Определение скоростей двигателя

Расчетно-пояснительная записка

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

“ЭЛЕТРОПРИВОД МЕХАНИЗМА ПОДАЧИ

МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА”

 

 

Выполнил:

студент гр.5-74

Смирнов И. Ю.

 

Иваново 2016

 

 

CОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………3

1. Общая характеристика металлорежущего станка модели МР200..……....4

2. Обоснование и формулирование требований к электроприводу подачи…5

3. Выбор мощности двигателя механизма подачи…………………………….7

3.1 Определение скоростей двигателя………………………………………….7

3.2 Определение моментов двигателя ……………………………………….8

3.3.Проверка выбранного двигателя по максимальному моменту …………..12

4. Выбор комплектного электрооборудования………………………………..14

4.1 Выбор комплектного электропривода…………………………………...…14

4.2.Описание функциональной схемы электропривода………………………15

Приложение………………………………………………………………………17

 

 

Введение

Создание металлорежущих станков , автоматических станочных линий и цехов , отличающихся большой производительностью и высокой точностью обработки изделий ,основывается на широком использовании разнообразного электрооборудования.

Все прогрессивные мероприятия по созданию современных металлорежущих станков в той или иной степени связаны с развитием автоматизированного электропривода .

В приводах подач, где требуется регулирование скорости вращения до 2000:1 и выше, весьма перспективными являются статические преобразователи , выполненные на базе управляемых полупроводниковых вентилей (тиристоров) в качестве регулирующих устройств для двигателей постоянного тока .

Особое значение отводится модернизации находящихся в эксплуатации станков. В связи с этим автоматизация на существующих станках отдельных переходов , операций или наиболее часто встречающихся циклов может дать существенный эффект в отношении повышения производительности и облегчения обслуживания станка.

Наряду с дальнейшим развитием комплексной автоматизации, модернизации существующих станочных линий, созданием новых автоматизированных участков и заводов возникает необходимость в станках, сочетающих высокую производительность и точность специализированного автомата с «гибкостью» и приспосабливаемостью универсального станка. Такими станками являются станки с программным числовым управлением ; их применение дает значительные выгоды в отношении простоты переналадки, сокращения количества высококвалифицированного ручного труда и повышения точности.

Исходя из написанного выше , данную тему выпускной работы бакалавра следует считать актуальной.

 

 

1. Общая характеристика токарного станка полуавтомата марки КТ141П.

Специальный токарно-накатной полуавтомат модель МР200. Предназначен для выполнения сложных технологических операций в процессе ремонта и восстановления изношенных колёсных пар вагонов - приточки подступичной части оси в соответствии с жестко регламентируемым диаметром отверстия колёсного диска с последующим накатыванием, которые должны быть выполнены за один установ без поворота детали, при этом конусность подступичных частей должна быть строго выдержана в заданном поле допуска для обеспечения гарантированного натяга при запрессовке дисков на ось.

Технические параметры станка МР200, необходимые для расчёта электродвигателя продольной подачи приведены в табл. 16.

Таблица 16.Технические параметры станка.

Параметр	Обозначение	Размерность	Величина
Наибольшее усилие резания	Fрез	Н
Скорость быстрых перемещений	Vб.п.	мм/мин
Максимальная скорость рабочей подачи	Vмакс. раб.	мм/мин
Минимальная скорость рабочей подачи	Vмин. раб.	мм/мин
Масса перемещаемого узла	m	кг
Коэффициент трения в направляющих	m	-	0.1
Шарико-винтовая пара
КПД шарико-винтовой пары	h	%
Шаг винта	tв	мм
Длина винта	Lв	мм
Диаметр винта	dв	мм
Подшипники
Средний диаметр подшипника	dср.	мм
Количество подшипников в опорах подачи	Kп.	шт.
Условный коэффициент трения в подшипнике	fтр.п.	-	2.21 10-7
Масса станка	mобщ.	кг

 

Привод подач имеет предохранительную муфту, исключающую возможность поломки станка от перегрузки и возникновения препятствия перемещению стола. Крайние положения стола при перемещении ограничиваются упорами.

2. Обоснование и формулирование требований к электроприводу подачи

Требования к электроприводам определяются технологией обработки, конструктивными особенностями станка, режущим инструментом, функциональными возможностями системы ЧПУ. Электропривод призван обеспечивать выполнение технологических требований, предъявляемых к станку. Основными такими требованиями являются:

– обеспечение необходимых технологических режимов обработки с использованием современного режущего инструмента;

– обеспечение максимальной производительности;

– обеспечение требуемой точности обработки;

– обеспечение высокой чистоты обрабатываемой поверхности (снижение шероховатости);

– обеспечение повторяемости размеров деталей в обрабатываемой партии (стабильности).

Необходимые свойства электропривода подачи определяются особенностями движения подачи. Именно эти особенности определяют мощность, момент, способ регулирования, необходимую плавность регулирования, требования к динамическим характеристикам, к жесткости механических характеристик и стабильности скорости.

Исходя из всего вышесказанного можно сформулировать следующие основные качественные требования к станочным электроприводам подач [15]:

– минимальные габариты двигателя при высоких значениях вращающего момента и мощности;

– высокая максимальная скорость;

– значительные перегрузки привода в кратковременном и повторно-кратковременном режимах работы;

– широкий диапазон регулирования;

– высокая стабильность характеристик, и в первую очередь усилителей и тахогенераторов;

– высокое быстродействие при апериодическом характере переходных процессов разгона и торможения;

– высокое быстродействие при набросе и сбросе нагрузки и при реверсе под нагрузкой на самых малых скоростях;

– высокая равномерность движения при различной нагрузке на всех скоростях, вплоть до самых малых;

– высокая надежность и ремонтопригодность;

– удобство конструктивной установки двигателей на станке и встройки преобразователей в шкафы и ниши станков;

– малые габаритные размеры и расход активных материалов;

 

–

– простота наладки и эксплуатации;

– малая энергоемкость;

– высокая унификация узлов и отдельных элементов;

– высокая экономичность и малая стоимость.

3. Выбор мощности двигателя механизма подачи

Необходимые исходные данные берутся в соответствии с заданием из вариантов (1-22), представленные в данном методическом пособии.

Для варианта №15 (Токарный патронный полуавтомат модели КТ141П) исходные данные имеют следующие значения:

– передаточное отношение редуктора: i = 1;

– шаг винта t = 10 мм, длина винта L = 2450 мм;

– КПД передачи η = 0,9;

– радиус винта R_ср.в = 40мм;

– масса поступательно перемещаемого узла станка m = 552 кг;

– скорость быстрых перемещений V_б.п = 10000 мм/мин;

– наибольшее усилие подачи F_п = 8000 Н;

– максимальная скорость рабочих перемещений υ_{макс.раб} = 5000 мм/мин;

– минимальная скорость рабочих перемещений υ_{мин.раб} = 1 мм/мин;

– коэффициент трения в направляющих m = 0,1;

– условный коэффициент трения в подшипнике f_тр = 2,21·10^-7;

– количество подшипников в опорах подачи К_п = 6.

Произведем расчет скоростей и моментов, необходимых для выбора электродвигателя продольной подачи по методике, изложенной в [15] и представленной ниже.

Определение скоростей двигателя

Скорость двигателя определяется скоростями перемещения рабочих органов станка и передаточным отношением механической передачи.

Для передачи винт-гайка:

(3.1)

где n_дв – скорость двигателя, об/мин;

υ – скорость перемещения рабочего органа, мм/мин;

i = 1 – передаточное отношение редуктора;

t_в = 10 мм – шаг винта.

Частота вращения двигателя, соответствующая максимальной скорости быстрых перемещений рассчитывается как:

(3.2)

.

Максимальная и минимальная рабочие частоты вращения двигателя рассчитываются как:

 

(3.3)

(3.4)

Подставляя численные значения, получаем: