Краткие сведения об электроприводах, применяемых на токарных станках.

В эту группу входят: универсальные, токарно-винторезные, карусельные и другие подобные им станки.

Раньше нормальные и крупные токарные станки имели в качестве привода главного движения и подач асинхронный двигатель, а регулирование скорости осуществлялось ступенчато за счет переключения шестерен в коробке подач. В настоящее время перешли на индивидуальный электропривод, в результате чего количество механических переключений снизилось до 2...3, а синхронизация вращения двигателей главного движения и подачи осуществляется электроприводом.

Требования, предъявляемые к электроприводу главного движения и подачи токарных и подобных им станков:

1. В зависимости от типа и конструкции станка электропривод должен обеспечивать необходимый режим работы.

2. Диапазон регулирования скорости вращения для приводов главного движения 50...1000; для привода подачи – до 10000 (30000).

3. Для электропривода главного движения регулирование скорости должны быть двухзонным с постоянным моментом до номинальной (основной скорости) и постоянной мощностью для скорости выше номинальной. Для привода подачи регулирование скорости производится при постоянном моменте.

4. Высокая жесткость механических характеристик – во всем диапазоне регулирования скорости, например, для ω =0,01 ω_н погрешность изменения скорости вращения, при изменении нагрузки (от 0,25 до 1,25) М_н, должна быть не более 15% относительно установленной.

Расчет мощности электродвигателей механизмов металлорежущих станков токарной группы

При расчете мощности электродвигателя с регулированием скорости необходимо учитывать механическую характеристику механизма.

Для механизма главного движения, где осуществляется двухзонное регулирование скорости: с постоянным моментом и постоянной мощностью, мощность электродвигателя рассчитывается по формуле Р=М_максω_н,

где: М_макс – максимальное сопротивление при продолжительной нагрузке и максимальное эквивалентное сопротивление при повторно-кратковременной нагрузке; ω_н – максимальная скорость при регулировании с постоянным моментом (при номинальном потоке).

Для привода подач мощность определяется, исходя из максимального эквивалентного момента и максимальной скорости. При большом диапазоне регулирования скорости целесообразно применять электродвигатели с независимой вентиляцией или закрытого типа. При применении электродвигателя с самовентиляцией необходимо учитывать ухудшение его охлаждения на малых скоростях.

Для нерегулируемых двигателей, как правило, работающих в режиме S6 (если цикл не превышает 10мин) расчет мощности осуществляется следующим образом.

Мощность электродвигателя для каждой операции определяется по формуле:

(27.1)

где: Р_zi, η - мощность резания и кпд станка соответственно.

Кпд в зависимости от нагрузки определяется, исходя из потерь мощности [4-9], принимая за основу выражение:

(27.2)

где: P_нz - номинальная мощность резания; а и в - коэффициенты постоянных и переменных потерь.

С учетом коэффициент загрузки :

(27.3)

Коэффициент полезного действия станка

. (27.4)

Для случая К =1 (27.5)

Разделение потерь для определения кпд при любой нагрузке по (27.5) дает Ориентировочно для практических расчетов принимается [4-9]

. (27.6)

Для приводов главного движения токарных, фрезерных, сверлильных станков кпд при постоянной нагрузке составляет 0,7...0,8, для шлифовальных станков 0,8...0,9. Мощность электродвигателя при холостом ходе станка определяется по формуле:

(27.7)

Продолжительность операции для каждого перехода определяется по формуле:

(27.8)

где: l - длина перехода, мм; S - подача, мм/об; n - скорость вращения шпинделя, об/мин.

Время на установку и снятие детали принимается равным 1-3 мин. По расчетной мощности и времени для каждой операции строится нагрузочная диаграмма и определяется эквивалентная мощность по формулам (24.10).

При применении электропривода с регулированием скорости при выборе двигателя по мощности берется наиболее тяжелый режим работы, как по нагрузке, так и по частоте включений в час.

Предварительный выбор электродвигателя в этом случае производят по эквивалентному моменту с учетом коэффициента запаса на динамику в пределах К_д =1,1-1,5 и наиболее вероятной продолжительности включения.

(27.9)

где: β_i - коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения электродвигателя на i-м интервале при снижении скорости ниже номинальной (см:раздел 24.3) ; β₀ - коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном якоре; ПВ_р, ПВ_ст - расчетное и стандартное значение продолжительности включения.

Мощность двигателя определяется из формулы Затем производится проверка на перегрузочную способность и на нагрев с учетом реального момента инерции двигателя, заготовки и механических частей станка.