3 Проектирование двухдиапазонных и однодиапазонных приводов

Н

Рис. 7. Силовая характеристика привода с АДЧР:

1 – нижнего диапазона, 2 – верхнего диапазона, 3 – двигателя

а рисунке 7 показаны графики мощности двигателя 3 и двух диапазонов скоростей шпинделя 1 и 2, созданных ременной и зубчатыми передачами двухскоростного редуктора. Низший диапазон 1 на графике изображен участками0-А-В, высший диапазон 2 – участками 0-Д-Е. Низший диапазон обладает редукцией (передаточным отношением от двигателя к шпинделю) i_н, верхний диапазон редукцией i_в. Эти передаточные отношения создаются зачастую ременной передачей и зубчатыми передачами в редукторах. В каждом из диапазонов можно работать от нуля до максимальной частоты вращения, стремясь с целью уменьшения затрат времени не переходить из одного диапазона в другой. Но следует понимать, что на малых частотах вращения шпинделя, там где можно включить тот или другой диапазон, на низшем диапазоне вращающий момент будет большим. В этом можно убедиться, если рассмотреть вертикальные линии от оси абсцисс в точки А и В, в которых на низшем диапазоне мощность на шпинделе Р_{шп н} = η_нР_дв. Там, где эти линии пересекают прямую 0-D высшего диапазона, мощность на шпинделе (следовательно, и вращающий момент) при включении высшего диапазона имеет существенно меньшие значения, которые соответственно можно вычислить по формулам 1 и 2:

Р_{шп в А} = η_вР_дв; (1) Р_{шп в В} = η_вР_дв (2)

На рисунке 7 показано, что на участке В-С-D возник «провал» мощности, связанный с использованием третьего участка силовой характеристики АДЧР, когда мощность двигателя падает.

Рассмотрим условие проектирования приводов без «провалов». Частота вращения шпинделя в точке В: n_В = n_1-s1 / i_н, частота вращения шпинделя в точке D: n_D = n_ном.дв / i_в. Отсутствие «провала» мощности возникает при выполнении условия n_В ≥ n_D;

n_1-s1 / i_н ≥ n_ном.дв / i_в или n_1-s1 / n_ном.дв ≥ i_н / i_в ≥ К

Словами это выражается следующим образом: «провала» мощности не будет, если отношение частоты вращения постоянной мощности двигателя n_1-s1 к номинальной частоте n_ном.дв (n_1-s1 / n_ном.дв) будет превышать отношение редукций низшего диапазона к высшему (i_н / i_в).

Современные АДЧР имеют отношение n_1-s1 к n_ном.дв от 3,5 до 4. Следовательно, в коробках передач нужно выбирать такие передаточные отношения диапазонов, чтобы деление редукции низшего диапазона на редукцию высшего дало число, не больше, чем указанное отношение характеристик двигателя.

Вначале спроектируем однодиапазонный главный привод токарного станка. В таком приводе, график которого приведен на рисунке3, редукция может создаваться только ременной передачей между двигателем и шпинделем, или ременной и одной зубчатой, или только одной зубчатой передачей. Следует учитывать, что у ременной передачи не следует задавать передаточное отношение большее, чем 2,5, а у зубчатой - 4.

1. Выбираем для станка с заданной высотой центров полный диапазон частот вращения шпинделя от 0 до максимальной частоты n_max.пр2 Значения таблицы 1 примерно соответствуют современному состоянию скоростей главных приводов токарных станков. Максимальный диаметр обработки на токарных станках равен удвоенной высоте центров.

Таблица 1 – Максимальная частота вращения шпинделя и ориентировочная мощность двигателя токарного станка

Номер варианта контрольной работы	1, 2	3, 4	5, 6, 7	8, 9,10	11, 12, 13	14, 15, 16	17, 18, 19	20, 21, 22
Высота центров, мм	160	200	250	315	400	500	630	800
Максимальная частота вращения, шпинделя nmax пр2, об/мин	4000	3500	3000	2500	2000	1250	630	400
Мощность двигателя, кВт	12 – 18,5	14 – 25	16 – 30	20 – 40	28– 50	35 – 60	40 – 65	45 – 75

2. По заданию, выданному преподавателем, из таблицы 3 необходимо выбрать характеристики подходящего по мощности двигателя.

Выписываем значения n_ном.дв, n_1-s1, n_{макс. дв}, которые будут необходимы для дальнейших расчетов.

3. Рассчитываем редукцию i привода отношением n_1-s1 двигателя из таблицы 3 к максимальной частоте привода n_{max пр2} , взятому из таблицы 1:

i =

4. Рассчитываем номинальную частоту вращения шпинделя n_{ном пр}, разделив n_{ном дв} на редукцию привода i.

5. Вычерчиваем график силовой характеристики привода и двигателя

6. Рассчитаем предельную глубину резания по методике, изложенной в следующем разделе.

Сравним максимальное значение предельной глубины резания на низшем диапазоне со значениями таблицы 2, в которой даны рекомендации по выбору значений предельных глубин резания t_пр для диаметров, равных половине высоты центров.

2 - Значения предельных глубин резания для различных токарных станков

Dмакс, мм	315	400	500	630	800	1000	1250	1600
tпр.опт, мм	5,5	7,0	8,5,0	10,0	12,5	14,0	16,5	18,0

В таблице 3 приведены технические характеристики асинхронных двигателей с частотным регулированием германской фирмы Siemens,

Таблица 3 - Характеристики двигателей 1РН7 для приводов главного движения фирмы Siemens

№№	Типо-размеры двигателей	Рном кВт	nном об/мин	Номинальный момент, Нм	n1-S1. дв об/мин	nмакс. дв об/мин	Высота оси, мм
1	131-NF	11	1500	70	6700	8000	132
2	133-ND	12	1000	114,6	4700
3	133-NF	15	1500	95,5	6800
4	133-NG	20	2000	95,5	6500
5	135-NF	18,5	1500	117,8	7500
6	137-ND	17	1000	162,3	5400
7	137-NF	22	1500	140,1	7000
8	137-NG	18	2000	133,7	6000
9	163-NB	12	500	229,2	2500	6500	160
10	163-ND	22	1000	210,1	5800
11	163-NF	30	1500	191,0	5400
12	163-NG	36	2000	171,9	7000
13	167-NB	16	500	305,6	6000
14	167-ND	28	1000	267,4	2500
15	167-NF	37	1500	235,6	5800
16	167-NG	41	2000	195,8	5400
17	184-NT	21,5	500	410	4500	5000	180
18	184-ND	39	1000	372	5000
19	184-NE	40	1250	305	5000
20	184-NF	51	1500	325	5000
21	184-NL	70	2500	298	5000
22	186-NT	29,6	500	565	4800
23	186-ND	51	1000	487	5000
24	186-NE	60	1250	458	5000
25	224-NC	55	700	750	3020	4500	225
26	224-ND	71	1000	678	4500
27	224-NF	100	1500	636	4500

Проектирование двухдиапазонного привода главного движения токарного станка.

7. По заданию, выданному преподавателем, из таблицы 3 необходимо выбрать характеристики подходящего по мощности двигателя.

Выписываем значения n_ном.дв, n_1-s1, n_{макс. дв}, которые будут необходимы для дальнейших расчетов.

8. Рассчитываем отношение n_1-s1 к n_ном.дв. двигателя.

9. Рассчитываем редукцию i_в высшего диапазона отношением n_1-s1 двигателя из таблицы 3 к n_{max пр2} , взятому из таблицы 1.

10. Рассчитываем номинальную частоту вращения шпинделя на верхнем диапазоне n_{ном пр2}, разделив n_{ном дв} на редукцию высшего диапазона i_в.

11. Приравниваем n_{ном пр2} к максимальной частоте вращения шпинделя на низшем диапазоне n_{max пр1}.

12. Рассчитаем редукцию низшего диапазона i_н отношением n_1-s1 двигателя к n_{ном пр2} = n_{max пр1}.

13. Рассчитаем номинальную частоту вращения низшего диапазона вращения шпинделя n_{ном пр2}, разделив n_{ном дв} на редукцию низшего диапазона i_н.

14. Рассчитаем предельную глубину резания по методике, изложенной в следующем разделе.