна резерва да се етапа τ може сматрати вршним оптерећењем овог SМ Подразумева се да губици на завојном вретену, у његовим лежајевима и у преноснику за помоћно кретање нису урачунати као мале величине у односу на оптрећење од процеса Овим рачуном биран је сервомотор само за етапу са позиционирањем J M h6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна 6 од укупно страна 10

7 MA3 ПОМОЋНА КРЕТАЊА МАШИНА АЛАТКИ Пример други Избор транслаторног сервомотора: Изабрати погодан транслаторни SМ за позиционирање у етапи τ у EMPPPK када је познато: v = 80 m/mиn; m = 100 kg; μ 0 (вођица котрљајна); α = 0 (погодна концепција да се SМ не оптерећује са G ); = 0 (SМ да буде 1 асинхрони); Δt = 01s И у овом случају убрзавање треба да траје 01s Оса се посматра само као позициона, па је у овој етапи мотор изложен вршном оптерећењу По подацима за ову етапу је убрзање = τ = m/s Дакле, овај преносник треба да има убрзавање са убрзањем v sp ( ) 33 већим од 1g То га сврстава у брзоходне Даље је: F = = 1333 N; Q = = 0 (вођица је хоризонтална котрљајна, SМ нема привлачну силу, n sp o F p је постављено на нулу по услову задатка) Према томе, укупна сила је FM = = 1333 N, а треба да се оствари до брзине мотора од 80 m/mn За ову прилику довољан би био транслаторни SМ са следећим параметрима по S61b): v m/mиn и F mx 1333 N MF mx 80 M HA615 ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИК ЗА ПОМОЋНО ПРАВОЛИНИЈСКО КРЕТАЊЕ (EMPPPK) ИЗБОР ОБРТНОГ СЕРВОМОТОРА (SM) ДЕТАЉНИЈА ПРОЦЕДУРА Основни модел за ову процедуру показан је на S613 Посматра се само електромеханички преносник са обртним сервомотором и рециркулационим завојним вретеном Пројектни радни дијаграм се одређује по модели са S411 Користе се и ове ознаке у детаљнијој процедури: η z степен корисности преносника за помоћно кретање, РРК ηzv степен корисности споја у рециркулационој навртки ρ угао трења у рециркулационој навртки α угао нагиба завојнице рециркулационог вретена = d d преносни однос у РРК z z1 MMR момент мотора потрошен на процес обраде MM μ момент мотора потрошен на губитке од трења, или, на губитке који не зависе од брзине осе F μ f MM μ 1 момент мотора потрошен на савладавање трења на вођици Q μ 1вучна сила потребна да се савлада трење на вођици MM μ момент мотора потрошен на фиксну силу трења ван вођице, на заштити вођица и слично MM μ 3 момент мотора потрошен на трење у лежиштима завојног вретена μlzv коефицијент трења у лежиштима завојног вретена FLZV сила у лежиштима завојног вретена, која је меродавна за израчунавање губитака на трење и у коју се урачунава и преднапрезање завојног вретена ако оно има два лежишта δf фактор за израчунавање F LZV За школске потребе овде је одабрано да буде FLZV = δffg δl фактор за израчунавање пречника dl трења у лежајевима завојног вретена За школске потребе овде је одабрано да буде dl = δldzv MMG момент мотора потрошен на тежину покретних делова на нагнутој оси MMD момент мотора потрошен на дисипацију, процес обраде и тежину покретних делова MMP момент мотора расположив за позиционирање, M 00, или M 300 MMU момент мотора који је расположив за убрзавање осе m маса транслаторно покретних делова преносника Детаљнија процедура обично тече овако: Израчунати момент мотора потрошен на процес обраде: M = R h ( π ηη ) Оријентација за MR s ZV z zv степен корисности η z је: 095 до 097 за једностепени зупчасти каишни преносник; 09 до 095 за једностепени зупчасти преносник; 088 до 094 за једноставнији планетарни преносник; 085 до 09 за циклоидни преносник итд Оријентација за степен корисности η је: η = tgα tg( α + ρ), или, ηzv = ( hzv /( πdzv )) tg( rctg( h zv /( πd zv ) + ρ) Оријентационо, он износи од 08 до 096, већ према томе да ли је завојно вретено ваљано, или брушено Угао трења је око 0 степена zv zv μ h_6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна 7 од укупно страна 10

8 ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИЦИ ЗА ПОМОЋНА КРЕТАЊА Израчунати момент мотора потрошен на трења у преноснику, MMμ MMμ1 MMμ M M μ3 = + + Оријентација за коефицијент трења на вођици је: око 018 са спој сивог лива по сивом ливу, око 01 за вођицу од сивог лива и облогу од епоксидне смоле на клизачу и око 006 за вођицу од сивог лива и уметак од тефлона на клизачу Коефицијент трења μlzv у лежиштима завојног вретена може да буде од 0003 до 0005 Фиксна сила трења на покривци вођица од лима обично износи око 180 N/m ако је покривка широка до 1 m, око 0 N/m ако је покривка широка m итд Појединачно, компоненте момента трења овде су: MMμ1 = Qμ1 hzv ( π ηη z zv), где је Qμ1 = μ( Gcos α1+ FP + Rn + Rb), са унетим силама које постоје; MMμ = Fμfhzv ( πηη z zv) и MMμ3 = μlzvflzvdl ( η z) Израчунати момент мотора који се троши на држање тежине покретних делова преносника: M = t Gsn α h ( πη η ), где је G = mg MG g 1 zv z zv Израчунати укупни момент дисипације: MMD = MMR + MM + MMG Израчунати момент мотора који преостаје за убрзавање преносника: MMU = MMP MMD Поставити допунске услове за обезбеђивање стабилног рада преносника и за спречавање прегревања мотора Препоручује се да момент трења задовољи ове услове: 005M M 01M, где је M0 = M0j трајни момент мотора са S61 и то за Δ T = 100 К Тада 0 Mμ 0 се очекује да ће пригушења у преноснику бити довољно за његов стабилан рад Још се препоручује да буде MMG + MMμ 03 M0, да се мотор не загрева превише носећи тежину покретних делова и савладавајући трења Применити део приближне процедуре по којем се израчунава време убрзавања осе, или по коме се израчунава неки параметар преносника, ако се зна време убрзавања, користећи момент M Рад преносника у трајном режиму своди се на коришћење ефективне силе μ Rxef MU из пројектног радног дијаграма да се одреди потребан трајни момент мотора M 0 6) Дискусија Биће урађена на часу За увежбавање овде ће бити урађен један пример у АР-5 и то по детаљнијој процедури, а онда и задат пети (домаћи) задатак, који треба решити по тој процедури HA616 РАЗРАДА АР-5 ТЕМЕ АН-6 И УПУТСТВО ЗА ИЗРАДУ ПЕТОГ ЗАДАТКА, ЗЗ-5 1) Поставка проблема Потребно је одабрати сервомотор за један електромеханички преносник за транслаторно помоћно кретање за које је већ раније урађен пројектни радни дијаграм (у ЗЗ-3) У овом случају се додају остали потребни подаци и треба применити детаљнију процедуру за овај избор Од свих оваквих преносника задатак обухвата само преноснике са завојним вретеном као актуатором Приликом бирања мотора треба проверити да ли он може да краткотрајно носи вршно оптерећење и да ли трајно може да носи прописано ефективно оптерећење из пројектног радног дијаграма Ова друга провера је једноставна Своди се на проверу да ли мотор има момент са S61 довољан да савлада ефективно оптерећење по пројектном радном дијаграму ) Уобичајена поставка задатка ЗЗ-5 За овај задатак користити поставку за (домаћи) задатак 33-3, датој у Т414 и остале податке дате у Т611 Потребно је: а) Поставити критеријум за избор сервомотора за убрзавање у задатој етапи и то тако да време убрзавања буде колико траје та етапа по Т414, или 01s, колико је уобичајено, или колико је задато као t у Т611 b) Одредити границе за момент сервомотора у којима се он неће превише грејати и у којима ће преносник имати довољно пригушење c) Поставити критеријум за избор сервомотора за трајни рад 3) План рада Примениће се детаљнија процедура за избор обртног сервомотора за преносник са завојним вретеном као актуатором Детаљније ће се размотрити услови рада сервомотора за време убрзавања на почетку позиционирања, у задатој етапи τ По тој процедури детаљније се израчунава момент мотора који се троши на губитке у преноснику који не зависе од брзине клизача Обично се та процедура спроводи следећем редоследу: Евидентирати да не постоји оптерећење сервомотора од процеса у етапи τ па да је M MR = 0 Израчунати компоненте укупног момента мотора потрошеног на губитке од трења M 0j h6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна 8 од укупно страна 10

9 MA3 ПОМОЋНА КРЕТАЊА МАШИНА АЛАТКИ Израчунати укупни момент мотора утрошен на трење, MM μ Израчунати утрошак момента мотора на држање тежине покретних елемената преносника, M MG Израчунати укупни момент мотора потрошен на све губитке у преноснику који износи: M = M + M + M MD MR Mμ MG Поставити услове за момент мотора тако да се мотор не прегрева и да преносник има довољно пригушење Израчунати укупни момент инерције покретних елемената преносника редукован на осу мотора У то урачунати и задати момент инерције ротора мотора ( J M ) дат у Т611 Израчунати моменте мотора ( M MU ) потребне за убрзавања која треба да трају како је задато у Т611 Израчунати моменте мотора ( M Δ T,S61а)) које мотор треба да има за свако од назначена три убрзавања посебно Т611 Друга група података за домаћи задатак ЗЗ-5 Прва група података дата је у Т414 за ЗЗ-3 Густина свих покретних елемената осе је ρ = 7800 kg/m 3 Ознаке: 15е-4 је исто са 15*10-4, је модул зупчаника у РРК, а b је њихова ширина Може се сматрати да је d спољашњи пречник ZV Структура података J M [kgm ] m 0 [mm] b [mm] z 1 z η z zv m 0 l zv [mm] d zv [mm] h zv [mm] t [s] η zv μ LZV δ F δ L Етапа ρ [kg/m 3 ] Групе МА11 и МА1 15е τ Групе МА1 и МА 0е τ Групе МА13 и МА3 18е τ АР-5 19е τ Примедба: Подаци су припремљени за детаљнију процедуру избора обртног сервомотора за електромеханички преносник за помоћно кретање са завојним вретеном и једним зупчастим паром 4) Решење задатка АР-5 Израчунавање је рутинско Спроводи се по постављеном плану Резултати су следећи: M MR = 00 зато што у датој етапи τ нема оптерећења од процеса То је први момент који не зависи од брзине и сматра се дисипацијом у преноснику у односу на убрзавање које је основна активност у датој етапи Момент мотора, утрошен на трење на вођици, је MMμ1 = Qμ1 hzv ( πηη z zv) = Nm, где је укупна вучна сила на завојном вретену за савладавање тог трења Qμ1 = μ( Gcos α1+ FP + Rn + Rb) и износи 95 N Момент мотора, утрошен на фиксну силу трења, је MMμ = Fμfhzv ( πηη z zv) и износи Nm Момент мотора, утрошен на трење у лежишту завојног вретена, израчунава се као MMμ3 = μlzvflzvdl ( η z) и износи Nm, где је примењена већ описана претпоставка да је сила у лежишту главног вретена FLZV = δffg = δftgmgsnα 1 и она износи N Пречник трења у лежишту је dl = δldzv = 0065 m Степени корисности завојног вретена (ZV) и преносника (РРК) нису израчунавани, него су дати у Т611 Укупни момент мотора утрошен на трење је MMμ = MMμ1+ MMμ + MMμ3 = Nm По овој вредности се види да је удео ових губитака мали, или, да детаљнија процедура не даје битна побољшања тачности израчунавања h_6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна 9 од укупно страна 10

10 ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИ ПРЕНОСНИЦИ ЗА ПОМОЋНА КРЕТАЊА Момент мотора, који се троши на држање тежине покретних делова преносника, износи M = t Gsn α h ( πη η ) = Nm MG g 1 zv z zv Укупни момент мотора потрошен на све губитке у преноснику је MMD = MMR + MMμ + MMG и износи Nm Први услов за момент мотора је да пригушење у преноснику буде задовољавајуће Он се своди на 005M0 MM 01M0 Одавде се закључује да трајни момент треба да задовољи следеће услове: μ M0 M 005 = Nm и M0 M 01 = Nm Други услов је да се M μ мотор не греје превише од сталног оптерећења Он се своди на MMG + MM 03 M0 Одавде M μ следи да треба да буде M0 ( MM + MMG) 03 = Nm Укупни момент инерције је J = J + J + J + J + m( h ) задато у Т611 инерције су: J M μ ( z zv zv ) = J M J o Σ M z π За мотор је = kgm Зупчаници и завојно вретено су ваљци Њихови моменти 3 J kgm Z1 = , J = kgm, инерције клизача, редукован на завојно вретено, износи момент инерције J kgm Σ = Z J mii J ZV μ Σ = kgm Момент 4 kgm, Отуда је укупни Моменти мотора ( M MU ), потребни за убрзавања која треба да трају како је задато у Т611 За свако од тих убрзавања важи: t = J Δ n (955 M), M = J Δ n (955 t ), M = M M Сматра Σ се да је мотор мировао пре почетка убрзавања и да има константан расположиви момент MU Σ MU MP MD Задата брзина позиционирања износи 15 m/mn (Т414) Преносни однос у РРК износи = Зато мотор мора да се убрза на број обрта nm = Δ n = vsp hzv = 500 mn -1 Ako je t = τ онда је потребан момент мотора за убрзавање M MU = Nm Ако је време убрзавања колико је задато у Т611, t = 008 s, онда је M MU = Nm Ако је t = 01s, колико је уобичајено, онда је M MU = Nm Потребни моменти мотора M MP треба да буду MMP = MMD + MMU Ако је t = τ онда је потребно да буде M = Nm Ако је = 008 s онда је M = Nm Ако је t = 01s онда је MP t M MP = 8450 Nm На крају се може одредити колики момент мотор треба да има у трајном раду Довољно је на клизачу увести ефективно оптерећење Са њим треба израчунати потребну вучну силу после анализе вођице За ту приближно ефективну вучну силу Q треба израчунати потребни момент мотора MMef = Qef hv /( π ηη z zv ) За те услове мотор је прилагођен ако је M0 MMef и ако тај његов трајни момент задовољава услове за пригушење у преноснику ( M Nm) и за спречавање прегревања мотора ( M Nm) То није предмет овог (домаћег) задатка јер би то подразумевало укључивање и идентификације вођице детаљније него у избору мотора за режим позиционирања Резултате ваља уредити таблично То је урађено у Т61 Ознаке су као у тексту Рачун је детаљан Т61 Резултати решавања задатка АР-5 Ознаке: ζ за услове пригушења, G за услове грејања M MR [Nm] Q μ 1[N] MM μ 1 [Nm] MM μ [Nm] F LZV [N] d L [m] MM μ 3 [Nm] MM μ [Nm] M MG [Nm] M MD [Nm] M0mnς [Nm] M0mxς [Nm] M 0mnG [Nm] J mii, [kgm ] d z1 [mm] d z [mm] е πρ 3 J z1 [kgm ] J z [kgm ] J zv [kgm ] J Σ [kgm ] t 1[s] t [s] t 3 [s] е е τ = 0 s M MU1[Nm] M MU [Nm] M MU3 [Nm] M MP1 [Nm] M MP [Nm] M MP3 [Nm] = dz dz1 Δ n [mn -1 ] Примедба: На часове АН-6 и АР-5 треба доћи са копијама материјала који је за тај дан припремљен: Ово упутство и копија решења задатка Z51 са сајта предмета MP ef 0 M Δ T h6_1_pptpdf НА-6 и АР-5 Разрада питања 9 и 10 Страна 10 од укупно страна 10