6 Розрахунок потужності та вибір електродвигунів для головного привода свердлильних верстатів

При свердленні різальному інструменту одночасно передаються два рухи: головний рух (обертання свердла) та рух подачі (повздовжнє переміщення свердла).

Експериментальним шляхом встановлено, що швидкість різання при свердленні, м/хв., визначається співвідношенням [7, с. 267]:

, (6.1)

де C_V – коефіцієнт, який залежить від матеріалу, що обробляється, та матеріалу свердла;

d – діаметр свердла, мм;

Т – стійкість свердла, хв. табл. 6.1; стійкість свердла коливається у значному діапазоні (сягає 270 хв. для великих діаметрів (біля 60 мм). Для менших діаметрів стійкість знижується [21, гл. 4, табл. 29].

S – подача, мм/об;

m, Z_V, Y_V – показники ступеня, які залежать від матеріалу деталі, що обробляється, та діаметра свердла.

Необхідні величини для розрахунку наведені в табл. 6.1 – 6.3.

Зусилля подачі при свердленні, Н, визначається за емпіричною формулою:

. (6.2)

На підставі дослідних даних отримана формула для обертаючого моменту, Н м:

. (6.3)

Знаючи величину моменту та швидкість обертання свердла, легко визначити потужність різання, кВт:

, (6.4)

де n_шп – швидкість обертання шпинделя свердла, об/хв.

Швидкість обертання шпинделя розраховується по знайденому значенню швидкості різання за формулою (5.3), підставивши діаметр свердла d замість d_фр.

Передатне відношення розраховується за формулою (5.4).

Потужність на валу двигуна при різанні з урахуванням втрат у механічних передачах верстата розраховується за формулою (5.6).

Аналогічно за формулою (5.7) розраховуються втрати у верстаті при номінальному навантаженні ; за формулою (5.8) – потужність втрат холостого ходу верстата Р_дв.0; за формулою (5.9) – еквівалентна потужність за цикл

Двигун вибирається з довідника [3, 4, 20] з дотриманням вимоги .

Навантажувальна діаграма головного привода свердлильного верстата (без урахування перехідних процесів) має вигляд, показаний на рис. 5.1.

7 Розрахунок потужності та вибір електродвигунів для головного привода шліфувальних верстатів

Потужність електродвигуна головного привода металорізального верстата визначається режимом різання. При розрахунку режиму різання враховують тип і розміри інструменту, матеріал його різальної частини, матеріал і стан заготовки, тип устаткування, тощо. При цьому слід пам’ятати, що елементи режиму різання знаходяться у взаємній функціональній залежності, яка встановлюється емпіричними формулами. Глибина різання t і подача S безпосередньо впливають на стійкість Т інструменту, з якою, у свою чергу, зв’язана швидкість різання. При виконанні завдання відсутні дані та розрахункові коефіцієнти слід вибирати по [21].

При плоскому шліфуванні периферією круга головний рух передається шліфувальному кругу, який обертається відносно нерухомої осі [7, с. 330].

Швидкість шліфування V_к звичайно лежить у межах від 30 до 50 м/с. Товщина шару металу, який знімається, при таких швидкостях різання незначна.

Потужність різання, кВт при шліфуванні периферією круга визначається за емпіричною формулою

P_Z = C_Р · V^r_д · t^X · S^Y · D_к ^g, (7.1)

де С_Р – коефіцієнт, що характеризує матеріал деталі та твердість круга;

V_д – окружна швидкість деталі або швидкість руху столу, м/хв.;

t – глибина шліфування, мм;

S – подача в напрямку осі шліфувального круга (поперечна) за один хід столу, мм/прохід;

D_к – діаметр шліфувального круга, мм.

Величини коефіцієнта та показників ступеня в формулах потужності при шліфуванні [21, гл. 4, табл. 70]. Деякі коефіцієнти наведені у табл. 7.1.

Таблиця 7.1 – Величини коефіцієнтів при шліфуванні

Вид і характер шліфування	Мате-ріал, що об-робля-ється	Шліфувальний круг		Коефіцієнт і показники ступеня
		зернис-тість	Твердість	CP	r	X	Y	g	Z
Плоске периферією круга на верстатах з прямокутним столом	Сталь неза-гарто-вана	50	СМ2	0,52	1,0	0,8	0,8	0	0
			С1	0,59
			СТ2	0,68
Плоске торцем круга на верстатах з круглим столом	Сталь загар-тована	50	М1, СМ2	5,2	0,3	0,25	0	0	0,3
			М3	3,8
Кругле внутрішнє	Сталь неза-гарто-вана	40	С1	0,27	0,5	0,4	0,4	0,3	0

При шліфуванні торцем круга потужність різання, кВт:

P_Z = C_P · V_д^r · t^X · B_к^Z, (7.2)

де С_Р – коефіцієнт, що характеризує матеріал деталі та твердість круга;

V_д – окружна швидкість деталі або швидкість руху столу, м/хв.;

t – глибина шліфування, мм;

В_к – ширина шліфувального круга, мм.

Потужність на валу двигуна при різанні, кВт, з урахуванням втрат у механічних передачах верстата розраховується за формулою [7, с. 243]

, (7.3)

де _верст. – ККД верстату при номінальному навантаженні, в.о. (звичайно складає 0,75 ... 0,8).

Потужність втрат у верстаті при номінальному навантаженні [7], кВт,

. (7.4)

Тому, що на період пауз верстат не відключається, то потужність на його валу дорівнює потужності втрат холостого ходу верстата, кВт, яку визначаємо з [7]

. (7.5)

На рис. 7.1 побудована навантажувальна діаграма головного привода токарного верстата (без урахування перехідних процесів).

Еквівалентна потужність, кВт, за цикл роботи двигуна розраховується за формулою:

. (7.6)

Р кВт

Р_дв.

Р_дв.0

t_p t₀ t, c

Т_ц

Рисунок 7.1 – Навантажувальна діаграма головного привода токарного верстата

З умови нагріву випливає, що номінальна потужність двигуна повинна бути не менше еквівалентної потужності по навантажувальній діаграмі. Двигун вибирається з довідника [3, 4, 20] з дотриманням вимоги .

Так як привод круга шліфувального верстата завжди запускається вхолосту, то перевіряти двигун на достатність пускового моменту немає необхідності.