3 Определение мощности привода и выбор электродвигателя

Исходя из условия n=40…4500 мин^-1 выбираем двигатель модели 4ПФ132L:

N_э=15 кВт – мощность электродвигателя;

n_эн=1000 мин^-1– номинальная частота вращения электродвигателя;

n_эmax=5000 мин^-1– максимальная частота вращения электродвигателя.

Мощность резания определяется по формуле:

,

где N_э – мощность электродвигателя, 15 кВт;

N_υ – эффективная мощность резания, кВт;

η_n – КПД главного привода; η=0,7…0,85.

.

Принимаем 12 кВт.

4 Кинематический расчет главного привода

4.1 Расчет диапазона регулирования частот вращения шпинделя

Диапазон регулирования частот вращения шпинделя определяется по формуле:

где R_n – диапазон регулирования частот вращения шпинделя;

n_max – максимальная частота вращения шпинделя, мин^-1; n=4500 мин^-1;

n_min – минимальная частота вращения шпинделя, мин^-1; n=40 мин^-1.

4.2 Определение расчетной частоты вращения шпинделя

Расчетная частота вращения шпинделя определяется из выражения:

<,

где n_min – минимальная частота вращения шпинделя, мин^-1; n=40 мин^-1;

R_n – диапазон регулирования частот вращения шпинделя; R_n=112.5.

<

333<

4.3 Округление расчетной частоты вращения шпинделя до стандартного значения

Округляем расчетную частоту вращения шпинделя до стандартного значения:

n_p=450 мин^-1.

φ_м – знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей; φ_м=2;

φ – знаменатель частот вращения шпинделя переключаемой системой ЧПУ;

.

4.4 Определение диапазона регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности

Диапазона регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности определяется по формуле:

где R_nN – диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянной

мощности;

n_max – максимальная частота вращения шпинделя, мин^-1; n_max=4500 мин^-1;

n_р – стандартная расчетная частота вращения шпинделя, мин^-1; n_р= 450 мин^-1.

4.5 Расчет диапазона регулирования частот вращения электродвигателя при постоянной мощности

Диапазон регулирования частот вращения электродвигателя при постоянной мощности определяется по формуле:

где R_эN – диапазон регулирования частот вращения электродвигателя при

постоянной мощности;

n_эmax – максимальная частота вращения электродвигателя, мин^-1; n_эmax=5000 мин^-1;

n_эн – номинальная частота вращения электродвигателя, мин^-1; n_эн=1000 мин^-1.

4.6 Расчет диапазона регулирования частот вращения коробки скоростей

Диапазон регулирования частот вращения коробки скоростей определяется по формуле:

где R_м – диапазон регулирования частот вращения коробки скоростей;

R_nN – диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянной

мощности; R_nN=10;

R_эN – диапазон регулирования частот вращения электродвигателя при постоянной мощности; R_эN=5.

4.7 Определение знаменателей геометрического ряда частот вращения коробки скоростей

Знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей определяется по формуле:

где φ_м – знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей;

z – число диапазонов регулирования; z=2;

R_м – диапазон регулирования частот вращения коробки скоростей; R_м=2.

4.8 Округление знаменательного геометрического ряда частот вращения шпинделя до стандартного значения

Округляем знаменатель геометрического ряда частот вращения шпинделя до стандартного значения φ_м→φ_мст:

φ_мст=2.

4.9 Определение фактического диапазона регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности

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

где- фактический диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности;

R_эN – диапазон регулирования частот вращения электродвигателя при постоянной мощности; R_эN=5;

φ_м – знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей; φ_м=2;

z – число диапазонов регулирования; z=2.

4.10 Определение фактической расчетной частоты вращения шпинделя и округление до стандартного значения

Фактическая расчетная частота вращения шпинделя определяется по формуле:

где – фактическая расчетная частота вращения шпинделя, мин^-1;

n_max – максимальная частота вращения шпинделя, мин^-1; n_max= 4500 мин^-1;

- фактический диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности;

Округляем фактическую расчетную частоту вращения шпинделя до стандартного значения n_р→n_рст:

=450 мин^-1.

4.11 Определение диапазона регулирования частот вращения шпинделя при постоянном моменте

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

где R_nТ – диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянном моменте;

R_n – диапазон регулирования частоты вращения шпинделя; R_n=112.5;

- фактический диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянной мощности; =10.

4.12 Определение минимальной частоты вращения электродвигателя и округление до стандартного значения

Минимальная частота вращения электродвигателя определяется по формуле:

где n_эmin – минимальная частота вращения электродвигателя, мин^-1;

n_эн – номинальная частота вращения электродвигателя, мин^-1; n_эн=1000 мин^-1;

R_nТ – диапазон регулирования частот вращения шпинделя при постоянном моменте; R_nТ =11.5.

мин^-1

Округляем минимальную частоту вращения электродвигателя до стандартного значения n_эmin→:

=90 .

4.13 Определение числа делений изображающих минимальную частоту вращения электродвигателя

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

где число делений, изображающих минимальную частоту вращения электродвигателя;

–фактическая минимальная частота вращения электродвигателя, мин^-1; =90 мин^-1;

–фактическая минимальная частота вращения шпинделя, мин^-1; =40 мин^-1;

φ – знаменатель частот вращения шпинделя переключаемой системой ЧПУ;

Принимаем =7.

4.14 Определение числа делений, изображающих знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей

Число делений, изображающих знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей, определяется по формуле:

где число делений, изображающих знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей;

φ_м – знаменатель геометрического ряда частот вращения коробки скоростей; φ_м=2;

φ – знаменатель частот вращения шпинделя переключаемой системой ЧПУ;

.

4.15 Оптимизация структурной формулы

Структурная формула имеет вид:

z=12₁1

z=2_x0; z=2₁ при φ_м=2;

z=2_k0; z=2₆ при φ=1,12.

4.16 Распределение числа делений, изображающих минимальную частоту вращения электродвигателя для отдельных понижающих передач

Это деление необходимо для снижения минимальной частоты электродвигателя до минимальной частоты вращения шпинделя. Необходимо рассчитать коэффициент диапозона регулирования частот вращения групповых передач из условия по формуле:

_Ri = φ^ki ≤ 8,

где x_i – характеристика кинематических показателей последовательного переключения групп;

z_i –общее число ступеней множительного механизма;

φ – знаменатель частот вращения шпинделя переключаемой системой ЧПУ;

Допустимый коэффициент диапазона регулирования групповой передачи при равенK_i ≤ 18, а допустимое значение +m = 6, -m =12.

Запишем допустимые варианты

Для распределения числа делений между групповыми передачами при снижении частоты вращения электродвигателя до минимальной частоты вращения шпинделя, запишем возможные варианты +m и |–m| при k₀=6.

Таблица 4.1 - Возможные значения +m и |–m| при k₀=6

Допускаемые	Возможные
k=18	k0=6
+m = 6	6	5	4	3	2	1	0	-1	-2	-3	-4	-5	-6
-m =12	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

Выберем вариант когда +m=1 и –m=5.

Тогда можно записать распределение числа делений на отдельные передачи:

п/п 2₁ п/п

2₆

Рисунок 4.1- График частот вращения шпинделя многоцелевого горизонтального станка