1. Расчёт и выбор силовых элементов

1. Выбор электродвигателя

Мощности рабочего и обратного ходов станка в установившихся режимах определяются по формуле:

Мощность рабочего хода: кВт

Мощность обратного хода:

, кВт;

где:

При рабочем ходе

При обратном ходе

где: a,b - коэффициенты постоянных и переменных потерь в механизме станка;

К_З – коэффициент загрузки станка.

Значения a и b определяются по формуле:

,

при условии, что соотношение постоянных и переменных потерь в станке при номинальной нагрузке a / b = 1.5

Рассчитаем параметры a и b:

Рассчитаем коэффициент загрузки станка:

Рассчитаем КПД при обратном ходе:

Рассчитаем эквивалентную мощность за цикл работы станка:

,кВт

где: и - время рабочего и обратного ходов на скоростях V_РХ и V_ОХ.

, с

,с

, с

,с

, кВт

Предварительный выбор приводного электродвигателя осуществляется по условию по условию:

P_ДН ≥ К_З·Р_Э,

где: К_ЗП – коэффициент запаса, учитывающий переходные процессы

К_ЗП= 1,5 при однозонном управлении двигателем

P_ДН = 1,5·28,08=42,12 кВт

P_ДН ≥ 42,12

Для ЭП продольно – строгальных станков желательно применять низкооборотные двигатели, что обусловлено частым реверсом скорости. Так же желательно использовать принудительную вентиляцию.

В соответствии с условием P_ДН ≥ 42,12 выберем электродвигатель:

4ПФ180М

Таблица 1. Технические данные электродвигателя:

Тип двигателя	Мощность РН, кВт	Частота вращения nН/nmax, об/мин	Ток якоря IЯН, А	КПД η, %	Сопротивление обмоток якорной цепи RД, Ом	Сопротивление обмоток возбуждения RВ, Ом	Номинальный поток возбуждения ФН×10 – 2,Вб	Число витков обмотки возбуждения wВП	Момент инерции JД, кгм2
4ПФ180М	45	1060/3800	115,6	87	0,0810	35,8	2,5	870	3,1

Примечание: Номинальное якорное напряжение двигателей U_ЯН=440 В. Номинальное напряжения возбуждения U_ВН=220 В. Число главных полюсов 2Р_П=4.

Для выбранного двигателя производится перерасчёт номинальной и максимальной частот вращения в соответствующие угловые скорости по формуле:

,

Перерасчёт активных сопротивлений якорной цепи двигателя Rтя и цепи возбуждения Rтв в нагретом состоянии производится по формуле:

Ом

где – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления обмотки в нагретом состоянии (двигатели серии 2П, 4П рассчитываются на нагрев Туст=150°С, где Кт≈1,25)

Rтя=1,25*Rя; Ом

Rтя=1,25*0,810=0,101 Ом

Построим скоростную V(t) и нагрузочную M(t) диаграммы для технологического цикла работы станка. Скорости входа Vвх резца в изделие и выхода Vвых. из него считаем одинаковыми. Установившиеся скорости рабочего и обратного хода составляют V_РХ и V_ОХ. Значения моментов двигателя переходных режимов равны . Значения М_П=(1,25-1,5) М_Н с учетом допустимой перегрузки двигателя по току.

Время каждого переходного процесса определяется по формуле:

,

где: - приведенный к валу двигателя момент инерции всех реверсируемых частей, включая стол и изделие;

- перепад скоростей на данном участке;

- приведенный момент сопротивления, соответствующий данному режиму;

В режиме разгона М_П положительный, а в режимах замедления – отрицательный.

Перегрузка по току для машин серии 2ПФ – 4ПФ допустима в 1,5…2 раза. Для расчета перегрузку по току возьмем 1,5 раза.

405,77∙1,5 = 608,65

где: ,V_i - соответственно , при рабочем ходе и , - при обратном ходе;

- КПД механизма станка при данном режиме.

(для одного двигателя)

Переведем скорости из (м/мин) в (м/с), делением на 60:

Vpx = 35/60 = 0.58 м/с

Vox = 50/60 = 0.833 м/с

Vвх = 10/60 = 0.17 м/с

Рассчитаем время каждого переходного процесса:

Эквивалентный момент на валу двигателя за цикл работы станка:

М_Н=451

М_Н ≈ М_Э , следовательно выбранный двигатель верен.

Таблица 2: таблица для построения диаграммы М,V(t)

t1	0.31	Mп	608.66	Vвх	0
t2	0.43	Мвх	108.4	Vвх	0.17
t3	2.5	Мп	608.66	Vрх	0.58
t4	5.8	Мрх	454.4	Vвых	0.17
t5	0.51	Мп	-608.66	Vвых	-0.17
t6	1.57	Мп	608.66	Vвых	0
t7	4.31	Мох	108.4	Vох	-0.833
t8	1.09	Мп	-608.66	Vох	0

Рис. 1. Типовые скоростная V(t) и нагрузочная M(t) диаграммы для технологического цикла работы станка

Индуктивность цепи якоря двигателя приблизительно может быть рассчитана по формуле Линвилля – Уманского:

; ;

где: – номинальная угловая скорость двигателя, рад/с

– число пар полюсов;

– коэффициент компенсации (при наличии компенсационной обмотки равен – 0,25......0,3, серии 2П, 4П, ПГТ).

– номинальный ток якоря, А.