34

Федеральное агентство по образованию

Филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет» в

г. Сызрани

Кафедра «Электромеханика и промышленная автоматика»

С.М. Воронин

Расчет электроприводов металлорежущих станков

Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 140400.62 ( бакалавр).

«Электропривод в современных технологиях»

Самара 2014

Печатается по решению Редакционно-издательского совета СамГТУ.

УДК 62-581.6

Расчет электроприводов металлорежущих станков: метод.указ./

Сост. С.М.Воронин.-Самара;Самар.гос.техн.ун-т,2014.-

Приведены последовательность расчета электроприводов главного движения и движения подачи металлорежущих станков с использованием частотных преобразователей переменного тока и преобразователей постоянного тока.

Данные задания на курсовую работу и каталоги двигателей АЧ и ПБСТ предназначены для студентов, обучающихся специальности 140400.62.

Составитель: канд. техн. наук С.М.Воронин,

(с) С.М.Воронин, составление 2014

(с) Самарский государственный технический университет в г.Сызрани

Введение

В данной курсовом проекте производится выбор электропривода подачи в случае однокоординатного перемещения исполнительного органа (ИО) или электропривода главного движения для металлоре-жущих станков. В этом качестве могут использоваться как асинхрон-ный регулируемый электропривод, так и тиристорный электропривод постоянного тока. Тип электропривода определяется заданием на курсовую работу.

Процесс резания металла при одновременной работе приводов главного движения и движения подачи в самом общем виде может быть представлен в виде структуры с учетом стабилизации мощности резания

Рис.1.Схема стабилизации мощности резания.

В данной схеме приняты следующие обозначения: ПШ – преоб-разователь привода шпинделя; ПП – преобразователь привода пода-чи; МПУ1 – механическое передаточное устройство – коробка пере-дач; МПУ2 – редуктор, гайка – винт; ПР – процесс резания с глуби-ной h и свойствами материала заготовки и резца НВ; ν_рз – задание оп-тимальной скорости резания; S_з – задание оборотной подачи; S_к – кор-рекция оборотной подачи; Р_р – мощность резания; F_р – усилие реза-ния; БД – блок деления; НЭ – нелинейный элемент; РМ – регулятор мощности.

1. Выбор двигателей для электроприводов главного движения и движения подачи.

В качестве примера рассмотрим выбор двигателей приводов станков токарной группы. Механические свойства материалов заго-товки и режущего инструмента, определяющие задание оптимальной скорости резания, известны. В процессе снятия стружки резцом возникает усилие, приложенное под некоторым углом к режущей кромке инструмента. Это усилие представляется в виде трех состав-ляющих:

1. F_z – усилие резания преодолеваемое шпинделем станка;

2. F_y – усилие, создающее давление на суппорт;

3. F_x – осевое усилие подачи, преодолеваемое механизмом подачи.

Расчет необходимо вести для наиболее тяжелого режима, каким является обработка конструкционных сталей.

Тогда сила резания равна

,

где

Мощность резания

,

где - оптимальная скорость резания.

Мощность двигателя шпинделя

где - коэффициент запаса;

- КПД коробки передач.

Номинальная скорость выбираемого двигателя должна, пример-но, соответствовать линейной скорости заготовки при её заданном диаметре d и передаточном отношении многоступенчатой коробки передач i_кп.

Тогда требуемая скорость вращения двигателя находится как

По величине мощности и требуемой скорости вращения выбираем из таблицы асинхронный двигатель для привода шпинделя.

При выборе двигателя для привода подачи принимаем составляющие F_x и F_y равными:

Суммарное усилие F_n, необходимое для перемещения суппорта с резцом в направлении подачи

где - коэффициент запаса;

- коэффициент трения для установившегося режима;

G – вес стола (суппорта).

Момент на ходовом винте с учетом потерь

,

где - шаг ходового винта;

- КПД ходового винта.

Момент приведенный к валу двигателя

где - передаточное отношение редуктора;

- КПД редуктора.

Необходимая скорость двигателя для привода подачи определя-ется из заданной максимальной скорости перемещения суппорта.

Для вариантов задания 5,9,10,22 при выборе асинхронного элект-ропривода для движения подачи скорость находится по формуле:

По моменту М и требуемой скорости вращения выбирается дви-гатель постоянного тока из таблицы 2. Если в соответствии с зада-ниием для привода должен использоваться асинхронный регули-руемый электропривод, то находится мощность

и по таблице 3 приложения выбирается асинхронный двигатель.

Для подтверждения правильности выбранных двигателей с точки зрения длительности их работы определим время обработки детали.

Скорость вращения детали

Линейная скорость подачи

Время обработки детали

,

где - длина детали.

Если (где Т_дв – постоянная нагрева двигателя), то режим двигателя можно считать длительным и сам двигатель выбирается по условию или .

Если , то двигатель необходимо выбирать с учетом крат-ковременного режима работы.

Асинхронные двигатели выбираются из каталога двигателей А4 таблица 3 приложения. Двигатели постоянного тока из каталога дви-гателей ПБСТ таблица 2 приложения .