27.1.1. Електропривод токарних верстатів
До цієї групи входять: універсальні, токарно-гвинторізні, карусельні та інші подібні до них верстати.
Раніше нормальні та великі токарні верстати мали як привод головного руху і подач асинхронний двигун, а регулювання швидкості здійснювалося ступінчасто за рахунок перемикання шестерень у коробці подач. В даний час перейшли на індивідуальний електропривод, в результаті чого кількість механічних перемикань знизилася до 2.3, а синхронізація обертання двигунів головного руху та подачі здійснюється електроприводом.
Вимоги до електроприводу головного руху та подачі токарних і подібних до них верстатів:
Залежно від типу та конструкції верстата електропривод повинен забезпечувати необхідний режим роботи.
Діапазон регулювання швидкості обертання приводів головного руху 50. 1000; для приводу подачі – до 10 000 (30 000).
Для електроприводу головного руху регулювання швидкості повинні бути двозонним з постійним моментом до номінальної (основної швидкості) та постійною потужністю для швидкості вище за номінальну. Для приводу подачі регулювання швидкості провадиться при постійному моменті.
Висока жорсткість механічних характеристик – у всьому діапазоні регулювання швидкості, наприклад, дляω=0,01ωнпохибка зміни швидкості обертання при зміні навантаження (від 0 ,25 до 1,25)Мн, має бути не більше 15% щодо встановленої.
Розрахунок потужності електродвигунів механізмів металорізальних верстатів токарної групи
Під час розрахунку потужності електродвигуна з регулюванням швидкості необхідно враховувати механічну характеристику механізму.
Для механізму головного руху, де здійснюється двозонне регулювання швидкості:з постійним моментом і постійною потужністю, потужність електродвигуна розраховується за формулоюР=Ммаксωн,
де:Ммакс– максимальний опір при тривалому навантаженні та максимальний еквівалентний опір при повторно-короткочасному навантаженні;ωн- максимальна швидкість при регулюванні з постійним моментом (при номінальному потоці).
Для приводу подач потужність визначається виходячи з максимального еквівалентного моменту і максимальної швидкості. При великому діапазоні регулювання швидкості доцільно застосовувати електродвигуни із незалежною вентиляцією або закритого типу. При застосуванні електродвигуна із самовентиляцією необхідно враховувати погіршення його охолодження на малих швидкостях.
Для нерегульованих двигунів, як правило, що працюють в режимі S6 (якщо цикл не перевищує 10хв), розрахунок потужності здійснюється наступним чином.
Потужність електродвигуна кожної операції визначається по формуле:
де:Рzi,η- потужність різання та ккд верстата відповідно.
Ккд залежно від навантаження визначається, виходячи з втрат потужності [4-9], приймаючи за основу вираз:
(27.2)
де:Pнz- номінальна потужність різання;атав- коефіцієнти постійних та змінних втрат.
З урахуванням коефіцієнт завантаження
Коефіцієнт корисної дії верстата
Для випадкуК=1
Поділ втрат для визначення ккд при будь-якому навантаженні (27.5) дає
Для приводів головного руху токарних, фрезерних, свердлильних верстатів ккдпри постійному навантаженні складає 0,7. 0,8 для шліфувальних верстатів 0,8. 0,9. Потужність електродвигуна при холостому ході верстата визначається за такою формулою:
Тривалість операції для кожного переходу визначається за такою формулою:
де:l- Довжина переходу, мм;S- подача, мм/об;n- швидкість обертання шпинделя, об/хв.
Час на встановлення та зняття деталі приймається рівним 1-3 хв. За розрахунковою потужністю та часом для кожної операції будується навантажувальна діаграма та визначається еквівалентна потужність за формулами (24.10).
При застосуванні електроприводу з регулюванням швидкості при виборі двигуна за потужністю береться найважчий режим роботи, як за навантаженням, так і частотою включень на годину.
Попередній вибір електродвигуна в цьому випадку виробляють за еквівалентним моментом з урахуванням коефіцієнта запасу на динаміку в межахКд=1,1-1,5 та найбільш ймовірної тривалості включення.
де:βi- коефіцієнт, що враховує погіршення охолодження електродвигуна на i-му інтервалі при зниженні швидкості нижче номінальної (див:розділ 24.3)
Потужність двигуна визначається з формули. Потім проводиться перевірка на перевантажувальну здатність і на нагрівання з урахуванням реального моменту інерції двигуна, заготівлі і механічних частин верстата.