Динамика привода главного вращательного движения

Несущая способность деталей привода определяется величиной действующих нагрузок. В процессе работы станка крутящий момент привода уравновешивается крутящим моментом от сил полезного сопротивления и сил трения в кинематических цепях привода.

Крутящий момент на любом ведомом звене привода при установившемся движении и статическом характере действия нагрузки

где М_э – крутящий момент на валу электродвигателя;

i – передаточное отношение от вала электродвигателя до ведомого вала;

η – к.п.д. кинематической цепи.

При постоянном значении М, шпиндель станка в состоянии преодолеть z различных значений крутящих моментов в зависимости от ступени скорости:

; ; ……. .

Здесь М_к1, М_к2, М_к_z – крутящие моменты на шпинделе соответствующие ряду чисел оборотов n₁, n₂, …., n_z;

i₁, i₂, …., i_z – передаточные отношения от вала электродвигателя до шпинделя при n₁, n₂, …., n_z оборотах в минуту;

η₁, η₂, …., η_z – значение к.п.д. кинематической цепи при различных ступенях скорости вращения шпинделя.

Так как i₁, i₂, …., i_z изменяются по законам геометрической прогрессии и i₁ < i₂, то М_к1> М_к2, т.е. наибольший крутящий момент на шпинделе будет при наименьшем числе оборотов его (n₁ = n_min). Если М, соответствует полной мощности электродвигателя, то крутящий момент на шпинделе, особенно на низких ступенях скорости, может иметь большое значение. Например, для токарно-винторезного станка с высотой центров 200 мм. N_э = 10 квт, n₁ = 12,5 об/мин; при η = 0,75 привод по мощности может преодолеть силу резания порядка 120 кн. Такие большие силы резания практически не нужны для обработки деталей на станках данного размера.

Эксплуатационные наблюдения показывают, что нижняя часть диапазона чисел оборотов шпинделя используется преимущественно для операций, не требующих полной мощности привода. ЭНИМС [40] ре6комендует в качестве расчетного числа оборотов шпинделя принимать не n_min, а следующие значения: для широкоуниверсальных токарных станков средних размеров – число оборотов, соответствующее нижней ступени второй трети диапазона; для универсальных револьверных, карусельных, консольно-фрезерных, расточных и токарных станков, вертикальных многошпиндельных автоматов – число оборотов верхней ступени нижней трети диапазона; для универсальных сверлильных станков – число оборотов верхней ступени нижней четверти диапазона. Крутящий момент на шпинделе, соответствующий этой скорости принимается в качестве наибольшего, расчетного:

здесь i_р, η_р – передаточное отношение и к.п.д. кинематической цепи от вала электродвигателя до шпинделя, соответствующие числу оборотов.