Определение потребной мощности приводов станка
При проектировании станка значительное значение имеет определение требующейся мощности привода.
К. п. д. настоящих звеньев может в большей либо меньшей степени отклоняться от приведенных средних значений. К примеру, в случае если диаметр подшипника и зубчатого колеса близки друг к другу, то к. п. д. подшипника быстро падает.
В таких случаях нужен обстоятельный расчет утрат на трение.
Но для современных быстроходных станков определение мощности привода на основании формулы дает результаты, существенно отличающиеся от практически требующейся мощности, что связано с громадной величиной мощности холостого хода быстроходных металлорежущих станков.
Понятие о мощности холостого хода. Мощностью холостого хода именуется мощность, затрачиваемая источником энергии на вращение привода при отсутствии нужной нагрузки. Эта мощность затрачивается:
1) на работу сил трения в опорах, появляющихся под действием:
а) веса движущихся частей;
б) предварительного натяжения ременных передач и подшипников;
в) разного рода перекосов валов в подшипниках, являющихся результатом неизбежных отклонений при сборке и обработке подробностей привода;
г) центробежных сил, появляющихся благодаря дисбалансу быстровра-щающихся подробностей;
д) динамических нагрузок, появляющихся благодаря неточностей изготовления шестеренок и других элементов.
2) на работу сил трения, появляющихся в уплотнениях подшипников и других элементов;
3) на работу сил трения в зубчатых колесах, появляющихся благодаря неточностей изготовления шестеренок и других причин;
4) на работу сил трения, появляющихся между дисками расцепленных фрикционных муфт;
5) на перемешивание масла в масляной ванне;
6) на аэродинамические утраты в подшипниках качения и быстровра-щающихся подробностях.
Мощность холостого хода металлорежущих станков достигает большой величины. На рис. 1 приведены графики зависимости мощностй холостого хода привода револьверного станка 1М36, выстроенные на основании данных исследований Г. А. Левита.
Графики взяты при разных числах оборотов первого вала коробки скоростей. Шкалы чисел оборотов смещены так, дабы на одной вертикальной линии размешались значения мощности, соответствующие однообразным передаточным отношениям в коробке скоростей.
Из графиков видно, что с увеличением числа оборотов шпинделя в 60 секунд методом трансформации передаточных взаимоотношений в коробке скоростей при одном и том же числе оборотов первого вала мощность холостого хода возрастает. Наряду с этим между мощностью оборотов и числом шпинделя холостого хода существует нелинейная зависимость.
Нелинейная зависимость между увеличением числа оборотов первого вала и мощностью холостого хода заметна при высоких скоростях шпинделя.
Нелинейная зависимость возрастания мощности холостого хода обусловливается тем, что последовательность утрат холостого хода возрастает пропорционально квадрату скорости. К примеру, пропорционально квадрату скорости возрастают силы трения, появляющиеся под действием центробежных сил, силы трения между дисками расцепленных фрикционных муфт, аэродинамические утраты.
Нелинейная зависимость между числом оборотов и потерями прекрасно заметна на кривой мощности холостого хода шпинделя станка 1М36.
Рис. 1. График мощности холостого хода револьверного станка 1М36 при разных числах оборотов первого вала коробки скоростей.
Сравнение неспециализированной мощности мощности хода и холостого привода холостого хода шпинделя говорит о том, что большая часть мощности холостого хода затрачивается на вращение шпинделя. Такое положение характерно для большой части станков.
Большая мощность холостого хода расходуется на трение между дисками расцепленных фрикционных муфт, на перемешивание масла в масляной ванне.
Для понижения мощности холостого хода быстроходных станков направляться избегать применения подшипников скольжения, конических роликовых подшипников, к. п. д. которых ниже шариковых, войлочных уплотнений, фрикционных муфт для переключения передач. С данной же целью масляную ванну направляться заменять циркуляционной смазкой.
К качеству изготовления подробностей приводов нужно предъявлять повышенные преcования, а оыстровращающиеся подробности подвергать балансировке.
Понижение мощности холостого хода, при высоких скоростях возможно достигнуто при применении так именуемого поделённого привода, разглядываемого ниже.
Рис. 2. График мощности холостого хода шпинделя станка 1М36.
Но кроме того при идеальной конструкции привода мощность холостого хода остается большой и ее нужно учитывать при определении мощности приводного электродвигателя.
Фактически мощность холостого хода возможно измерена лишь при отсутствии нужной нагрузки. Но воздействие рассмотренных выше факторов отражается в той либо другой степени и при работе станка под нагрузкой. Их влияние может изменяться потому, что силы веса уравновешиваются движущими силами, изменяется темперамент перекосов и т. п. В первом приближении возможно принять, что мощность холостого хода суммируется с мощностью, нужной для исполнения нужной работы, которую возможно определять по формуле .
Как видно из графиков, мощность холостого хода имеет разное значение при разных скоростях шпинделя, соответственно будет изменяться и к. п. д. привода.
Зигзагообразный темперамент графика обусловливается тем, что переход от одной группы скоростей к второй сопровождается падением скоростей последовательности промежуточных валиков.
Правильное расчетное определение мощности холостого хода при разных скоростях шпинделя представляется очень затруднительным не только в связи с трудоемкостью расчета, но и благодаря отсутствия последовательности данных, как, к примеру, зависимости утрат от неточности сборки, величины дисбаланса и др.
Рис. 3. График мощности, затрачиваемой на перемешивание масла в ванне в зависимости от уровня.
Рис. 4. График применения мощности станков-по экспериментальным данным.
Тяговое упрочнение складывается из составляющих сил веса и сил резания, действующих в направлении перемещения рабочего органа, сил трения, Еозникающих под действием составляющих сил резания, сил веса движущихся частей, сил и движущих сил предварительной затяжки регулируемых элементов направляющих, сил прилипания поверхностей направляющих. Вопрос об определении тяговых упрочнений будет рассмотрен ниже.
Правильное определение мощности привода подач имеет очень ответственное значение при свободном приводе подач, в особенности в следящих совокупностях, в то время, когда размеры самого двигателя и элементов привода значительно сказываются на динамических качествах совокупности.
Приводы подач рабочего и главного движения должны снабжать изменение числа оборотов либо скорости прямолинейного перемещения в пределах заданного диапазона. В заданного диапазона изменение чисел оборотов либо скорости возможно создавать или непрерывно, или скачкообразно.
В первом случае мы имеем бесступенчатое, во втором — ступенчатое изменение чисел оборотов либо скоростей.
Выбор типа привода оказывает значительное влияние на экономическую эффективность и производительность проектируемого станка.
Бесступенчатое изменение чисел оборотов дает значительные преимущества, поскольку оно разрешает для каждой операции установить расчетное число оборотов, определяемое по формуле, в соответствии с требующейся скоростью резания. При ступенчатом трансформации чисел оборотов приходится применять ближайшее меньшее если сравнивать с расчетным числом оборотов.
При применении ближайшего большего числа оборотов фактическая скорость резания будет больше допустимой, что приведет к резкому понижению стойкости режущего инструмента, повышению суммарного времени остановок станка для подналадки, количества переточек инструмента и т. д. Так, при ступенчатом трансформации чисел оборотов работа ведется со скоростью резания меньше допустимой, что ведет к появлению утраты скорости Ли и повышению времени резания, а соответственно понижению производительности.
При бесступенчатом трансформации чисел оборотов и применению совокупности автоматического регулирования числа оборотов оказывается вероятным поддерживать постоянство скорости резания при обработке торцовых поверхностей за счет автоматического трансформации числа оборотов по мере перемещения резца в радиальном направлении, что ведет к заметному понижению времени резания при исполнении аналогичных операций.
Но достаточно широкому внедрению способов бесступенчатого трансформации чисел оборотов до последнего времени мешало отсутствие несложных, недорогих и надежных конструктивных ответов, удовлетворяющих всем технологическим требованиям. Исходя из этого приводы, снабжающие бесступенчатое изменение чисел оборотов, видятся только на относительно немногочисленных моделях станков.
направляться предполагать, что предстоящее развитие способов бесступенчатого трансформации чисел оборотов, прежде всего способов электрического трансформации, приведет в ближайщее время к большому расширению бесступенчатого трансформации чисел оборотов на станках.
