Расчет потерь в электродвигателе при заданной мощности

№ перехода	Мощность на валу двигателя Nj, кВт	КПД двигателя ηjпри мощностиNj	Потери в электродвигателе ΔNj, кВт
1	3,432		3,432·(1 – 0,7939)/0,7939 = 0,8909
2	5,202		5,202·(1 – 0,8752)/0,8752 = 0,7418
3	3,420		3,420·(1 – 0,7912)/0,7912 = 0,9025
4	7,270		7,270·(1 – 0,8753)/0,8753 = 1,0357
5	8,843		8,843·(1 – 0,8678)/0,8678 = 1,3471
6	1,377		1,377·(1 – 0,3185)/0,3185 = 2,9464
Примечание. Значения КПД определяются методом линейной интерполяции:, где и – мощности, ближайшие к заданной при условии, что ;и- соответствующие КПД.

Время пуска двигателя определяется, с:

,

где n_{j ДВ} иМ_j– частота вращения и момент, до которых необходимо разогнать двигатель.M_C– момент сопротивления, создаваемый силами трения.k– перегрузочный коэффициент привода, определяемый техническими характеристиками преобразователя частоты. Так как технические характеристики преобразователя частоты неизвестны, принимаемk= 1.J_ПР– момент инерции нагрузки, приведенной к валу двигателя, кг·м²:

,

где J₁,J₂,J_n– моменты инерций деталей привода, передающих крутящий момент (зубчатые колеса, шкивы ременных передач, муфты и др.).i₁,i₂,i_n– моменты инерций деталей привода относительно вала двигателя соответственно. Справочные формулы для определения моментов инерции простейших тел приведены в табл. П21. Для предварительных расчетов рассматриваем моменты инерции шкивов ременной передачи и колес зубчатой передачи как момент инерции прямого круглого цилиндра:

.

Пуск электродвигателя необходимо осуществить на частоту n_{j ДВ}= 1600 мин^-1, чтобы обеспечить обработку детали на первом переходе с частотой вращения шпинделяn_j= 1250 мин^-1(см. кинематическую схему). Тогда момент инерции, приведенный к валу двигателя, кг·м²:

.

Момент сил сопротивления, создаваемый силами трения, Нм:

;

.

Момент двигателя на частоте n_{j ДВ}= 1600 мин^-1, Нм:

M_j= 30N_Н/(πn_{j ДВ}),

M_j= 30·7,5·10³/(3,14·1600) = 44,78.

Определяем время пуска электродвигателя, с:

.

Потери энергии при пуске двигателя, кВт:

,

.

Для остановки двигателя используем генераторный режим торможения [14], принимаем время торможения t_Т= 0,5 с, потери энергии при торможении ΔА_Т≈ 0 кДж.

Когда электродвигатель не вращается, условия его охлаждения значительно ухудшаются. Это учитывается введением экспериментального коэффициента уменьшения теплоотдачи при стоянке двигателя β₀< 1. На коэффициент β₀умножается время паузыt₀, необходимое для смены заготовки и определяемое технологическим процессом обработки детали. Для двигателя АИРМ132S4 β₀= 0,35, табл. П20.

Во время пуска t_Пи торможенияt_Тсредняя частота вращения электродвигателя ниже номинальной, вследствие чего также ухудшается охлаждение электродвигателя. Это ухудшение приближенно характеризуется коэффициентом β₁:

β₁= 0,5(1 + β₀),

β₁= 0,5(1 + 0,35) = 0,675.

Эквивалентные потери в двигателе:

,

кВт.

Проверяется условие равенства эквивалентных и номинальных потерь. При их расхождении более чем на 10% подбирается двигатель следующей по каталогу номинальной мощности и повторяется расчет:

;

.

Двигатель привода главного движения токарного станка с ЧПУ для обработки детали типа «втулка» подобран правильно.

Рис. 4.20. Привод главного движения станка модели ГФ1860

Рис. 4.21. Механизм зажима инструментальной оправки в шпинделе станка ГФ1860

Рис. 4.22. Конструкция коробки скоростей станка модели ИР500ПМФ4

Рис. 4.23. Расположение валов и зубчатых колес в коробке скоростей

Рис. 2.24. Шпиндельный узел станка модели ИР500ПМФ4

Пример 5.На рис. 4.20 – рис. 4.24 приведены конструкции приводов главного движения многоцелевых станков с ЧПУ. В станке модели ГФ1860 главный привод размещается в ползуне. Шпиндель1получает движение от двигателя постоянного тока2мощностью 7,8 кВт через коробку скоростей3, имеющую структуру зубчатых блоковz= 1·2 – 1. Зажим инструмента в шпинделе,вращающемся в интервале частот 16…2000 мин^-1,осуществляется с помощью тарельчатых пружин (11 пакетов)4, а освобождение инструментальных оправок производится гидроцилиндром5. Когда шток6находится в левом положении при включенном гидроцилиндре (положение штока6указано на рис. 4.21 пунктирной линией) происходит смена инструментальных оправок в шпинделе станка. Снятие давления в гидроцилиндре позволяет штоку перемещаться в правое положение под действием тарельчатых пружин, при этом инструментальная оправка7(рис. 4.21) с помощью шариков затягивается в шпиндель.

Конструкция двухступенчатой коробки скоростей привода главного движения станка модели ИР500ПМФ4 представлена на рис. 4.22 и рис. 4. 23, особенностью которой является полная разгрузка шпинделя 1от радиальных сил приводных зубчатых колес2. Зубчатая муфта3обеспечивает передачу только крутящего момента. Конструкция шпиндельного узла с механизмом зажима инструментальных оправок дана на рис. 4.24.

Представленные чертежи помогут студенту правильно конструктивно оформлять свои собственные конструкторские разработки при выполнении курсовой работы, имея для примера образцы заводских чертежей.