Материал: Проектирование электропривода промышленных механизмов. Фролов Ю.М
Рекомендуемое время разгона привода главного движения, согласно /8/, tпп=2÷4 с.
Допустимое ускорение определим по формуле /8/
|
0,63 |
с |
, |
(1.53) |
|
|
|||
д |
Т |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
где ωс – статическая угловая скорость, с-1; Т=tпп/3 – постоянная времени пуска, с;
2 4 Т 0,67 1,3 (с).
3
По найденным значениям стоится нагрузочная диаграмма и тахограмма исполнительного органа привода главного движения при черновой и чистовой обработке (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Тахограмма и нагрузочная диаграмма исполнительного органа привода главного движения:
1 – разгон двигателя; 2 – холостой ход; 3 – врезание инструмента; 4 – обработка; 5 – отвод инструмента; 6 – торможение двигателя; 7 – разгон двигателя; 8 – холостой ход; 9– врезание инструмента; 10 – обработка; 11 – отвод инструмента;
12 – торможение двигателя
По графикам (рис.1.10) строится нагрузочная диаграмма P(t). При построении графика P(t) в связи с большим различием длительности переходных процессов и режима обработки детали можно полагать, что основную долю вносят статические моменты.
Если выбираемый двигатель самовентилируемый, то при работе на скорости ниже номинальной необходимо определить коэффициенты ухудшения теплоотдачи для каждого режима работы по формуле /9/
|
|
|
|
|
|
0 |
|
(1 |
0 ) |
|
|
|
|
|
, |
|
|
(1.54) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ном |
|
|
|
|||
где 0 |
- коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном |
|
||||||||||||||||||
роторе; |
, ном – соответственно значения угловых скоростей для |
|||||||||||||||||||
режима работы и номинальная скорость двигателя. |
|
|
|
|||||||||||||||||
Тогда эквивалентный момент за цикл составит |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М 2 |
|
|
t |
черн |
|
М |
2 |
|
|
t |
чист |
|
|
|
||
|
М |
|
|
черн |
|
|
|
чист |
|
, |
(1.55) |
|||||||||
|
э |
|
|
tчерн |
|
|
tчист |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
а эквивалентная мощность за цикл /6/ будет равна |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
P2 |
t |
|
|
|
P2 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
P |
|
|
черн |
|
черн |
чист |
|
чист |
, |
|
|
(1.56) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
э |
|
|
|
tчерн |
|
tчист |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
При выборе номинального момента двигателя учитывают коэффициент запаса
Мрасч= kз·Мэкв,
где kз=1,1 – коэффициент запаса.
При выборе двигателя его параметры должны удовлетворять следующим неравенствам:
Mном Мэкв,, Рном Рэкв.
Расчет мощности двигателя электропривода продольной подачи
Расчет мощности двигателя при черновой обработке
Двигатель подачи обеспечивает усилие Fпод, необходимое для линейного перемещения стола, которое в общем случае равно сумме усилия резания, трения и прилипания /5/
|
Fпод=k Fx+F тр+Fпр, |
(1.57) |
где |
Fx – составляющая усилия резания в направлении подачи, Н; |
|
|
k – коэффициент запаса, k=1,2 1,5; |
|
|
Fтр – усилие трения стола о направляющие, Н; |
|
|
Fпр – усилие прилипания, Н. |
|
|
Усилие трения стола о направляющие определяется |
массой |
перемещающихся механизмов подачи m (масса перемещаемого органа привода вместе с деталью и инструментальным механизмом) и составляющими усилия резания Fy и Fz , направленными нормально к направляющим (Н)
Fтр= (g·m+Fy+Fz), |
(1.58) |
где – коэффициент трения стола о направляющие; g – ускорение свободного падения, g=9,8 м/с2.
Усилие прилипания возникает при трогании стола с места в начале движения
Fпр= Sпр, |
(1.59) |
где Sпр – площадь поверхности прилегания направляющих стола, взаимно трущихся с направляющими салазок, см2;
– удельное усилие прилипания, принимаемое 0,5 Н/см2 /5/.
Все составляющие усилия подачи одновременно не действуют, подача производится вхолостую до начала процесса резания. Поэтому при определении нагрузки двигателя подачи рассматривают отдельно два характерных режима его работы: трогание с места и рабочую подачу.
При трогании с места (режим холостого хода) действуют только усилие трения от массы перемещающихся частей механизма подачи и усилие прилипания, возникающее в начале трогания. Усилие подачи при трогании стола
|
Fтр= т g m+ Sпр, , |
(1.60) |
где |
т=0,2 0,3 – коэффициент трения в направляющих при |
|
трогании стола с места. |
|
|
При рабочей подаче в процессе резания, когда стол уже движется с установившейся скоростью, усилие подачи определяется усилием резания и трения по формуле
|
|
Fпод. д=k Fx+ д (g m+Fy+Fz), |
(1.61) |
|||
где |
д=0,05 |
0,15 – коэффициент трения в направляющих при |
|
|||
движении стола; |
k=1,4 – коэффициент запаса /5/. |
|
||||
|
На холостом ходу усилие подачи равно |
|
||||
|
|
Fпод.хх= д g·m. |
|
(1.62) |
||
|
Мощность подачи определяется усилием, преодолеваемым |
|||||
приводом подачи Fпод и скоростью vпод по формуле |
|
|||||
|
|
Рпод=Fпод vпод 10-3. |
|
(1.63) |
||
|
Скорость подачи (м/с), определяется подачей и угловой |
|||||
скоростью изделия |
|
|
|
|
||
|
|
vпод=s |
и 10-3, |
|
(1.64) |
|
где |
s=0,5 мм/об – величина подачи при черновой обработке. |
|
||||
|
Угловая скорость изделия равна |
|
|
|||
|
|
|
VU |
|
. |
(1.65) |
|
|
И |
0,5 D 60 |
|||
|
|
|
|
|
||
Аналогично рассчитывается мощности двигателя продольной подачи при чистовой обработке. При расчѐте следует учитывать диаметр заготовки после черновой обработки, материал резца для чистовой обработки, глубину резания t при подаче s, период стойкости резца.
Далее определяются расчетная и действительная скорости резания при чистовой обработке, рассчитываются тангенциальная составляющая и усилие подачи при чистовой обработке. Определяется частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания, и скорость подачи при чистовой обработке. Полученные данные позволяют определить мощность подачи при чистовой обработке.
Расчет статического момента двигателя продольной подачи
Статический момент определяется усилием, передаваемым в направлении подачи при установившемся движении органа станка. От усилия подачи на валу ходового винта стола возникает момент Мхв /5/
Мхв=0,5 Fпод dср tg( + ), |
(1.66) |
где dср– средний диаметр ходового винта, мм;
– угол наклона резьбы ходового винта, град;
– угол трения резьбы, град.
Угол наклона резьбы ходового винта определяется диаметром винта и шагом его нарезки по формуле /5/
arctg |
t |
|
|
|
, |
(1.67) |
|
|
|||
|
dср |
|
|
где t– шаг ходового винта, мм.
Угол трения резьбы, в соответствие с /10/, равен
arctg |
f |
, |
(1.68) |
|
|||
|
|
cos 2
где f=0,1 0,3 – коэффициент трения; =45 – угол наклона резьбы.
Вращающий момент на валу ходового винта определяет момент статического сопротивления на валу двигателя подачи
М с |
|
М хв |
, |
(1.69) |
|
i |
пер |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
где i – передаточное отношение от двигателя к ходовому винту; пер – КПД передач от двигателя к ходовому винту.
По рекомендации /11/ КПД передачи винт-гайка качения без натяга =0,95. Затем находят величины статических моментов, соответствующие режимам трогания, холостого хода, режиму резания при черновой и чистовой обработке.
Линейное ускорение стола, в соответствии с /5/, принимают а=0,8
м/с2.
Построение тахограммы и нагрузочной диаграммы исполнительного органа привода продольной подачи
Время обработки детали (с) при черновом точении найдем по формуле
tчерн |
60 l |
, |
(1.70) |
|
|||
|
vчерн |
|
|
где l – длина заготовки, м;
vчерн – скорость при черновом точении, м/мин. При чистовой обработке