Расчет главных приводов станков с ЧПУ

Расчетная частота вращения шпинделя округляется до стандартного значения ряда предпочтительных чисел nр = 224 мин–1.

9.2.5. Расчет диапазона регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности

Диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности RnN определяется по формуле

RnN = nmax ,

nр

где nmax – максимальная частота вращения шпинделя, мин–1: nmax = = 4000 мин–1;

nр – стандартная расчетная частота вращения шпинделя, мин–1: nр = 224 мин–1.

RnN = 4000224 =17,86.

9.2.6. Расчет диапазона регулирования частот вращения коробки скоростей

Диапазон регулирования частот вращения коробки скоростей Rм определяется по формуле

Rм = RnN ,

RэN

где RnN и RэN – диапазоны регулирования частот вращения шпинделя и электродвигателя при постоянной мощности: RnN = 17,86 и

RэN = 4,5.

Rм = 174,,865 =3,97.

9.2.7. Определение знаменателя геометрического ряда частот вращения коробки скоростей

153

Знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей определяется по формуле

ϕм = z−1 Rм ,

где φм – знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей;

z – число диапазонов регулирования коробки скоростей: z = 2; Rм – диапазон регулирования частот вращения коробки скоро-

стей: Rм = 3,97.

ϕм = 2−1 3,97 = Rм =3,97.

9.2.8. Округление знаменателя геометрического ряда частот вращения шпинделя до стандартного значения

Знаменатель геометрического ряда частот вращения шпинделя округляется до стандартного значения ряда предпочтительных чисел т. е.

φм → φм ст и φм ст= 4,0.

9.2.9. Выбор знаменателя геометрического ряда частот вращения шпинделя, переключаемых системой ЧПУ

Знаменатель геометрического ряда частот вращения шпинделя, переключаемых системой ЧПУ, обычно принимается φ = 1,12.

9.2.10.Расчет фактического диапазона регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности

Фактический диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности RnNф определяется по формуле

где RэN – диапазон регулирования частот вращения электродвигателя при постоянной мощности: RэN = 4,5.

φм – знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей: φм = 4,0;

154

z – число диапазонов регулирования частот вращения шпинделя: z = 2.

RnNф = 4,5 4,02−1 =18 .

9.2.11. Определение фактической расчетной частоты вращения шпинделя

Фактическая расчетная частота вращения шпинделя определяется по формуле:

nф = nmax ,

р RnNф

где nрф – фактическая расчетная частота вращения шпинделя: мин–1;

nmax – максимальная частота вращения шпинделя, мин–1: nmax =

=4000 мин–1;

RnNф – фактический диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности: RnNф =18.

nрф = 400018 = 222 мин−1.

9.2.12. Округление фактической расчетной частоты вращения шпинделя до стандартного значения

Фактическая расчетная частота вращения шпинделя округляется до стандартного значения ряда предпочтительных чисел nр → nр ст,

т. е. npф = 224 мин−1.

9.2.13. Расчет диапазона регулирования частот вращения шпинделя при постоянном моменте

Диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянном моменте RnТ определяется по формуле

155

RnT = Rn ,

RnNф

где Rn – диапазон регулирования частот вращения шпинделя: Rn = 80;

– фактический диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности: RnNф = 18.

RnT = 1880 = 4,44.

9.2.14.Определение минимальной частоты вращения электродвигателя

Минимальная частота вращения электродвигателя определяется по формуле

nэ min = nэн ,

RnT

где nэ min – минимальная частота вращения электродвигателя, мин–1;

nэн – номинальная частота вращения электродвигателя, мин–1: nэн = 1000 мин–1;

RnТ – диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянном моменте: RnТ = 4,44.

nэ min = 10004,44 = 225 мин−1.

9.2.15. Округление минимальной частоты вращения электродвигателя до стандартного значения

Минимальная частота вращения электродвигателя округляется до

стандартного значения ряда предпочтительных чисел nэ min → nэ min ст,

т. е. nэ min ст = 224 мин–1.

156

9.2.16. Определение фактического диапазона регулирования частот вращения шпинделя при постоянном моменте

Фактический диапазон регулирования частот вращения шпинде-

nэ min ст – минимальная частота вращения электродвигателя, округленная до стандартного значения, мин–1: nэ min ст = 224 мин–1.

RnNф = 1000224 = 4,5 .

9.2.17. Определение фактического диапазона регулирования частот вращения шпинделя

Фактический диапазон регулирования частот вращения шпинделя Rnф определяется по формуле

Rnф = RnTф RnNф ,

где RnфТ и RnNф – фактические диапазоны регулирования частот вращения шпинделя при постоянном моменте и постоянной мощности:

RnфТ = 4,5; RnNф = 18.

Rnф = 4,5 18 =81.

9.2.18. Определение фактической минимальной частоты вращения шпинделя

Фактическая минимальная частота вращения шпинделя

157

nф = nmax , min Rnф

где nminф – фактическая минимальная частота вращения шпинделя, мин–1;

nmax – максимальная частота вращения шпинделя, мин–1: nmax =

=4000 мин–1;

Rnф – фактический диапазон регулирования частот вращения шпинделя: Rnф = 81.

nminф = 400081 = 49,4 мин−1.

9.2.19. Расчет числа делений, изображающих максимальную частоту вращения шпинделя,

и частоты вращения электродвигателя

Для определения числа делений, изображающих на графике частот максимальную частоту вращения шпинделя ymax и номинальную yэн и максимальную yэ max частоты электродвигателя, используются формулы

где Rn – диапазон регулирования частот вращения шпинделя: Rn = 80;

yэ max = lg(4500/ 50) =38. lg1,12

9.2.20. Определение числа делений, изображающих минимальную частоту вращения электродвигателя

Число делений, изображающих минимальную частоту вращения электродвигателя, определяется по формуле

где yэ min – число делений, изображающих минимальную частоту вращения электродвигателя;

nminф и nэфmin – фактические минимальные частоты вращения шпин-

деля и электродвигателя, мин–1: nminф = 50 мин–1 и nэфmin = 224 мин–1; φ – знаменатель геометрического ряда частот вращения шпин-

деля, переключаемых системой ЧПУ: φ = 1,12.

yэ min = lg(224 / 50) =13 . lg1,12

9.2.21. Определение числа делений, изображающих знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей φм

Число делений kϕм , изображающих знаменатель геометрическо-

го ряда частот вращения коробки скоростей φм, определяется по формуле

kϕм = lglgϕϕм ,

где φм и φ – знаменатели геометрического ряда частот вращения шпинделя переключаемых коробкой скоростей и системой ЧПУ: φм = 4,0 и φ = 1,12.

159

kϕм = lglg14,12,0 =12 .

9.2.22. Оптимизация структурной формулы главного привода

Выбирается структурная формула главного привода с одной постоянной передачей zп = 1 и с двухступенчатой групповой передачей z = 2х в виде

z = 2 =1 2xо ,

где х0 – характеристика основной групповой передачи: х0 = 1 при

φм = 4,0 и х0 = kϕм = 12 при φ = 1,12.

Структурная формула привода с учетом характеристик групповой передачи имеет вид

9.2.23. Построение графика частот вращения шпинделя

График частот вращения шпинделя (рис. 9.1) строится по разбивке числа yэ min на деления для понижающих передач снижающих частоту вращения электродвигателя от nэ min до nmin шпинделя.

160

Рис. 9.1. График частот вращения главного привода многоцелевого горизонтального станка

Показатель диапазона регулирования групповой передачи ki рассчитывается по формуле

ki = xi (zi −1),

где хi – характеристика групповой передачи, определяющая последовательность переключения групповых передач: х0 = k0 = kϕм = 12;

zi – общее число ступеней групповой передачи: zi = 2;

φ – знаменатель геометрического ряда частот вращения шпинделя, переключаемых системой ЧПУ: φ = 1,12.

Для основной групповой передачи при z = 212 показатель диапазона регулирования соответственно k0 = 12 (2–1) = 12.

Показатель диапазона регулирования групповой передачи ограничивается условием Ri = ϕki ≤8 , а передаточные отношения долж-

ны быть в пределах ¼ ≤ ϕ−m =i = ϕ+m ≤ 2 поэтому при φ = 1,12 до-

пускаются значения kmax ≤ 18, а делений перекрываемых лучами на графике частот для повышающих и понижающих передач соответ-

161

При k0 = 12 принимается, например, вариант + m = 2 и | –m| = 10, тогда выражение разбивки числа yэ min = 13 на число делений для по-стоянной (п/п) и групповой передач (z = 21, z = 212) может иметь вид

yэ min = 13 = 3 + 10 п/п 21(212).

9.2.24.Определение передаточных отношений

ичисел передач

При подборе чисел зубьев по таблицам используются передаточные отношения для повышающих передач и передаточные числа – для понижающих.

Передаточные отношения и числа рассчитываются с помощью полученного графика частот (см. рис. 9.1) по следующим формулам:

где ij – передаточное отношение передач;

φ – знаменатель геометрического ряда частот вращения шпинделя: ϕ =1,12 ;

± mj – число делений, перекрываемых лучом, изображающим соответственно, повышающие и понижающие передачи (знак «плюс» ставится для повышающих передач, а «минус» – когда передача понижающая);

uj – передаточное число передач;

Из графика частот следует, что m0 = –3; m1 = –10; m2 = 2, и соответственно передаточные отношения и числа будут:

162