Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Проектирование привода главного движения станка





Приводы металлорежущих станков предназначены для осуществления рабочих, вспомогательных и установочных переме­щений инструментов и заготовки. Их делят на приводы главного движения — скорости резания и приводы подач — координатных перемещений и вспомогательных перемещений. К каждому виду привода, с учетом служебного назначения станка, предъявляют свои специфические требования по передаче силы, обеспечению по­стоянства скорости, ее изменения и настройки, точности перемеще­ния и погрешности позиционирования узла, быстродействию, на­дежности, стоимости, габаритным размерам.

В связи с развитием числового управления станками каждое движение чаще всего осуществляется от своего отдельного источника — электрического или гидравлического двигателей различных типов, обладающих своими особенностями, определяющими области ра­ционального применения.

При разработке приводов станков следует учитывать, что име­ющиеся системы электро- и гидроприводов позволяют решить многие задачи, связанные с регулированием и изменением скорости и на­правления движения, которые раньше решали лишь с помощью механических устройств. В итоге существенно упрощается механи­ческая часть привода, укорачиваются кинематические цепи, что способствует повышению жесткости привода и точности перемеще­ния, упрощается автоматическое дистанционное управление приво­дом, расширяются возможности унификации приводов и выполнения их в виде отдельных агрегатов (модулей). Общий вид токарного станка с унифицированными приводами представлен на рис. 118. Существует тенденция применения в станках модульного комплектного электрооборудования для осуществления всех движений, что существенно упрощает автоматизацию станков, их стыковку с си­стемами числового управления.

Важнейшими исходными данными для проектирования привода главного движения являются диапазон регулирования частоты вра­щения Rn и мощность Р, передаваемая приводом. Эти технические характеристики зависят от служебного назначения станка, их опре­деляют на основе анализа технологических процессов обработки множества деталей и соответствующей номенклатуры режущего инструмента, оговоренных техническим заданием на проектирование.

При этом

(45)

Рис. 118 Унифицированные приводы токарного станка:

1– главный привод; 2– привод продольной подачи; 3 – привод поперечной подачи; 4 – привод поворотного резцедержателя

Для приводов с главным вращательным движением nmax и nmin – максимальная и минимальная частоты вращения шпинделя, опреде­ляемые по предельным (мак­симальным и минимальным) для всех операций скоростям резания Vmax и Vmin и пре­дельным для них же разме­рам обработки Dmax и Dmin:

. (46)

При назначении диапа­зона регулирования и мощ­ности привода необходимо учитывать, что увеличение их значений усложняет и рис. 118. Унифицированные приводы то удорожает привод, а зани­жение приводит к уменьше­нию производительности из-за невозможности приме­нения экономически выгод­ных режимов обработки для всей требующейся совокупности опе­раций.

Выбор Rn и Р целесообразно проводить на основе производствен­ных статистических данных по использованию станков соответству­ющего типа и размера на различных скоростях резания и при раз­личных мощностях. При этом должна быть учтена возможность об­работки деталей с предельными размерами, а, следовательно, и с пре­дельными характеристиками на соседних по размерам станках в ряду станков данного типа. В качестве примера на рис. 119 при­ведены графики распределения мощности и частот вращения шпин­деля для станков определенного размера. Наличие подобных гра­фиков позволяет провести оптимизацию величин Rn и Р по крите­рию минимума приведенных затрат.

Так как технологическая производительность пропорциональна скорости резания, и, следовательно, частоте вращения, то относи­тельная потеря производительности при ограничении частоты вращения некоторой величиной nmax будет пропорциональна площади, ограниченной кривой распределения (на рис. 119, б заштрихована). При увеличении Rn, т. е. увеличении nmax, относительная потеря производительности уменьшается, а следовательно, эффективность станка увеличивается, приведенные затраты на обработку снижаются. Однако это снижение возможно лишь до определенных пределов, так как при возрастании Rn неизбежно увеличивается стоимость привода за счет усложнения конструкции. Аналогичные рассуждения можно провести и при выборе мощности привода. Действительно, с увеличением мощности возрастает общая стоимость и станка, и его эксплуатации, однако уменьшается потеря производительности от недоиспользования режимов резания. Эти противоположные тен­денции предопределяют наличие некоторого значения номинальной мощности привода, обеспечивающей минимум приведенных затрат.


Рис. 119. Распределение веро­ятности использования станка;

а – по мощности; б – по частоте вращения

 

Такой метод выбора предельных характеристик неприменим в том случае, если необходимо обеспечивать на станке выполнение конкретных технологических операций с конкретными, хотя и редко применяемыми режимами, например, нарезание резьбы на токарно-винторезных станках, обработка деталей из труднообрабатываемых материалов или легких сплавов и т.д. При конструировании необ­ходимо также учитывать тенденцию, связанную с применением новых эффективных инструментальных материалов, что требует увеличения диапазона регулирования и повышения мощности.

Для обеспечения процессов резания с учетом потерь в приводе мощность двигателя в станке следует определять по формуле

Pдэтэ12, (47)

где Рэ эффективная мощность резания; Рт = Р1 + Р2 – мощ­ность, расходуемая на преодоление вредных сопротивлений, причем Р1 постоянные, не зависящие от нагрузки потери холостого хода; Р2 дополнительные потери, появляющиеся при передаче полез­ной мощности.

Эффективную мощность резания определяют в соответствии с ре­жимами обработки:

Рэ=(F2v/(60*103)) (48)

где F2 тангенциальная составляющая силы резания, Н; V – скорость резания, м/мин.

 

 

Рис. 120. Экспериментальные значения КПД привода станка в зависимости от нагрузки и частот вращения шпинделя и приводного вала:

–––– – частота вращения приводного вала 830 мин -1;

– – – – 1480 мин -1;

— — – – 1600 мин -1

Мощность холостого хода су­щественно увеличивается с уве­личением скорости и может со­ставлять значительную долю об­щей мощности в скоростных станках:

(49)

где d – средний диаметр шеек под подшипник всех промежуточных валов коробки скоростей, мм; d0 диаметр шеек шпинделя, мм; ∑ п – сумма частот вращения всех промежуточных валов, мин -1; частота вращения шпинделя; k1 = 1,5/2,0 коэффициент, учитывающий повышенные за счет предварительного натяга потери в шпиндельном узле; k2 = 3/5 коэффициент, учитывающий со­вершенство системы смазывания.

Дополнительные потери составляют обычно не более 10 15 % всей потребляемой мощности, что позволяет не учитывать их при приближенных расчетах.

Мощность двигателя может быть выбрана, если известен общий КПД привода Т),

(50)

в свою очередь,

(51)

где КПД конкретных передач или опор; число однотип­ных передач или опор с одинаковым КПД.

Для приводов главного движения обычно = 0,75/0,85, од­нако он не является постоянной величиной и зависит от многих факторов: нагрузки, скорости, качества изготовления и сборки, со­вершенства системы смазывания и т. д. (рис. 120).

Расчет мощности двигателя по формуле (50) возможен только при передаче полной мощности; ориентировочная оценка КПД может привести к существенным ошибкам при определении мощности дви­гателя, особенно для быстроходных станков. В этих случаях целе­сообразно определять ее либо экспериментально, либо с учетом ста­тистических данных по использованию аналогичных станков.


В станках, в которых режим нагрузки изменяется и носит по­вторно-кратковременный характер (сверлильные, токарно-револьверные), можно допускать значительную перегрузку электродвига­теля. Исходя из этого, номинальная мощность электродвигателя может быть принята равной эффективной мощности на шпинделе станка.

При обработке на станке деталей различных размеров величины Fz и V в первом приближении остаются постоянными, переход на чи­стовые режимы обработки приводит к уменьшению Fz, но к возрастанию V, кроме того, при этом увеличива­ются потери на трение. По­этому желательно (хотя и не всегда возможно), чтобы в приводах главного движе­ния обеспечивалось постоян­ство передаваемой мощно­сти по всему диапазону Rn (рис. 121

 

Рис. 121 Изменение мощности Р и крутящего момента Мкр при различных частотах вращения шпинделя.

 

В этом случае крутящий момент в приводе Мкр, опре­деляющий размеры всех эле­ментов привода, будет наи­большим при n = nmin ,что приводит к увеличению габаритных размеров и стоимости привода.

Большое число статистических данных по обследова­нию фактической загрузки станков общего назначения показывает, что в нижней четверти или даже трети диапазона регулирования полная мощность не используется. Поэтому для станков общего назначения целесообразно применять привод с комбинированным регулированием, если до условной расчетной частоты обеспечивается регулирование с постоянным моментом в диапазоне RM, а выше регулирование с постоянной мощностью в диапазоне RP. Значение максимального крутящего момента, по которому ведут силовой расчет привода, существенно уменьшается. Более точно ве­личина пр, до которой используется полная мощность привода, может быть найдена на основе анализа технологических процессов обработки на проектируемом станке.

 

 

 







Date: 2016-02-19; view: 1077; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.01 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию