2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчёт и выбор  двигателя привода  стола 

   Вопрос  о правильном выборе мощности электродвигателя является весьма важным и ответственным. Завышение мощности двигателя приводит к увеличению капитальных  и эксплуатационных расходов, к снижению к. п. д. и cosφ двигателя. Недостаточная мощность двигателя ограничивает производительность станка и, кроме того, двигатель преждевременно выходит из строя, что влечёт за собой простой оборудования и дополнительные расходы на ремонт. Именно поэтому необходим тщательный расчёт и обязательная проверка двигателя на соответствие его параметров требуемым.

  Нагрузка  двигателя главного привода продольно-строгального станка складывается из мощности резания, потерь в передачах  и мощности развиваемой  двигателем в процессах пуска и торможения стола, которые происходят с моментами и токами, превышающими номинальные. Следовательно, привод таких станков работает в перемежающемся режиме с частыми реверсами (S7), поэтому выбор мощности двигателя производится по нагрузочной диаграмме с учётом загрузки в переходных режимах.

  Для определения мощности двигателя главного привода и построения нагрузочной диаграммы  задаются наиболее тяжелым  режимом работы  станка.

  Производится  расчёт мощности резания  при черновой обработке  заготовки из серого чугуна с максимально возможными размерами: высота – 1120 см; дина – 4000 см; ширина – 1250 см. Вес заготовки принимается равным 8000 кг. Обработка ведётся инструментом оснащенным твёрдым сплавом ВК8, стойкость которого 120 мин. При черновом строгании подача и глубина резания принимаются s = 6 мм/дв. ход, t = 20 мм.

  Необходимое значение скорости резания  V_z, м/мин

          [1; 241]  (2.1) 

где Т – стойкость резца, мин;

C_v – коэффициент, характеризующий свойства обрабатываемого материала, резца, а также обработки, C_v = 162 [2; 16];

t – глубина резания, мм;

s – подача, мм/ дв. ход;

m, x, y – показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, резца и вида обработки, m = 0.2, x = 0.15,  y = 0.4  [2; 16] 

          , м/мин

   

  Усилие  резания F_z, Н 

     [1; 241] (2.2)

где C_F – коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал, материал резца и вид обработки, C_F = 92 [2; 37];

x_F, y_F, n – показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, резца и вида обработки, x_F = 1, y_F  = 0.75, n = 0 [2; 37]  

      , Н 

  Мощность  резания Р_z, кВт 

    [1; 289] (2.3) 

                        , кВт

  Мощность  потерь на трение стола  о направляющие при прямом ходе ΔP_напр, кВт  

        [1; 289] (2.4) 

  где G_дет – вес обрабатываемой детали, Н;

G_ст – вес стола, Н;

μ – коэффициент трения стола о направляющие, μ =  0.05 – 0.08  

     

, кВт 

   Мощность  на валу двигателя  Р_дв.пр, кВт  

         [1; 289] (2.5) 

  где η_п – КПД передачи (до рейки стола) при полной нагрузке, η = 0.98

, кВт

  Выбор двигателя  на номинальную  мощность и частоту  вращения производится по условиям:

      , кВт [1; 290] (2.6)

  где v_max – наибольшая скорость перемещения стола, м/мин

     

, кВт

, об/мин   [1; 290] (2.7)

   где ρ – радиус приведения стола к валу двигателя, м/об 

      , об/мин 

  По  условиям (2.6) и (2.7) предварительно выбирается по каталогу двигатель постоянного тока с независимой вентиляцией продолжительного режима работы 4ПФ200LВБУХЛ4 со следующими техническими данными: Р_ном=110 кВт, U_я=440 В, I_я=275 А, R_я=0,087 Ом η=0.891, n_ном=1500 об/мин, n_max=3600 об/мин, М_ном=730 Н, U_ов=220 В, I_ов=10.5 А, J_дв=1.42 · 10^-2 кг· м². Двигатель имеет встроенный тахогенератор типа ТП80-20-0.2 со следующими техническими данными: U_ном=200 В, R_нагр=10 кОм, n_ном=3000 об/мин, n_max=6000 об/мин, n_min= 0.1 об/мин. [3;363]

  Для проверки предварительно выбранного двигателя  пользуются приближенной нагрузочной диаграммой электропривода, построенной  исходя из следующих  допущений: для упрощения  расчетов задаются идеализированной тахограммой одного цикла работы привода  стола без учета понижения скорости стола при врезании резца и выходе его из изделия. Поверку двигателя проводят для наиболее тяжелого режима – при обработке деталей наименьшей длины, так как в этом случае учет переходных режимов имеет большее значение.

   Производится проверка двигателя при обработке детали длиной – 0.9м. Конструкция станка позволяет размещать на 1м длины стола деталь весом не более 2000 кг. Для расчета вес детали принимается равным 1800 кг.

  Потери  в передачах станка при прямом ходе и  полной нагрузке ΔР_нагр, кВт

         [1; 290] (2.8)

      , кВт

     

  Потери  в передачах при  прямом ходе вхолостую ΔР_х, кВт 

         [1; 290] (2.9)    

                               , кВт 
 

   Потери  в передачах при  обратном ходе ΔР_х.обр, кВт 

         [1; 290] (2.10) 

   где v_обр – скорость обратного хода стола, м/мин 

      , кВт 

   Мощность  потерь на трение стола  о направляющие при  прямом ходе ΔP_напр, кВт определяется по формуле (2.4) 

      , кВт  

  Мощность  на валу двигателя  при прямом ходе вхолостую  Р_дв.пр.х, кВт

         [1; 291] (2.11) 

      , кВт 

  Мощность  на валу двигателя  при обратном ходе стола Р_дв.обр, кВт

          [1; 291] (2.12) 

, кВт 

   Момент  на валу двигателя, при  прямом ходе вхолостую  М_пр.х, Н·м 

         [1; 291] (2.13)

     

   где ω_пр – угловая скорость двигателя при прямом ходе стола, рад/сек 

    [1; 291] (2.14) 

  где ρ – радиус приведения стола к валу двигателя, м/об, ρ = 0.054 м/об 

      , рад/сек 

      , Н·м 

   Момент  на валу двигателя  при обратном ходе М_обр.х, Н·м 

         [1; 291] (2.15) 

   где ω_обр – угловая скорость двигателя при обратном ходе стола, рад/сек 

      , рад/сек 

,  Н·м 

   Момент  на валу двигателя  при прямом ходе и  полной нагрузке М_пр, Н·м 

         [1; 291] (2.16) 

      ,  Н·м 

  Момент  на валу двигателя  при пуске и  торможении М_п(т), Н·м  

        [1; 291] (2.17) 

  где М_дв.ном – номинальный момент двигателя, Н·м

, Н·м

  Момент  на валу двигателя  при реверсировании М_рев, Н·м 

          [1; 292] (2.18) 

      , Н·м 

  Время пуска (торможения) t,сек 

        [1; 285] (2.19) 

  где J_∑ - суммарный момент инерции электропривода, кг·м² 

         [1; 285] (2.20) 

  где J_дв – момент инерции двигателя, кг·м² ;