- •Фгбоу впо «Псковский государственный университет»
- •Исходные положения
- •Общие сведения
- •Требования к приводам подач станков с чпу
- •Общая структура приводов подач
- •Двигатели для приводов подач
- •2. Расчет механической части привода подач
- •2.1. Исходные положения
- •2.1.2. Опоры ходовых винтов, выбор схемы монтажа винта в опорах. Соединительные муфты
- •2.1.3. Указания по определению исходных данных для расчета привода
- •2.3. Расчет винта на продольную устойчивость
- •2.4 Расчет винта на виброустойчивость
- •2.5.1. Расчет на статическую прочность
- •2.5.2. Расчет на долговечность
- •3.1. Исходные положения
- •3.2. Определение требуемого диапазона частот вращения двигателя
- •3.5. Проверка выбранного двигателя по среднему динамическому моменту
- •4. Пример расчета привода подач
- •4.1. Исходные данные
- •4.2. Расчет механической части привода
- •4.2.1. Определение диаметра ходового винта, шага резьбы и осевой жесткости
- •4.2.3. Расчет передачи винт - гайка на статическую прочность и долговечность
- •4.3. Выбор электродвигателя
- •4.3.1. Определение требуемого диапазона частот вращения двигателя
- •4.3.3. Предварительный выбор двигателя
- •4.3.5. Проверка выбранного двигателя по среднему динамическому моменту
3.5. Проверка выбранного двигателя по среднему динамическому моменту
Полученное в результате расчета значение Мд.т. для предварительно выбранного двигателя сравнивают с величиной среднего динамического момента М ср.д. определяемого по кривой допустимых моментов в переходном процессе (рис. 3, кривые 2а...2и) согласно выражению
(24)
при этом МД.Т. не должен превышать М СР.Д. (МД.Т≥ М СР.Д. )
Наиболее просто и с достаточной точностью значение МСР.Д можно найти графически по выражению
(25)
где S – площадь, заключенная между соответствующей кривой допустимых моментов и отрезками осей координат протяженностью: по оси частот вращения - от 0 до значения , по оси моментов - от 0 до точки пересечения кривой с осью моментов. Например для двигателя типа ПБB132L при , указанная площадь (рис.3, кривая 2ж) будет заключена между отрезками, orpaничeнными точками А, В, С, D , E, при этом значение S можно выразить как разность: S = S1 – S2 , где S1 – площадь прямоугольника ABGE, где S2
– площадь, заключенная между точками CGD /приближенно можно считать ее треугольником/. Для данного примера будет равно:
Если расчетное значение Мд.т превышает Мср.д, то выбирают двигатель большего размера или принимают меры к уменьшению Мд.т., например путем снижения величины ускорения при разгоне и скорости быстрых ходов, уменьшения моментов инерции элементов привода и т.д.
3.6. Проверка выбранного двигателя по моменту допускаемому им при рабочих кратковременных режимах и по среднеквадратичному моменту
В первом случае проверка предусматривает сопоставление расчетного момента Мт.б. /момент в установившемся режиме при ускоренных перемещениях/ с моментом Мр.к. допускаемым двигателем при рабочих кратковременных режимах, который может быть найден по соответствующей кривой графика (рис.3. кривые 3а...3и). Величина Мт.б. должна быть не более Мр.к. т.е. должно выполняться условие Мт.б.≤ Мр.к.
Если двигатель работает в повторно-кратковременном режиме с резко переменной нагрузкой, то его номинальный момент Мн. должен быть не менее среднеквадратичного момента Мск., (Мн.≥ Мск.)
Значение Мск. определяется с учетом нагрузочного графика работы двигателя выражением
, (26)
где Mi. – значение момента в интервале времени :
– время цикла.
Интервалам работы двигателя соответствуют этапы разгона, торможения, быстрых ходов, рабочих подач, стоянки.
4. Пример расчета привода подач
4.1. Исходные данные
Требуется рассчитать привод подачи продольного суппорта токарного станка с ЧПУ нормальной точности при следующих исходных данных.
Привод имеет систему управления замкнутого типа, высокомоментный приводной двигатель серии ПВ связан с ходовым винтом через муфту; масса суппорта m = 500 кг; общая длина ходового винта Lв = 1800 мм, свободная длина /расстояние между торцами опор/ мм, максимальное расстояние между гайкой и опорой винта мм; твердость поверхностей контакта шариков и дорожек качения винта и гайки НRС = 60, допускаемые контактные напряжения [σк] = 2500 МПа; число витков работающих в гайке ; скорость быстрых ходов V б.х. = 10 м/мин; ускорение при разгоне м/с2. Ходовой винт установлен на двух опорах по схеме IV (рис.8); каждая из опор представляет собой роликовый комбинированный подшипник типа 504000.
В качестве расчетного принят некоторый обобщенный цикл работы, включающий в себя (без учета периодов разгона и торможения) следующие этапы движения суппорта: быстрый подвод инструмента к изделию; рабочая подача (черновой режим); быстрое перемещение суппорта назад; рабочая подача (получистовой режим); быстрое перемещение назад; рабочая подача (чистовой режим); быстрый отход суппорта в исходное положение, соответствующее началу нового цикла; стоянка.
Полученные в результате анализа технологического процесса исходные значения параметров, необходимые для расчета привода, представим в виде таблицы (табл.7),. Указанное в таблице время разгона (торможения) определено c учетом линейного закона изменения скорости суппорта на этих этапах движения:
Таблица 7
Данные для расчета приводов
№ этапа движения |
Характер этапа движения |
Значения параметров |
Направление движения |
|||||
lС |
VС |
t |
FР |
FТ.Н |
|
|||
м |
м/мин |
с |
Н |
Н |
|
|||
1 |
Разгон |
0,03 |
– |
0,17 |
– |
300 |
← |
|
2 |
Быстрый ход |
0,34 |
10 |
2,04 |
– |
300 |
← |
|
3 |
Торможение |
0,03 |
– |
0,17 |
– |
300 |
← |
|
4 |
Рабочая подача (черновой режим) |
1 |
0,2 |
300 |
5200 |
2700 |
← |
|
5 |
Остановка |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
6 |
Разгон |
0,03 |
– |
0,17 |
– |
300 |
→ |
|
7 |
Быстрый ход |
0,94 |
10 |
5,64 |
– |
300 |
→ |
|
8 |
Торможение |
0,03 |
– |
0,17 |
– |
300 |
→ |
|
9 |
Остановка |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
10 |
Рабочая подача (получист. режим) |
0,7 |
0,16 |
250 |
1350 |
700 |
← |
|
11 |
Остановка |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
12 |
Разгон |
0,03 |
– |
0,17 |
– |
– |
→ |
|
13 |
Быстрый ход |
0,64 |
10 |
3,84 |
– |
– |
→ |
|
14 |
Торможение |
0,30 |
– |
0,17 |
– |
– |
→ |
|
15 |
Остановка |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
16 |
Рабочая подача (чистовой режим) |
1 |
0,09 |
660 |
220 |
400 |
← |
|
17 |
Остановка |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
18 |
Разгон |
0,030 |
– |
0,17 |
– |
300 |
→ |
|
19 |
Быстрый ход |
1,34 |
10 |
8 |
– |
300 |
→ |
|
20 |
Торможение |
0,030 |
– |
0,17 |
– |
300 |
→ |
|
21 |
Стоянка |
– |
– |
180 |
– |
– |
– |
|
Обозначения: lС – путь суппорта, VС – скорость, t – время, FР – осевая составляющая силы резания, FТ.Н – сила трения в направляющих |