Мощность электродвигателей главного движения

Силовая характеристика.

Силовые параметры процесса резания – усилия резания и мощность резания обеспечиваются механизмами станка.

Мощность электродвигателей характеризует возможность станка обеспечить требуемые нагрузки.

	Nдв = Nэ/η + Nх

 

 

гдеN_э – мощность затрачиваемая на резание; N_х – мощность холостого хода; η – КПД цепей, связывающих двигатель с рабочими органами станка.

Величина η при предварительных расчетах принимается:

η = 0,7 ¸0,85–для станков с вращающимся главным движением.

η = 0,6 ¸0,7–для станков с возвратно-поступательным главным движением.

N_х – это мощность, затрачиваемая источником энергии на вращение привода при отсутствии полезной нагрузки.

Эта мощность затрачивается:

1) На работу сил трения в опорах, возникающих под действием :

a. веса движущихся частей

b. предварительного натяжения ременных передач и подшипников

c. различного рода перекосов валов в подшипниках, являющихся результатом неизбежных отклонений при обработке и сборке деталей привода.

d. центробежных сих, появляющихся вследствие дисбаланса быстровращающихся деталей

e. динамических нагрузок, возникающих из-за ошибок изготовления зубчатых колёс и других элементов.

2) На работу сил трения, возникающих в уплотнениях подшипников и других элементов.

3) На работу сил трения в зубчатых колёсах, возникающих вследствие ошибок изготовления зубчатых колёс и других причин.

4) На работу сил трения, возникающих между дисками расцеплённых фрикционных муфт.

5) На перемещение масла в масляной ванне.

6) На аэродинамические потери в подшипниках качения и быстровращающихся деталях.

Точное расчетное определение N_x при различных скоростях шпинделя является весьма затруднительным, поэтому для приближенных расчетов используют формулу:

	Nx = Kм · dср/105 · (nI + nII + ....Kшп · dшп/dср · nшп)
		кВт

 

где K_м = 3 ¸ 6 (меньшие значения для простых схем) – коэффициент, характеризующий конструкцию элементов привода и качества изготовления;

n_I + n_II … - числа оборотов промежуточных валов привода, соответствующие данной скорости шпинделя;

d_ср – средний диаметр всех промежуточных валов привода (см);

d_шп – диаметр шпинделя в передней опоре (см);

К_шп – коэффициент, учитывающий дополнительные потери в шпиндельном узле; при подшипниках скольжения К_шп = 2; при подшипниках качения К_шп = 1,5.

Эффективная мощность резания.

		кВт

 

 

мощность на мощность на

вращение детали подачу

 

P_z – тангенциальная составляющая усилия резания (кг);

V – скорость резания (м/мин);

S_м – минутная подача (мм/мин);

Р_т – тяговая сила подачи (кг);

Затраты мощности на подачу невелики:

- для токарных станков и револьверных – 3 ¸4 % от мощности привода главного движения

- для сверлильных станков – 4 ¸5 %

- для фрезерных станков – 15 ¸20 %

При отдельных двигателях для главного движения и подачи, необходимую мощность подсчитывают отдельно.

Вообще тяговую силу Р_т можно определить по формулам, данным в нормали станкостроения Н48-61.

Для продольных суппортов токарных станков с призматическими или комбинированными направляющими:

 

Р_т = kР_х + f '(Р_z + G)

 

 

 

Для продольных суппортов токарных и револьверных станков и столов фрезерных станков с прямоугольными направляющими:

 

Р_z

Р_т = kР_х + f '(Р_z + Р_y + G)

Р_y

 

 

Для столов фрезерных станков с направляющими в форме ласточкиного хвоста:

Р_т = kР_х + f '(Р_z + 2Р_y + G)

 

 

Для шпинделей сверлильных станков:

 

Р_т = (1 + 0,5f)Р_х + f 2М_к/d ≈ Р_х + f 2М_к/d

где Р_х – составляющая силы резания в направлении подачи (кг);

P_z – составляющая силы резания, прижимающая каретку суппорта или стол к направляющим (кг);

P_y – составляющая силы резания, отрывающая каретку суппорта или стол от направляющих (кг);

G – вес перемещаемых частей (кг)

М_к – крутящий момент на шпинделе (кг · мм);

d – диаметр шпинделя (мм);

f – коэффициент трения между пинолью и корпусом на шлицах;

f' – приведённый коэффициент трения на направляющих;

k – коэффициент учитывающий влияние опрокидывающего момента.

Значение коэффициентов трения f ' при нормальных условиях смазки направляющих неодинаково:

а) для токарных станков с призматическими или комбинированными направляющими k = 1,15 и f ' = 0,15 ¸ 0,18

б) для токарных и револьверных станков с прямоугольными направляющими k = 1,1 и f ' = 0,15

в) для столов фрезерных станков k = 1,4 и f ' = 0,2

г) для пинолей сверлильных станков f ' = 0,15

После определения мощности, в зависимости от назначения электродвигателя и необходимых чисел оборотов, по соответствующим каталогам подбирается тип электродвигателя.