Продольнострогальный станок

     J_ст – момент инерции механизма передач и стола, кг·м², J_ст= 1 кг·м² [4; 206] 

  , кг·м² 

  Определяется  время пуска и  торможения при прямом ходе стола 

  , сек 

      , сек 

  Определяется  время пуска и  торможения при обратном ходе стола 

, сек 

      , сек 
 

  Время реверса привода  t_рев, сек 

         [1; 292] (2.21)

     

, сек 

  Время установившегося движения при прямом ходе стола t_пр, сек 

  [1; 291] (2.22) 

  где L – длина хода стола, м 

     , сек 

  Время установившегося  движения при обратном ходе стола t_обр, сек 

  [1; 291] (2.23) 

      , сек 

   Эквивалентный момент двигателя  за цикл М_экв, Н·м 

 [1; 292] (2.24) 

, Н·м 

   На  основании расчетов строится нагрузочная  диаграмма. Нагрузочная  диаграмма приведена  на рисунке 2.1.

   Двигатель проверяется по условию: 

      ,  Н·м  [1; 292] (2.25) 

      , Н·м 

Так как условие (2.25) соблюдается, то предварительно выбранный  двигатель с независимой  изоляцией удовлетворяет  условиям нагрева  и принимается к исполнению.

  2.2 Расчёт и выбор двигателей суппортов станка и двигателя перемещения траверсы

   Суппорты  станка с закреплёнными  в них резцами  осуществляют прерывистую  периодическую передачу за время реверса  стола с обратного  хода на прямой и  быстрые установочные перемещения. Так как во  время подачи скорость суппортов низкая, а установочные перемещения происходят при более высокой скорости и, соответственно, большей нагрузкой на двигатель, то расчет двигателей производится для режима быстрых перемещений. Во время установочных перемещений двигатели работают в кратковременном режиме.

   Производится  расчет двигателя  суппортов траверсы. 

   Мощность  необходимая на перемещение  Р_{дв.расч}, кВт 

         [5; 36] (2.26) 

   где G – вес перемещаемого узла, Н;

       v_max – наибольшая скорость перемещения, м/мин;

       η_пер – КПД передачи 

        , кВт 

  Время перемещения t_к, мин 

         [5; 36] (2.27) 

  где L_max – наибольшая длина перемещения, м 

, мин 

  Коэффициент тепловой перегрузки К_т 

             [5; 36] (2.28)

  

  

где Т_н – постоянная времени нагрева мин, для двигателей подобной мощности Т_н=23 мин [5; 31]

      

  Коэффициент механической перегрузки К_м 

        [5; 36] (2.29) 

где γ – коэффициент отношения постоянных потерь мощности к переменным при номинальной нагрузке двигателя, γ=0,6 [5; 31] 

       

   Мощность  двигателя Р_дв, кВт 

         [5; 35] (2.30) 

   Коэффициент механической перегрузки получился недопустимо большим, мощность двигателя будет слишком маленькой. В таких случаях, когда К_м > 2,5, двигатель выбирается по перегрузочной способности.

   Момент  статического сопротивления  М_с, Н 

   [5; 36] (2.31) 

где n_дв – частота вращения двигателя, об/мин, для расчетов принимается n_дв=1400 об/мин 

   , Н 

   Выбор двигателя производится по условию 

      , Н   [5; 37] (2.32) 

12,6 < 16,5, Н 

   По  каталогу выбирается двигатель типа АИР80А4У3 со следующими техническими данными: Р_ном= 1,1 кВт, n_ном= 1400 об/мин, η_ном= 0,75, cosφ= 0.81,

   

I_ном= 2,75 А, М_п/ М_ном= 2,2, М_max/ М_ном= 2,2, I_п/ I_ном= 5,5 [10; 87]

   Расчёт  двигателей боковых  суппортов и двигателя перемещения траверсы производится аналогично, результаты приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 – Расчёт двигателей боковых суппортов и двигателя перемещения траверсы 

 

На  основании расчётов выбираются следующие  двигатели:

   1. в качестве двигателей  боковых суппортов  М6 и М7 выбираются  двигатели типа  АИР80А4У3 технические  данные которого приведены выше;

   2. в качестве двигателя  перемещения траверсы  М8 выбирается  двигатель типа  АИР80B4У3 со следующими техническими данными: Р_ном= 1,5 кВт, n_ном= 1400 об/мин, = 0,78, cosφ= 0.83, I_ном= 3,52 А, М_п/ М_ном= 2,2, М_max/ М_ном= 2,2, I_п/ I_ном= 5,5 [10; 87]

  2.3 Выбор остальных  электродвигателей  станка

   В качестве двигателя  вентилятора М2 выбирается двигатель типа АИР71А2У3 со следующими техническими данными: Р_ном= 0,75 кВт, n_ном= 2800 об/мин, = 0,785, cosφ= 0.83, I_ном= 1,75 А, М_п/ М_ном= 2,1, М_max/ М_ном= 2,2, I_п/ I_ном= 6 [10; 88]

   В качестве двигателя  масляного насоса М3 выбирается двигатель  типа АИР71А4У3 со следующими техническими данными: Р_ном= 0,55 кВт, n_ном= 1350 об/мин, = 0,705, cosφ= 0.7, I_ном= 1,7 А, М_п/ М_ном= 2,3, М_max/ М_ном= 2,2, I_п/ I_ном= 5 [10; 88]

   В качестве двигателя  зажима-отжима траверсы М4 выбирается двигатель  типа АИР71В4У3 со следующими техническими данными: Р_ном= 0,75 кВт, n_ном= 1350 об/мин, = 0,73, cosφ= 0.73, I_ном= 2,14 А, М_п/ М_ном= 2,2, М_max/ М_ном= 2,2, I_п/ I_ном= 5 [10; 88]

  2.4 Расчёт динамического  торможения

 
   Эффективное динамическое торможение двигателя М1 происходит при тормозном  токе I_т=2,2·I_Я,, а величина тормозного сопротивления прямопропорционально зависит от частоты вращения двигателя при которой начинается торможение. Так как двигатель М1 имеет широкий диапазон частоты вращения, то величина тормозного сопротивления рассчитывается для наименьшей частоты вращения двигателя. Величина тормозного  тока регулируется системой управления тиристорного преобразователя при помощи тиристоров VS13 и VS14.

 
 
   

  Частота холостого двигателя  n_о , об/мин 

         [8; 55] (2.33) 

  где n_ном – номинальная частота двигателя, об/мин;

       U_я – номинальное напряжение якоря двигателя, В; 

    I_я – номинальный ток якоря двигателя, А;

   R_я – сопротивление якоря двигателя, Ом 

    , об/мин 

  Сопротивление тормозного резистора  R_т , Ом 

        [8; 60] (2.34) 

где n_т – частота вращения двигателя при которой начинается торможение, об/мин; в данном случае соответствует наименьшей скорости движения стола, n_т= 222,22 об/мин;

I_т – тормозной ток двигателя, А, I_т=605 А 

    , Ом 

   В качестве тормозного резистора выбираются 8 параллельно соединённых блоков резисторов типа ЯС-4У3 (R_ном= 0,125 Ом, I_ном= 187 А). Общее сопротивление тормозного резистора будет R_т= 0,0156 Ом, причём отклонение от необходимого сопротивления не превышает допустимых 5%. [11; 205]

   Блоки резисторов типа ЯС-4 предназначены для эксплуатации в силовых электрических цепях управления переменного тока частотой 50 и 60 Гц, напряжением до 660 В и постоянного тока напряжением до 440 В в качестве добавочных, нагревательных, нагрузочных, тормозных и т. д.

   Выбор тиристоров VS13 и VS14 производится по следующим условиям: 

     , В   [8; 136] (2.35)

    

  где U_т.ном – номинальное напряжение тиристора, В;