7.2.Расчет мощности электроприводов типовых механизмов станков

Расчет мощности электроприводов станков необходим для правильного выбора электродвигателей. Завышение мощности двигателя приводит к ухудшению коэффициентов активной мощности и полезного действия, а также к увеличению потерь в электроприводе. Занижение мощности приводит к увеличению нагрузки на двигатель и как следствие к быстрому выходу его из строя. Следовательно, основная задача при определении мощности двигателей сводится к обеспечению высокой производительности станка при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.

Типовыми механизмами станков являются: главный привод, привод подачи и вспомогательный привод.

При определении мощности двигателя необходимо знать зависимость момента или мощности от времени (нагрузочная диаграмма), а также все энергетические показатели.

Различные условия работы станков по нагрузки, по скорости регулирования привели к большому разнообразию используемых систем электроприводов, что не позволило создать единой методики расчета и выбора электродвигателя. Поэтому выбор электродвигателя производится для наиболее энергоемкого технологического процесса по методике проведенной в [ ].

Для главных приводов легких и средних станков характерной является нагрузка с постоянным моментом во всем диапазоне регулирования. Для тяжелых станков мощность нагрузки возрастает по мере увеличения массы обрабатываемых изделий.

Классификация металлорежущих станков по признакам технологического процесса

таблице № 7.1

группы станков	Наименова-ние группы	Типы станков
1	2	3	42	5	6	7	8	9	10	11
		Автоматы и полуавтоматы
1	Токарные	одношпин-дельные	многошпин-дельные	Револьверные	Сверлильно-отрезные	Карусельные	Токарно-винторезные и лобовые	Много-резцовые	Специализи-рованные для фасонных изделий	Разные токарные
			Полуавтоматы
2	Сверлильные и расточные	Вертикально-сверлильные	одношпин-дельные	многошпин-дельные	Координатно-расточные	Радиально-сверлильные	Расточные	Алмазно-расточные	Горизонтально-сверлильные	Разные сверлильные
3	Шлифоваль-ные и доводочные	Круглошлифо-вальные	Внутришлифо-вальные	Обдирочно-шлифовальные	Специализи-рованные шлифовальные	—	Заточные	Плоскошлифо-вальные	Притирочные
4	Комбини-рованные	—	—	—	—	—	—	—	—	—

Продолжение таблицы 7.1

1	2	3	42	5	6	7	8	9	10	11
5	Зубои резьбо-обраба-тывающие	Зубостро-гальные для цилиндри-ческих колёс	Зуборезные для кони-ческих колёс	Зубофрезер-ные для цилиндри-ческих колёс и шлицевых валов	Зубофре-зерные для червячных колёс	Для обработки торцов зубьев колёс	Резьбо-фрезерные	Зубоотде-лочные	Зубо и резьбо-шлифоваль-ные	Разные зубо и резьбо-обрабаты-вающие
6	Фрезерные	Вертикально-фрезерные консольные	Фрезерные непрерывного действия	—	Копировальные и гравироваль-ные	Вертикальные бесконсоль-ные	Продольные	Широко-универсаль-ные	Горизонталь-ные консольные	Разные фрезерные
		Продольные
7	Строгальные, долбёжные и протяжные	одностоечные	двухстоечные	Поперечно-строгальные	Долбёжные	Протяжные горизонталь-ные	—	Протяжные вертикальные	—	Разные строгальные
			Отрезные				пилы
8	Разрезные	работающие токарным резцом	работающие абразивным кругом	работающие гладким или насеченным диском	правильно-отрезные	ленточные	дисковые	ножовочные	—	—
9	Разные	Муфтои трубообраба-тывающие	Пилонасекательные	Правильнои бесцентровочные и-обдирочные	Балансиро-вочные	Для испытания инструмента	Делительные машины	—	—	—

Во вспомогательных и приводах подачи является нагрузка постоянным моментом трения с соответствующим выбором системы регулирования в приводах подач.

Режим работы приводов зависит от вида станка. Для главного привода и привода подачи тяжелого станка основным режимом работы является продолжительный режим. У легких и средних станков различного типа встречаются привода с повторно-кратковременным режимом работы. Для вспомогательных приводов основным является кратковременный режим работы.

Выбор типа электропривода обусловлен диапазоном регулирования скорости механизма станка.

Диапазон регулирования в главном приводе может осуществляться асинхронным двигателям короткозамкнутым ротором с многоступенчатой коробкой передач или двигателем постоянного тока с двух, трех или четырехступенчатой коробкой передач. Для тяжелых станков применяется регулируемый привод постоянного тока по системе преобразователь-двигатель. Диапазон регулирования осуществляется в пределах 100:1.

Для привода подачи применяются аналогичные решения только диапазон регулирования значительно больше 1000:1.

Вспомогательный привод обычно имеет асинхронный двигателей с короткозамкнутым ротором и является нерегулируемым.

Расчет мощности можно проводить по методу средних потерь или методом эквивалентных величин с построением нагрузочных диаграмм. Для выбора двигателя главного привода обычно применяют метод средних потерь.

Средняя мощность за цикл равна:

, (7.1)

где: i – номер подоперации, Р_дi – мощность на валу двигателя на каждой подоперации; t_i – время подоперации, t_ц – время всего цикла.

Приближенно определяем мощность двигателя:

, (7.2)

где: К_З – коэффициент запаса (1,2-1,3);

Далее предварительно выбираем двигатель.

Затем определяем К.П.Д. для каждой отдельной подоперации.

(7.3)

находим потери в двигателе на каждом переходе:

, (7.4)

Где P_z – мощность резания.

Зная время каждой подоперации, вычисляем средние потери:

Проверку предварительно выбранного двигателя производим по условию:

. (7.5)

Если имеют место частые пуски и остановки то примет вид.

, (7.6)

где: – потери мощности за i–й пуск; – потери мощности за i–ое торможение; – время i–го пуска; – время i–го торможения; – коэффициент ухудшения теплоотдачи двигателя при неподвижном роторе (для самовентилируемых двигателей); –время n-ого отключенного состояния.