1.1.4. Определение мощности электродвигателей станка

При проектировании станка мощность электродвигателей следует устанавливать с наибольшей возможной точностью, т.к. существенные ошибки неблагоприятно отражаются на эксплуатационных качествах станка, а часто и на его конструкции, габаритах и весе.

Преувеличенная мощность хотя и обеспечивает необходимые режимы работы, однако двигатель получается излишне громоздким, дорогим и работает неэкономично вследствие недогрузки (пониженный сos у асинхронных двигателей). Бесполезно возрастают размеры и вес деталей станка, равно как его стоимость и занимаемые им площадь и объем.

При заниженной мощности область использования станка окажется суженной, ряд операций возможно будет производить лишь на пониженных режимах.

Общая мощность привода N слагается из полезной мощности N_эф, мощности холостого хода N_xx, постоянного для заданного n_шп и не зависящей от величины передаваемой нагрузки, и мощности N_т , расходуемой на преодоление работы сил трения, возникающей под действием нагрузки

(1.5)

Полезная мощность N_эф главного движения определяется по наиболее эффективному режиму резания для черновых операций (t_max, S_max, V_min), причем V_min - соответствующая этим же условиям минимальная скорость резания

; (1.6)

где N_эф - полезная мощность главного движения, кВт;

P_zmax - максимальное значение тангенциальной составляющей усилия резания , кгс;

V_min - соответствующая этому режиму обработки скорость резания в м/мин.

Наибольшее значение силы P_zmax определяется при следующих условиях:

обрабатываемый материал - высокопрочная сталь с _в  75 кгс/мм² и HB  170 , глубина резания и подача наибольшие; материал режущей части резца - быстрорежущая сталь или твердый сплав с наименьшей стойкостью 15÷30 мин.

Мощность холостого хода N_xx и мощность N_т , расходуемую на преодоление работы сил трения, учитывают введением в формулу общей мощности N коэффициента полезного действия станка

; (1.7)

где N - мощность привода главного движения, Квт;

 - коэффициент полезного действия станка, для привода главного движения предварительно принимается: для вращательного движения , для возвратно - поступательного ;

K - коэффициент перегрузки двигателя, для универсальных станков может быть принят (при кратковременной перегрузке не более 15 мин).

Мощность, потребная для привода подач, N_п может быть подсчитана по тяговой силе Q подачи и скорости подачи S_м (минутная подача) с учетом к.п.д., который для привода подач обычно невелик (порядка )

; (1.8)

где N_п - мощность, потребная для привода подач, кBт;

мм/мин;

S_max - максимальное значение подачи на оборот шпинделя при черновой обработке, мм/об;

n_min - частота вращения шпинделя при этом же режиме обработки, об/мин.

Тяговая сила Q определяется по формуле:

; (1.9)

где K - опытный коэффициент, учитывающий стремление к опрокидыванию. ;

P_{x max} - максимальное значение составляющей усилия резания в направлении подачи, кгс;

 - приведенный коэффициент трения на направляющих, ;

P_z - тангенциальная составляющая усилия резания, кгс;

G - вес суппорта, кгс.

Мощность потребная на подачу, обычно невелика: для токарных станков она составляет 3  4 %, для сверлильных - 4  5 % и для фрезерных - 15  20 % от мощности привода главного движения.

Мощность привода главного движения должна быть окончательно выбрана после сравнения с мощностью нескольких аналогичных станков современной конструкции. Это необходимо для того, чтобы убедиться в правильности выбранной мощности, т.к. процессы резания еще недостаточно изучены и в формулы, по которым определяются усилия резания для вычисления эффективной мощности, входят опытные коэффициенты.

Окончательно по каталогу выбирается тип электродвигателя и записывается его характеристика.