Исходные данные

Наибольший диаметр обрабатываемой детали, [мм]

Наименьший диаметр обрабатываемой детали, [мм]

Длина первого перехода, [мм]

Длина второго перехода, [мм]

Скорость резания первого перехода, [м/мин]

Скорость резания второго перехода, [м/мин]

Скорость резания третьего перехода, [м/мин]

Скорость резания четвертого перехода, [м/мин]

Скорость резания пятого перехода, [м/мин]

Усилие резания первого перехода, [Н]

Усилие резания второго перехода, [Н]

Скорость резания третьего перехода, [м/мин]

Скорость резания четвертого перехода, [м/мин]

Скорость резания пятого перехода, [м/мин]

Передаточное число 1 коробки скоростей

Передаточное число 2 коробки скоростей

Момент инерции коробки скоростей, [ ]

Тип электродвигателя: АД (асинхронный двигатель):

Способ торможения: ДТ (динамическое торможение):

Статическая нагрузочная диаграмма электропривода

Определим мощности резания для каждого перехода:

,

где i =1..5 — номер перехода;

F_Zi — сила резания для каждого перехода;

V_i — скорость резания для каждого перехода.

Максимальная мощность резания

=8.48 кВт

Коэффициент загрузки:

;

КПД для каждого перехода:

;

Мощность на валу двигателя для каждого перехода:

;

Мощность потерь в станке при холостом ходе:

;

Частоты вращения шпинделя для каждого перехода:

,

где d — диаметр обрабатываемой детали (при отрезке, подрезке принимается наибольшим), мм.

Машинное (рабочее) время для каждого перехода:

,

где l — длина перехода, мм.

Определим длины переходов:

Определим подачу на переходах (принимается самостоятельно [1..6] мм):

S1 := 1;

S2 := 2;

S3 := 4;

S4 := 4;

S5 := 5;

Определим машинное (рабочее) время для каждого перехода:

Время паузы при работе станка t_по (время на установку детали, промер при точении, снятие детали, управление станком) принимаем равным 0,6 мин.

Время паузы равномерно распределяется между рабочими операциями:

;

Таким образом, статическая нагрузочная диаграмма будет состоять из следующих участков: технологическая пауза ( ), рабочий участок ( ), технологическая пауза ( ), рабочий участок ( ),технологическая пауза ( ), рабочий участок ( ),технологическая пауза ( ), рабочий участок ( ),технологическая пауза ( ), рабочий участок ( ), технологическая пауза ().

Время всего цикла:

Статическая нагрузочная диаграмма приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Статическая нагрузочная диаграмма

электропривод загрузка мощность вал

Предварительный выбор электродвигателя по мощности и скорости

Из статической нагрузочной диаграммы определим среднеквадратичную мощность:

;

Условие предварительного выбора двигателя по мощности:

Предварительно выбираем двигатель 4A132M2У3 с параметрами:

Номинальная мощность, [кВт]: Pn := 11;

Номинальное напряжение, [В]: Un := 380;

Частота питающего напряжения, [Гц]: f1 := 50;

Синхронная частота, [мин^(-1)]: nc := 3000;

Номинальная (асинхронная) частота, [мин^(-1)]: nn := 2900;

Ток на роторе, [А]: In :=21.20;

Момент инерции, [кг*м^2]: Jdv := 0.023;

Коэффициент сдвига фаз: cosfi := 0.9;

КПД двигателя: nu_dv := 0.88;

Коэффициент перегрузки двигателя (Mmax / Mном): Kp := 2.8;

Номинальное скольжение: Sn := 0.023;

Масса двигателя, [кг]: m_dv := 93;

Проверим выбранный двигатель по мощности:

,

где n_н — номинальная частота вращения вала двигателя;

— коэффициент ухудшения теплоотдачи на i-м переходе.

,

где — коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном якоре.

Условие выполняется, значит двигатель выбран правильно.

Динамическая нагрузочная диаграмма электропривода

При построении динамической нагрузочной диаграммы необходимо учитывать, что вращающий момент и скорость на валу двигателя мгновенно изменится не могут. Время переходного процесса изменения скорости от до в начале и конце каждого перехода:

,

где — угловая скорость вращения вала двигателя в начале переходного процесса, с^-1 ;

,

где — скорость идеального холостого хода.

,

где — номинальная скорость двигателя, с^-1 ;

;

.

U_H — номинальное напряжение, В;

I_Н — номинальный ток, А;

;

.

r_Я — сопротивление якоря, Ом.

.

.

— угловая скорость вращения вала двигателя в конце переходного процесса, с^-1 ;

;

— вращающий момент двигателя в начале переходного процесса, Н·м;

;

=3.24 Н·м

— вращающий момент двигателя в конце переходного процесса, Н·м;

;

J — приведенный к валу двигателя момент инерции, кг·м² .

,

где K_J — коэффициент, учитывающий моменты инерции масс деталей, вращающихся медленнее, чем вал двигателя: для привода с механическим регулированием скорости K_J =1,3;

J_д — момент инерции ротора двигателя по паспортным данным;

J_м =0.0069

J_д =0,023 кг·м² .

Время технологических пауз с учетом времени переходных процессов:

Динамические нагрузочные диаграммы приведены на рисунках 1.3, 1.4 и 1.5.

Рисунок 1.3 — Динамическая нагрузочная диаграмма (мощности)

Рисунок 1.4 — Динамическая нагрузочная диаграмма (моменты)

Рисунок 1.5 — Динамическая нагрузочная диаграмма (скорости)

Проверочный расчет электродвигателя по нагреву

Эквивалентную мощность при электрическом способе регулирования скорости найдем как

,

где ,

.

— время переходного процесса при максимальном перепаде скоростей;

,

где — пусковой момент;

=36,22 ( )

.

— средняя мощность потерь в электродвигателе за время переходного процесса для каждого перехода, Вт;

где — изменение энергии потерь в двигателе;

Используя полученные значения, рассчитаем эквивалентную мощность:

Так как выполняется условие , то двигатель не будет нагреваться.