2 Пример расчета мощности двигателя главного привода многошпиндельного токарного станка

Рисунок 2 – Эскиз обработки детали

На позициях шпинделей выполняются следующие операции:

1. Загрузка заготовки;

2. Продольное точение: t=3 мм, l=80 мм, S=0,4 мм;

3. Подрезка торца: t=1,5 мм, S=0,9 мм;

4. Сверление: d=12 мм, l=30 мм, S=0,28 мм;

5. Прорезание канавки: t=8 мм, S=0,1 мм;

6. Отрезание: t=4 мм, S=0.12 мм, материал детали – сталь конструкционная.

Произведем расчет технологических усилий для второй операции – продольной точение.

Определяем скорость резания v_z, ммин [1, с.265]

v_z= (2.1)

где C – постоянная скорости резания;

T – среднее значение стойкости инструмента при обработке, мин;

m , x, y – показатели степени, зависящие от вида обработки и материала;

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм·об^-1;

K – общий поправочный коэффициент.

При S=0,4 мм·об^-1; K=1 [1, с.268]; Т=60 мин [1, с.268]; t=3 мм; C=350; x=0,15; y=0,35; m=0,20 таблица 17 [1, с.269]

v_z=180,36 ммин.

Определяем частоту вращения шпинделя n, мин, по (1.2) при

v_z=180,36 ммин; D=40 мм

n= мин.

Из таблицы скоростей станка выбираем ближайшую частоту вращения шпинделя. Принимаем n=1600 мин.

Определяем действительную скорость резания v, ммин, по (1.3) при D=40 мм; n=1600 мин; =3,14

v= ммин.

Определяем усилие резания F, Н, по [1, с.271]

F=10CtSvK, (2.2)

где C – коэффициент, учитывающий вид обработки и материал при точении;

х, у, n – показатели степени, зависящие от вида обработки;

K – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

При t=3 мм; S=0,4 мм; v =200,96 ммин; К=0,75 [1,с.271]; C=300; x=1; y=0,75; n=-0,15 из таблицы 22 [1, с.273] получаем

F=1030030,4200,960,75=1532,4 Н.

Определяем мощность резания P, кВт, по [1,с.271]

P=, (2.3)

где F – усилие резания, Н;

v – действительная скорость резания, ммин.

При F=1532,4 Н; v=200,96 ммин

P==5,13 кВт.

Определяем технологическое время обработки Т_м1, мин, по [2, с.79]

Т_м1=, (2.4)

где L – длина рабочего хода резца, мм.

При L=85 мм; n=1600 ммин; S=0,4 мм

Т_м1==0,13 мин.

Аналогично рассчитываются технологические усилия для других операций, за исключением четвертой операции, на которой производится сверление отверстия.

Усилие резания для сверления определяется через крутящий момент М, Нм [1, с.277]

М=10CDSK, (2.5)

где С– коэффициент, учитывающий вид обработки и материал при сверлении;

D – диаметр сверления, мм;

q, у – показатели степени, зависящие от вида обработки.

При D=12 мм; S= 0,28 мм; К=0,75 [1, с. 280]; С=0,0345; y=0,8; q=2 из таблицы 32 [1, с.281]

М=100,0345120,280,75=13,5 Нм.

В остальном расчет для четвертой операции аналогичен. Данные расчетов по всем операциям сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Расчет технологических усилий

	Vz, ммин	n, мин	Vzд, ммин	F, Н (Мкр, Н·м)	P, кВт	Тм, мин
Первая операция
Вторая операция	180,36	1435,94	200,96	1532,47	5,13	0,13
Третья операция	147,91	1177,68	148,21	1473,43	3,64	0,02
Четвертая операция	22,06	175,64	22,61	(13,58)	0,25	0,73
Пятая операция	21,01	167,32	22,61	2167,47	0,82	0,56
Шестая операция	34,51	274,86	35,17	1522,56	0,89	0,59

Зная мощность резания P_z и технологическое время обработки Т_м на каждой операции, можно определить эквивалентную мощность резания P_z.экв, кВт, за цикл обработки приведенную к наиболее длительной операции по (1.8)

Р_z.экв=,

где P_z2-P_z6– мощность резания на каждой операции соответственно, кВт;

T-T– технологическое время обработки на пяти операциях соответственно, мин;

Т– наибольшее время обработки, мин.

При P_z2=5,13 кВт; P_z3=3,64 кВт; P_z4=0,25 кВт; P_z5=0,82 кВт; P_z6=0,89 кВт; T_o2=0,13 мин; T_o3=0,02 мин; T_o4=0,73 мин; T_o5=0,56 мин; T_o6=0,59 мин; T_макс=0,73мин получаем

Р_z.экв==2,5кВт

Рассчитываем мощность двигателя привода Р_дв, кВт, по (1.6) при Р_z.экв=2,5кВт; _ст=0,75

Р_дв==3,33 кВт

По кинематической схеме станка расчетная частота вращения двигателя составляет n_{дв.расч}≈1450 мин^-1.

Выбираем двигатель 5АМ112М4 из таблицы 22.2 [3, с.37], данные которого заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Технические характеристики двигателя 5АМ112М4.

Тип	Р, кВт	n, мин	I,А	cos		М, Нм
5АМ112М4	5,5	1440	11,7	0,83	0,86	36,5	2,6	6,7	2,9

Определяем максимальную мощность резания Р_{z макс}, кВт

Р_{z макс} =, (2.6)

где – сумма мощностей резания на каждой операции, кВт.

При Р_z2=5,13 кВт; Р_z3=3,64 кВт; Р_z4=0,25 кВт; Р_z5=0,82 кВт; Р_z6=0,89 кВт

Р_{z макс} =5,13+3,64+0,25+0,82+0,89=10,73 кВт.

Определяем максимальный статический момент нагрузки М_{с макс}, Нм, по (1.14) при Р_z.макс=10,73 кВт; n_ном=1440 мин, _ст=0,75

М_{с макс}==94,88 Нм.

Определяем максимальный момент на валу двигателя М_{дв.макс}, Нм

М_{дв.макс}=2,9М_ном, (2.7)

При М_ном=36,47 Нм

М_{дв макс}=2,936,47=105,76 Нм.

Проверяем выбранный двигатель по условию (1.15) при М=109,41 Нм; Ммакс=71,16 Нм

0,8·105,76=84,68 < 94,88 Нм.

Т. к. условие не выполняется, то принимаем двигатель АИРМ132S4 из таблицы 22.2 [3, с.37], данные которого приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Данные двигателя АИРМ132S4

Тип	Р, кВт	n, мин	I,А	cos		М, Нм
АИРМ132S4	7,5	1450	15,4	0,85	0,875	49,4	2,1	7,0	2,8

Проверяем двигатель по перегрузочной способности по (1.15)

0,8·2,8·49,4=110,7 > 94,88 Н·м

Условие выполняется, следовательно, окончательно принимаем к установке двигатель АИРМ132S4.