3 Выбор типа привода

Диапазон регулирования частоты вращения шпинделя сверлильных станков достигает (80—100):1. При этом желательно иметь по возможности плавное ее изменение с тем, чтобы во всех случаях обеспечить наиболее выгодную скорость резания.

Для станков сверлильной группы, в которых главное движение является вращательным, требуется обычно постоянство мощности в большей части диапазона изменения скоростей и только в области малых скоростей — постоянство момента, равного наибольшему допустимому по условию прочности механизма главного движения. На рисунке 3.1 представлен сверлильный станок модели 2К53-1 .

Бесступенчатое электрическое регулирование скорости (двухзонное) применяют при автоматизации станков со сложным циклом работы, что позволяет легко переналаживать их на любые скорости резания. Привод подачи небольших и средних сверлильных станков чаще всего осуществляется от главного двигателя. Для регулирования скорости подачи применяются многоступенчатые коробки подач.

Для вспомогательных приводов сверлильных станков применяются отдельные короткозамкнутые асинхронные двигатели.

В главных приводах сверлильных станков широкого назначения, малых и средних размеров основным типом привода является привод от асинхронного короткозамкнутого двигателя. Асинхронный двигатель конструктивно хорошо сочетается с коробкой скоростей станка, надежен в эксплуатации и не требует специального ухода. Регулирование частоты вращения шпинделя станка в таком приводе осуществляется путем переключений шестерен коробки скоростей. В сверлильных станках малых размеров пуск, остановка и изменение направления вращения шпинделя часто производятся с помощью фрикционных муфт. Двигатель при этом остается подключенным к сети и вращается в одном направлении.

Рисунок 3.1 – Сверлильный станок модели 2К53-1

Для главного привода некоторых станков применяются многоскоростные асинхронные двигатели. Использование такого привода целесообразно, если оно приводит к упрощению коробки скоростей или когда требуется переключение скорости шпинделя на ходу.

Так как плавного регулирования скорости не требуется, то для главного электропривода сверлильного станка применяем, асинхронные электродвигатель с короткозамкнутым ротором.

4.Расчёт мощности и выбор электродвигателя

Процесс обработки деталей на сверлильных станках происходит при определенных значениях величин, харак­теризующих режим резания. К ним относятся: глубина резания t, подача S, скорость резания v, т.е. линей­ная скорость, с которой перемещается снимаемый слой металла (стружка) относительно резца.

Назначаемая скорость резания зависит от свойств обрабатываемого материала, материала резца, вида обработки, условий охлаждения резца и детали.

Предварительный выбор мощности двигателя, как правило, производится по статической среднеквадратичной мощности. При этом расчёт мощности двигателя складывается из определения его параметров на каждом из трёх участков обработки заданной заготовки (определение скорости, усилия резания и момента на шпиндель станка).

Метод расчёта

1. Определяем скорость резания Vz, м/мин, по формуле:

(4.1.)

где Т –стойкость сверла, мин;

S – подача, мм/об;

C_v, m, g, у – коэффициент и показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала, материала сверла и величины подачи; при S>0,2: C_v=9,8;g=0,4;m=0,2;y=0,5;

K_V – поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий обрабатываемый материал и глубину сверления; K_V1 = 0,6; К_v2=0,85; К_v3=1,0.

Для V_z2 и V_z3 расчеты аналогичны.

2) Определяем расчетную частоту вращения шпинделя n_шп, м/мин, по формуле

(4.2.)

где d_u - диаметр изделия до обработки, мм;

Vz - скорость резания.

Пример – Расчет выполнен для заготовки с техническими данными, представленными в таблице 5.1.

Для n_шт2 и n_шт3 расчет аналогичен.

3) Определяем крутящий момент на шпинделе М_кр, Нм, по формуле

М_кр=9,81С_мD^gS^y , (4.3)

где C_м, g, y- коэффициент и показатели степени, зависящие от материала обрабатываемого инструмента и сверла; при обработке конструкционной стали сверлом или быстрорежущей стали C_м=0,0345; g=2,0; y=0,8

_Мкр1=9,81С_мD^gS^y = 9,81∙0,0345∙ ∙0,38^0,8=22,47

Для М_кр2 и М_кр3 расчет аналогичен.

₄₎ Определяем мощность резания Р_z, кВт, по формуле

(4.4)

P_z1 =

Для P_z2 и P_z3 расчет аналогичен.

5) Определяем расчетную статическую мощность Р_ст, кВт, по формуле

(4.5)

где ŋ _расч – расчётный КПД станка, о.е.

Р_ст1= =1,07

Для Р_ст2 иР_ст3 расчет аналогичен.

6) Определяем расчетное машинное время обработки tм, мин

(4.6)

где L – глубина обрабатываемого отверстия, мм;

t_m1 = =0,96

Для t_м2 и t_м3 расчет аналогичен.

7) Определяем мощность холостого хода Рxx, кВт, по формуле

(4.7)

где Р_zmin– минимальная мощность Р_z из трех участков обработки, кВт

= 0,6 0,755 = 0,45

8) Определяем время холостого хода txx, мин, по формуле

(4.8)

где – суммарное машинное время сверления, мин.

t_xx =0,4·1,73=0,692

9) Определяем эквивалентную мощность Р_экв , кВт

, (4.9)

где Р_ст - статическая мощность, кВт;

t_xx - время холостого хода, мин;

Р_xx - мощность холостого хода, кВт;

t_м - время обработки tм, мин.

Р_экв= = 4,88

10) Определяем расчётную мощность электродвигателя Р_расч, кВт, по формуле

(4.10)

где Р_экв - среднеквадратичное значение мощности, кВт.

₁₁₎ Определяем расчётную частоту вращения электродвигателя n_расч, об/мин, по формуле

(4.11)

где i – передаточное число, о. е.;

n_{шп max} – максимальное значение частоты вращения шпинделя для трех режимов шлифования, об/мин.

=2,8·374,88 = 1049,66

Расчет для двух других участков обработки аналогичен.

Данные расчетов сведены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Расчет мощности электродвигателя

Режим обработки	Vz, м/мин	nшп, об/мин	Мкр, H∙м	Pz, кВт	Рст, кВт	tм, мин	Рхх кВт	txx, мин	Рэкв, кВт	Ррасч кВт	nрасч, об/мин
N1	12,35	327,76	22,47	0,755	1,07	0,96	0,45	0,692	1,79	2,14	1049,6
N2	15,12	321,01	40,86	1,34	1,91	0,5
N3	20,6	374,88	57,52	2,21	3,15	0,27

Выбор и проверка двигателя главного привода состоит в определении типа двигателя и его номинальных данных мощности, частоты вращения и перегрузочных характеристик.

Для выбранного двигателя выполняются проверочные расчеты:

1) на перегрузочную способность – убедиться, что наибольший нагрузочный момент не нарушит работы двигателя;

2) по нагреву – в повторно-кратковременных режимах работы двигатель может нагружаться больше, чем в длительном режиме.

Выбор электродвигателя. Электродвигатель выбираем по справочной литературе [4] из условий

U_ном.дв ≥ U_сети 380 = 380

n_{с дв} ≥ n_расч 1500 > 1395

Р_ном.дв ≥ Р_расч 3,5 > 3,2

Параметры выбранного электродвигателя приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Паспортные параметры электродвигателя

Тип	Р кВт	y %	Частота ,об/мин			КПД,%		cosφ
			син	ном
4АС100S4Y3	3,2	7	1500	1395	76,5		0,82		6		2		1,6		2,2