Содержание
Предыдущий § Следующий

23.2. Высокомоментные двигатели постоянного тока для электроприводов подач металлорежущих станков

23.2.1. Общие технические требования

Высокомоментные двигатели находят широкое применение в тиристорных и транзисторных электроприводах и прежде всего — в приводах подач металлорежущих станков. Использование в конструкции таких двигателей высокоэнергетических постоянных магнитов по сравнению с электромагнитным возбуждением обеспечивает высокие значения углового ускорения в переходных режимах работы; равномерный ход при малых частотах вращения; способность выдержать большую перегрузку по току без размагничивания магнитной системы; относительно большую тепловую постоянную времени и возможность установки двигателей в механизмах подачи станков непосредственно на ходовой винт.

Общие технические требования к двигателям регламентируются ГОСТ 25778-83, а также СТ СЭВ 3773-82.

По устойчивости к внешним воздействиям электроприводы предназначаются для работы на высоте над уровнем моря не более 1000 м, при температуре окружающего воздуха для электродвигателя и тахо-генератора от 5 до 40 °С, при максимальной относительной влажности воздуха 80% при температуре 30 °С, в невзрывоопасной окружающей среде, не содержащей агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, в закрытых стационарных помещениях при отсутствии непосредственного воздействия солнечной радиации. Двигатели должны выдерживать вибрацию до 60 Гц при ускорении не более 9,81 м/с2.

Длительный момент двигателей А/_До, Н-м, при скорости, равной нулю, соответствует значениям следующего ряда: 0,35; 0,47; 0,7; 1,0; 1,3; 1,7; 2,3(2,1); 3,5; 4,7; 7,0; 10; 13; 17; 23(21); 35; 47; 70; 100; 130; 170. В зависимости от назначения двигателя допускаются следующие максимальные частоты вращения:

М_до, Н ■ М                              "тах> Об/мИН

I                II

0,35-7...... 2000           3000

10-100...... 1500           2000

100-170..... 1000           2000

Электроприводы в переходных режимах должны допускать в течение времени не более 0,2 с значения максимального момента не менее указанных в табл. 23.6.

Во всех режимах работы, включая изменение нагрузки и переходные режимы ускорения и замедления, среднеквадратичное значение вращающего момента двигателя не должно превышать значения длительного момента.

Момент при вращении на максимальной частоте должен быть не менее О,5М_до в течение 1 мин.

Электроприводы должны обеспечивать момент, равный М_До, в режиме S1 по ГОСТ 183-74 в диапазоне частоты вращения от 0 до 0,25и_тах.

Степень защиты электродвигателей с естественной вентиляцией — IP44. Электродвигатели с принудительным охлаждением должны иметь степень защиты IP22 и фильтр очистки охлаждающего воздуха.

Степень защиты датчиков угла поворота и частота вращения после встройки их в электродвигатель должна быть IP44.

Формы исполнения двигателей — IM3001, IM3011, IM3O31.

Уровень вибрации двигателей должен соответствовать классу вибрации 0,7 или 1,8 по ГОСТ 16921-71 для высот оси вращения до 132 мм; 1,7 или 2,8 для высот оси вращения 132 мм.

Уровень вибрации оценивается при п = = 0,5п_тах. Допустимые пределы уровня шума для электродвигателей должны соответствовать классу 1 или 2 по ГОСТ 16372-77.

Уровень шума оценивается при п = = 0,5п_тах. Зависимость между длительными моментами, диаметрами валов и размерами фланцев должна соответствовать данным, приведенным ниже:

Допуски на концентричность центрирующей заточки, на перпендикулярность опорного фланца по отношению к валу и на биение свободного конца вала электродви-

Таблица 23.6

гателя должны быть не ниже класса «Повышенная точность» по ГОСТ 8592-79.

Высокомоментные двигатели для согласования с системой управления снабжаются тахогенератором интегрального исполнения, датчиком пути, электромагнитным тормозом и тепловой защитой.

Минимальное значение среднего углового ускорения при нагрузке электропривода дополнительным моментом инерции при скорости 0,5п_тах должно быть не менее значений, указанных ниже:

23.2.2. Двигатели постоянного тока серии ДК1

Двигатели серии ДК1 предназначены для эксплуатации в следяще-регулируемых электроприводах механизмов подач металлообрабатывающих станков и в манипуляторах

с программным управлением, а также в станках для сверления печатных плат и термохимической обработки металлов.

Двигатели изготовляют с номинальным моментом 1,7; 2,3; 3,5; 5,2 Н-м. Они имеют фланцевое исполнение IM300 по ГОСТ 2479-79, степень защиты IP44 по ГОСТ 14254-80, естественное охлаждение. Двигатели допускают эксплуатацию при любом положении в пространстве.

Основные технические данные двигателей серии ДК1 представлены в табл. 23.7.

Номинальные данные соответствуют режиму работы S1 по ГОСТ 183-74 и питанию двигателей практически постоянным током.

Кратность максимальных моментов в долях номинального из-за коммутационных ограничений в двигателях ДК1 в зависимости от частоты вращения составляет:

Тип двигателя Диапазон частот вращения, об/мин

0-500 500-1000 1000--2000

В режимах работы S2 и S3 среднеквадратичный ток двигателя не должен превышать номинального. Постоянные нагрева двигателей — 45—60 мин.

Электромеханические постоянные двигателей ДК1 находятся в пределах 25 — 10 мс, а электромагнитные — 2,5 — 5,3 мс.

Конструктивная схема двигателя ДК1 представлена на рис. 23.5. Двигатель состоит из корпуса 4 с магнитами 5, якоря 6 с коллектором 7 заднего подшипникового щита фланцевого типа / и переднего подшипникового щита 9 с установленными на нем щеткодержателями 8.

Внутри корпуса двигателя на фланцевом подшипниковом щите установлен элект-

Таблица 23.8. Габаритные размеры, мм, масса и момент инерции двигателей серии ДК1

Рис. 23.5. Конструктивная схема двигателя серии ДК1

ромагнитный тормоз 2, состоящий из электромагнита с обмоткой и тормозного диска, соединенного с валом посредством зубчатого зацепления. Тормоз обеспечивает заторможенное состояние ротора двигателя при отсутствии тока в обмотке электромагнита. Встроенный тахогенератор 12 установлен на внешней стороне коллекторного подшипникового щита. Тахогенератор представляет собой коллекторную электрическую машину постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Якорь тахогенератора имеет полый вал и установлен непосредственно на вал двигателя.

Датчик положения — преобразователь 14 — представляет собой многополюсный вращающийся трансформатор, работающий в режиме фазовращателя. Он выполнен в автономном исполнении и соединен с валом двигателя посредством безлюфтовой муфты с малой угловой погрешностью. Корпус преобразователя соединяется с корпусом тахогенератора через соединительный стакан 13. Конструкция крепления корпуса преобразователя обеспечивает возможность его разворота при настройке нулевого положения в составе станка. Подключение к электрической сети обмоток якоря двигателя и тормоза производится через коробку выводов 3,

Таблица 23.7. Технические данные двигателей серии ДК1

которая в зависимости от заказа может быть развернута на 90° в любую сторону. Подключение тахогенератора и преобразователя производится с помощью электрических соединителей (штепсельных разъемов) 10.

Для проведения осмотра и технического обслуживания щеточно-коллекторных узлов двигателя и тахогенератора предусмотрены съемные защитные ленты /5 и колпачки 11.

Необходимо отметить следующие конструктивные особенности двигателей ДК1: возбуждение от литых постоянных магнитов из сплава ЮНДК35Т5, обеспечивающих повышенную (до 0,6 Тл) индукцию в воздушном зазоре, и малые диаметр и момент инерции роторов двигателей; четы-рехполюсное исполнение индуктора; выполнение всех типоразмеров двигателей с одним внешним диаметром и различной длиной для максимальной унификации деталей и узлов; применение встроенного тахогенератора типа ТГ1.

В двигателях ДК1 применены следующие встроенные элементы: тахогенератор ТГ1, преобразователь ПМБ-1 — датчик положения — и электромагнитный тормоз ЭТДВ12УЗ.

Комплектность поставки закодирована в условном обозначении типа двигателя

где 1 — ДК1 — название серии; 2 — номинальный момент, Нм; 3 — цифра 1 при наличии тахогенератора; 0 — при его отсутствии; 4 — цифра 1 свидетельствует о включении в комплект датчика положения, 0 — об его отсутствии ; 5 — цифра 1 — со встроенным электромагнитным тормозом, 0 — без тормоза.

Габаритные, установочно-присоедини-тельные размеры, а также масса двигателей серии ДК1 приведены в табл. 23.8.

Двигатели серии ДК1 имеют исполнение по способу монтажа IM3001, IM3011, IM3O31. По биению выходного конца вала, центрирующей заточки и опорной поверхности фланца двигатели ДК1 соответствуют требованиям класса «Повышенная точность» по ГОСТ 8592-79.

Уровень шума при работе на холостом ходу соответствует классу 2 по ГОСТ 16372-84. Значение вибрационной скорости на холостом ходу при частоте вращения 1000 об/мин равно 1,1 мм/с. Группа условий эксплуатации электродвигателей — М8 по ГОСТ 17516-72.

* Отношение размаха к среднему значению.

Номинальные данные тахогенератора типа ТГ1:

Крутизна выходного напряжения,

В/(об/мин).........    0,03

Частота вращения, об/мин . . .     1000

Сопротивление нагрузки, Ом . .     1000

Параметры выходного напряжения тахо-генераторов ТГ1 приведены в табл. 23.9.

Основные технические данные бесконтактного преобразователя типа ПБМ-1

Число полюсов.......       10

Выходное напряжение, В ....      0,5

Сопротивление нагрузки, кОм . .       10 Погрешность в статическом режиме, угл. мин:

в 10 положениях......         3

при любом положении вала . .       20

В двигателях ДК1 применен тормоз ЭТДВ12УЗ, имеющий следующие технические данные:

Номинальный момент, Н ■ м . . 6,3

Рабочий ток, А...... 0,6

Фиксирующее напряжение постоянного тока, В .... 24

Сопротивление катушки при

20°С, Ом........ 25,3

Момент инерции вращающихся частей, 10"³ кг-м² . . . . 0,24

23.2.3. Двигатели постоянного тока серии ПБВ

Структура условного обозначения двигателя

где 1 — буква П — двигатель постоянного тока; 2 — буква Б — степень защиты IP44; 3 — буква В — высокомоментный; 4 — высота оси вращения, мм; 5 — условная длина сердченика якоря: S — короткая, М — средняя, L—длинная; 6 — шифр исполнения: буква Е — с тормозом, О — с датчиком положения, ЕО — с тормозом и датчиком положения; 7 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Форма исполнения двигателей серии ПБВ по способу монтажа — IM3001, IM3011 и IM3031.

Технические данные двигателей серии ПБВ приведены в табл. 23.10.

Средний уровень шума соответствует классу 2 по ГОСТ 16372-84 (СТ СЭВ 1348-78). Эффективное значение вибрационной скорости для электродвигателей с высотами осей

вращения 100 и 112 мм — 1,1 мм/с, 132 мм — 1,8 мм/с. Допустима на 1 мин перегрузка по току на 50% сверх номинальной. В течение 0,2 с возможен ток, соответствующий току максимального пускового момента. Двигатели в течение 3 мин выдерживают повышение частоты вращения на 30% сверх максимальной (табл. 23.10).

Биения свободного конца вала, центрирующей заточки и опорной поверхности фланца двигателей серии ПБВ соответствуют значениям, приведенным в ГОСТ 8592-79, что отвечает повышенным требованиям, предъявляемым к точности ДПТ. Номинальный режим их работы —S1. Возможна работа в режимах S2 и повторно-кратковременном S5, при этом среднеквадратичный ток не должен превышать длительно допустимого.

Таблица 23.11. Габаритные, установочные и присоединительные размеры, мм, двигателей

серии ПБВ

Габаритные, установочные и присоединительные размеры указаны в табл. 23.11.

В комплект каждого ДПТ серии П входит тахогенератор типа TC-IM, основные технические данные которого приведены ниже:

Крутизна выходной характеристики, В/(об/мин)......0,02

Сопротивление нагрузки, кОм, не менее.......... 4

Амплитуда пульсаций выходного напряжения, %....... 2

Нелинейность выходной характеристики, %........ 2

Несимметрия выходных характеристик при разных направлениях вращения, %........ 1

Изменение выходного напряжения при нагреве, %...... 2

Сопротивление обмотки якоря при 15°С, Ом.........138

Индуктивность обмотки якоря, Гн 0,6

Двигатели серии ПБВ комплектуются температурным преобразователем, обеспечивающим подачу сигнала в цепь управления при недопустимом нагреве изоляции якоря и индикатором положения типа ПМБ, основные технические данные которого приведены ниже:

Число фаз источника питания          2

Сдвиг фаз источника питания,

град..........0 или 90

Напряжение питания, В ... 5 ± 0,25 Частота питания, Гц .... 500 Потребляемый ток, мА, не более          7

Выходное напряжение при сопротивлении нагрузки 10 кОм,

В........... 0,5

Погрешность в статическом режиме при сопротивлении нагрузки 10 кОм: в десяти фиксированных положениях вала, через 36°,

мин, не более......          3

при любом положении вала, мин, не более .... 20

В двигателях серии ПБВ применяют тормоза серии ЭТДВ (табл. 23.12), напряжение питания постоянного тока которых равно 24 В.

Для двигателей без тормоза и индикатора положения устанавливаются следующие показатели надежности:

Средний ресурс работы двигателя, ч, не менее........20000

Средний срок службы, лет, не менее ........... 15

Вероятность безотказной работы за период 10000 ч при доверительной вероятности 0,8 ... 0,9

Двигатели серии ПБВ можно сочленять с приводом с помощью муфты или зубчатой передачи. Осевая нагрузка на свободный конец вала не должна превышать 70% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Направление осевой нагрузки с высотой оси вращения 132 мм исполнений IM3011 и IM3031 не должно совпадать с направлением силы тяжести якоря.

Таблица 23.12. Технические данные тормозов ЭТДВ

23.2.4. Двигатели постоянного тока серии 2ПБВ

Двигатели серии 2ПБВ предназначены для тиристорных электроприводов подач металлообрабатывающих станков.

Символы в условном обозначении типа двигателя расшифровываются следующим образом: 2П — второе поколение серии; Б — исполнение закрытое, с естественным охлаждением, со степенью защиты IP44; В — вы-сокомоментный; 100, 112, 132 — высота оси вращения, мм; М, S, L — соответственно короткая, средняя и длинная, условная длина двигателя; Е — исполнение с тормозом; О — исполнение с датчиком пути; УЗ — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Двигатели закрытого исполнения (типа ПБВ) снабжены тепловой защитой. Термодатчик, выполненный на основе терморезистора СТ14-1А, установлен в коллекторной камере двигателя. Конструктивно двигатели 2ПБВ имеют фланцевое исполнение IM300 по ГОСТ 2479-79 и допускают эксплуатацию при любом положении в пространстве.

Технические данные двигателей серии 2ПБВ даны в табл. 23.13.

Режим работы двигателей — продолжительный S1 по ГОСТ 183-74 с длительным моментом, таким же, как двигателей ПБВ, указанным в табл. 23.10 в диапазоне частот вращения от 0 до 0,25п„,_ах.

Допускается работа двигателей в кратковременном S2 и повторно-кратковременном S5 режимах по ГОСТ 183-74. При повторно-кратковременном режиме S5 среднеквадратичный ток двигателей не должен превышать длительного. Диаграммы работы двигателей приведены на рис. 23.6.

Рис. 23.6. Диаграммы работы двигателей 2ПБВ100М, 2ПБВ100Ь, 2IiBB112S, 2ПБВ112М,

2ПБВ112Ь, 2ПБВ1328:

1 —допустимые моменты в режиме S1; 2 — допустимые моменты в режиме S2 длительностью 60 мин; 3 - кривая нагрузки при степени искрения 1¹/₂; 4 - допустимые моменты при продолжительности перегрузки не более 3 с; 5 — допустимые моменты при продолжительности перегрузки не более 0,2 с

Двигатели должны без повреждений     щий максимальному моменту, приведенному

и остаточных деформаций в нагретом со-     в табл. 23.13.

стоянии выдерживать перегрузки по току            Обмотки двигателей выполняют с изоля-

50% сверх длительного значения в за-     цией класса Н.

торможенном состоянии в течение 1 мин и в            Предельные допустимые превышения

течение 1 с выдерживать ток, соответствую-     температуры должны быть не более: 125 °С —

Двигатели должны без повреждений и остаточных деформаций в нагретом состоянии выдерживать перегрузки по току 50% сверх длительного значения в заторможенном состоянии в течение 1 мин и в течение 1 с выдерживать ток, соответствую-

щий максимальному моменту, приведенному в табл. 23.13.

Обмотки двигателей выполняют с изоляцией класса Н.

Предельные допустимые превышения температуры должны быть не более: 125°С —

Таблица 23.13. Технические данные двигателей серии 2ПБВ

Примечание. Рабочее напряжение тормоза 24 В.

для обмоток якоря; 140°С — для коллекторов двигателей; 85 °С — для подшипников.

В двигателях серии 2ПБВ применены тахогенераторы типа ТП80-20-0,2 по ТУ 16-515.285-83.

Конструктивное исполнение двигателей по способу монтажа — IM3081 по ГОСТ 2479-79.

В двигателях 2ПБВ обеспечена степень защиты IP44 по ГОСТ 17494-72.

Охлаждение двигателей — естественное, способ охлаждения — IC0041 по ГОСТ 20459-75.

Направление вращения двигателей — реверсивное.

А-А                                 ■*

Установочно-присоединительные размеры свободных концов валов двигателей соответствуют ГОСТ 12080-66, крепительных фланцев-ГОСТ 18709-73.

К двигателям возможна пристройка электромагнитных безлюфтовых тормозов НЗТБ11 по ТУ 16.304.001-83, а также датчика пути резольвера LTSa-llc по документации ПНР или преобразователя измерительного фотоэлектрического мод. BE-178 по ТУ 2-024-5168-80.

Габаритные, установочно-присоединительные размеры и масса двигателей соответствуют данным табл. 23.14 и рис. 23.7.

Рис. 23.7. Габаритные и установочно-присоединительные размеры двигателя серии 2ПБВ без датчика пути (а) и с датчиком пути (б)

Рисунок 23.7,а

Рисунок 23.7,6

Содержание
Предыдущий § Следующий