Розрахунок двигуна механізму пересування візка крана

Статична потужність, кВт, на валу двигуна механізму горизонтального пересування крана (моста, візка) в усталеному режимі роботи при русі з вантажем

, (2.14)

де К ₁ – коефіцієнт, який враховує тертя реборд ходових коліс об рейки (К ₁ = = 1,2 – 2,6);

G – вага вантажу, який переміщується, Н;

G ₀ – вага вантажозахватного пристрою, Н;

G ₁ – власна вага механізму пересування, Н;

m - коефіцієнт тертя ковзання;

r – радіус шейки валу колеса (цапфи), мм;

f – коефіцієнт тертя котіння ходового колеса;

V – швидкість пересування мосту або візка, м/хв.;

R_х.к. – радіус ходового колеса, мм;

h - ККД механізму пересування, в.о.

Статична потужність на валу двигуна механізму горизонтального пересування крана (моста, візка) в усталеному режимі роботи при русі без вантажу розраховується за формулою (2.14), підставивши G = 0.

Статичні моменти, Н м, на валу двигуна горизонтального пересування мосту (візка) розраховуються за формулою:

, (2.15)

де Р_с – статичні потужності, кВт, при горизонтальному переміщенні мосту (візка) з вантажем і без нього, які розраховуються за формулою (2.14);

V – швидкість руху вантажу (мосту, візка, м/хв.);

R – радіус ходового колеса, мм;

і – передатне число редуктора механізму горизонтального пересування мосту (візка).

Частота обертання валу двигуна обчислюється за формулою (2.7).

Час горизонтального переміщення мосту (візка), с, розраховується за формулою:

, (2.16)

де L – проліт моста, м.

Після визначення статичних навантажень будується навантажувальна діаграма горизонтального переміщення моста (візка), яка наведена на рис. 2.3.

За навантажувальною діаграмою знаходиться еквівалентна потужність, кВт, за сумарний час роботи двигуна:

, (2.17)

де Р_с. ₁, Р_с ₀ – статичні потужності механізму горизонтального переміщення мосту (візка) з вантажем і без нього.

Дійсна тривалість вмикання, %

(2.18)

Еквівалентна потужність, кВт, яка розрахована за формулою (2.17), перераховується на найближчу стандартну тривалість вмикання ТВ_ном. за формулою (2.11).

Р_с кВт

Р_с ₁

Р_с ₀

t_p t₀ t_p t, c

Т_ц

Рисунок 2.3 – Навантажувальна діаграма механізму

горизонтального переміщення мосту (візка)

Двигун вибирається за [3, 4, 20] або каталогом на номінальну потужність Р_н при стандартній тривалості вмикання ТВ_ном згідно умові (2.12).

Його номінальна частота обертання n_ном обчислена за формулою (2.7) повинна відповідати заданій швидкості горизонтального переміщення моста (візка) V.

Перевірка двигуна за допустимим перевантаженням та умовам здійснюваності пуску виконується за формулами:

М_доп. > M_c.max., (2.19)

де М_доп – допустимий момент двигуна (за каталогом);

M_c.max – максимально можливий статичний момент на валу двигуна обчислюється за формулою (2.6);

(2.20)

де М ₁ і М ₂ – максимальний та мінімальний моменти двигуна при пуску.

Найбільший допустимий час пуску для механізмів підйому лежить у межах 3 – 5 с, для механізмів переміщення – 10 – 15 с.

3 РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ТА ВИБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ДЛЯ ГОЛОВНОГО ПРИВОДА ТОКАРНИХ ВЕРСТАТІВ

Потужність електродвигуна головного привода токарного верстата визначається режимом різання. При розрахунку режиму різання враховують тип і розміри інструменту, матеріал його різальної частини, матеріал і стан заготовки, тип устаткування, тощо. При цьому слід пам’ятати, що елементи режиму різання знаходяться у взаємній функціональній залежності, яка встановлюється емпіричними формулами. Глибина різання t і подача S безпосередньо впливають на стійкість Т інструменту, з якою, у свою чергу, зв’язана швидкість різання. При виконанні завдання відсутні дані та розрахункові коефіцієнти слід вибирати з [21].

При зовнішньому повздовжньому точінні швидкість різання, м/хв., визначається за формулою [7, с. 240]:

, (3.1)

де С_б – коефіцієнт, що характеризує властивості матеріалу, який обробляється, та матеріал різця, а також вид токарної обробки (див. табл. 3.1);

Т – стійкість різця (тривалість роботи його до затуплення), хв., (середнє Т при одноінструментній обробці дорівнює 60 хв.);

t – глибина різання, мм;

S – подача, мм/об;

m, X_б, Y_б – показники ступеня, які залежать від властивостей матеріалу, що обробляється, матеріалу різця та виду обробки (див. табл. 3.1).

Величини коефіцієнта і показників ступеня формули (3.1) наведені у довіднику з режимів різання [21, гл. 4, табл. 8]. Деякі з цих значень наведені у таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Величини коефіцієнта та показників ступеня в формулі швидкості різання

Вид обробки	Матеріал різальної частини різця	Характеристика подачі	Коефіцієнт і показники ступеня
С_б	Х_б	Y_б	m	Т, хв.
Обробка сталі конструкційної вуглецевої та сталевого лиття s_в = 736 Н/мм²
Зовнішнє повздовжнє точіння прохідними різцями	Т15К6	S до 0,30		0,15	0,20	0,20
S від 0,3 до 0,7		0,35
S більше 0,70		0,45
Т5К10	S до 0,30		0,15	0,20	0,20
S від 0,3 до 0,7		0,35
S більше 0,70		0,45
Р-18	S до 0,25	87,5	0,25	0,33	0,125
S більше 0,25		0,66
ЦМ 332	S до 0,30		0,19	0,37	0,24
S від 0,3 до 0,7		0,08	0,08
Відрізання та прорізання	Т5К10	–		–	0,80	0,20
Р18	–	23,7	–	0,66	0,25
Чавун сірий
Зовнішнє повздовжнє точіння	ВК6	S до 0,4		0,15	0,20	0,20
S більше 0,4		0,40
Чавун ковкий
Зовнішнє повздовжнє точіння	Р18	S до 0,25		0,15	0,3	0,1
S більше 0,25		0,4
ВК8	S до 0,4		0,15	0,20	0,20
S більше 0,4		0,45
Р18	S до 0,25		0,20	0,25	0,125
S більше 0,25		0,20	0,50
Мідні сплави
Зовнішнє повздовжнє точіння	Р18	S до 0,2		0,12	0,25	0,23
S більше 0,2		0,50

Загальний поправочний коефіцієнт К_v представляє собою добуток окремих коефіцієнтів, кожний з яких враховує вплив окремого фактору (якість матеріалу, що обробляється, стан поверхні заготовки, матеріал різальної частини, параметри різця, тощо) на швидкість різання.

Коефіцієнт К_v при навчальному проектуванні може бути прийнятим К_v = 1.

Зусилля різання, Н, розраховується за формулою:

. (3.2)

Величини коефіцієнта і показників ступеня приймаємо з [21, гл. 4, табл. 20] (див. табл. 3.2).

Загальний поправочний коефіцієнт К_F представляє собою добуток поправочних коефіцієнтів.

Коефіцієнт К_F при навчальному проектуванні може бути прийнятим K_F = 1.

Швидкість обертання шпинделя токарного верстату, об/хв., розраховується за формулою:

, (3.3)

де d_дет – діаметр заготовки, мм.

Передатне відношення коробки швидкостей розраховується за формулою:

, (3.4)

де п_дв – швидкість обертання вала двигуна.

Потужність різання, кВт, розраховується за формулою:

. (3.5)

Таблиця 3.2 – Величини коефіцієнта та показників ступеня в формулі зусилля різання

Вид обробки	Матеріал різальної частини різця	Коефіцієнт і показники ступеня
			п
Обробка сталі конструкційної вуглецевої та сталевого лиття s_в = 736 Н/мм²
Зовнішнє повздовжнє точіння	Т15К6		1,0	0,75	- 0,15
Р18		1,0	0,75
Мінералокераміка		0,95	0,75	- 0,15
Відрізання та прорізання	Т15К6		0,73	0,8
Р18		1,0	1,0
Сталь жаростійка
Зовнішнє повздовжнє точіння	Т15К6		1,0	0,75
Чавун сірий
Зовнішнє повздовжнє точіння	Т15К6		1,0	0,75
Р18		1,0	0,75
Мінералокераміка		0,9	0,65

Потужність на валу двигуна при різанні, кВт, з урахуванням втрат у механічних передачах верстата розраховується за формулою [7, с. 243]

, (3.6)

де h_верст. – ККД верстату при номінальному навантаженні, в.о. (звичайно складає 0,75... 0,8).

Втрати у верстаті при номінальному навантаженні [7, с. 243], кВт

. (3.7)

Тому, що на період пауз верстат не відключається, то потужність на його валу дорівнює потужності втрат холостого ходу верстата, кВт, [7]

. (3.8)

На рис. 3.1 побудована навантажувальна діаграма головного привода токарного верстата (без урахування перехідних процесів).

Еквівалентна потужність за цикл роботи двигуна, кВт, розраховується за формулою:

. (3.9)

З умови нагріву випливає, що номінальна потужність двигуна повинна бути не менше еквівалентної потужності з навантажувальної діаграми. Двигун вибирається з довідника [3, 4, 20] з дотриманням вимоги .

Так як привод шпинделя токарного верстата завжди запускається вхолосту, то перевіряти двигун на достатність пускового моменту немає необхідності.

Р кВт

Р_дв.

Р_дв. ₀

t_p t ₀ t, c

Т_ц

Рисунок 3.1 – Навантажувальна діаграма головного привода токарного верстата

Якщо при вирішенні задачі виявиться, що номінальна потужність вибраного за умовою нагріву двигуна значно менше потужності на валу двигуна при різанні, то слід перевірити двигун на перевантажувальну здатність. Повинна виконуватися умова

де – максимальний момент, який виникає при роботі привода, Н м;

– номінальний момент вибраного двигуна, Н м;

0,81 – коефіцієнт, який враховує можливість зниження напруги мережі живлення на 10 %;

l - перевантажувальна здатність вибраного двигуна (відношення критичного моменту до номінального).

Якщо двигун, який перевіряється на перевантажувальну здатність не відповідає вимогам, то слід вибрати двигун більшої потужності.

4 РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ТА ВИБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ДЛЯ ПРИВОДУ РОБОЧОГО СТОЛУ ПОЗДОВЖНЬО-СТРУГАЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ

Потужність електродвигуна головного привода стругального верстата визначається режимом різання. При розрахунку режиму різання враховують тип і розміри інструменту, матеріал його різальної частини, матеріал і стан заготовки, тип устаткування, тощо. При цьому слід пам’ятати, що елементи режиму різання знаходяться у взаємній функціональній залежності, яка встановлюється емпіричними формулами. Глибина різання t і подача S безпосередньо впливають на стійкість Т інструменту, з якою, у свою чергу, зв’язана швидкість різання. При виконанні завдання відсутні дані та розрахункові коефіцієнти слід вибирати по [21]. Деякі з цих коефіцієнтів наведені у табл. 4.1.

При струганні площини (головний привод – привод столу) зусилля різання, Н, визначається за формулою:

, (4.1)

де V_пр – швидкість прямого ходу столу верстату, м/хв.

Коефіцієнт та показники ступеня приймаються з табл. 4.1 аналогічно як для зовнішнього повздовжнього точіння. Коефіцієнт К_F при навчальному проектуванні може бути прийнятим К_F = 1.

Таблиця 4.1 – Величини коефіцієнта та показників ступеня в формулі зусилля різання

Вид обробки	Матеріал різальної частини різця	Коефіцієнт і показники ступеня
			п
Обробка сталі конструкційної вуглецевої та сталевого лиття s_в = 736 Н/мм²
Зовнішнє повздовжнє точіння	Т15К6		1,0	0,75	- 0,15
Р18		1,0	0,75
Мінералокераміка		0,95	0,75	- 0,15
Відрізання та прорізання	Т15К6		0,73	0,8
Р18		1,0	1,0
Сталь жаростійка
Зовнішнє повздовжнє точіння	Т15К6		1,0	0,75
Чавун сірий
Зовнішнє повздовжнє точіння	Т15К6		1,0	0,75
Р18		1,0	0,75
Мінералокераміка		0,9	0,65

Необхідно звернути увагу на те, що при струганні зняття стружки відбувається під час робочого ходу (прямого), при зворотному ході різець не працює.

Тягове зусилля, Н, при різанні розраховується за формулою

F_T.пр = F_Z + (G_ст + G_дет + F_у) m, (4.2)

де m - коефіцієнт тертя столу об напрямні, приймається рівним 0,05 – 0,08;

F_y – вертикальна складова зусилля при різанні (приймається рівною 0,2 F_Z), Н;

G_ст, G_дет – вага столу та деталі, що обробляється, Н;

, (4.3)

де т – маса, кг.

Потужність на валу двигуна при прямому ході столу, кВт, визначається за формулою:

, (4.4)

де h_пер – ККД передачі верстата при повному навантаженні, в.о. .

Далі виконується попередній вибір двигуна. Тому, що у розглянутому випадку максимальна швидкість привода дорівнює швидкості зворотного ходу, що досягається при номінальній напрузі на затискачах двигуна, розрахункова (номінальна) потужність двигуна, кВт, (без урахування потужності зворотного ходу) визначається співвідношенням:

. (4.5)

Передатне відношення від двигуна до столу [7, с. 291]

. (4.6)

Тягове зусилля при зворотному ході столу F_T.звор розраховується за формулою (4.2), підставивши F_Z = 0 і F_Y = 0.

Потужність двигуна при зворотному ході Р_звор розраховується за формулою (4.4) підставивши F_Тзвор замість F_Tпр і V_звор замість V_пр. ККД передачі прийняти однаковим при прямому та зворотному ході.

Час прямого ходу столу, с, розраховується за формулою:

, (4.7)

де L – довжина стругання, м;

V_пр – швидкість прямого ходу столу верстату, м/хв.

Час зворотного ходу столу t_звор розраховується за формулою (4.7), підставивши V_звор замість V_пр.

Еквівалентна потужність двигуна за цикл, кВт, розраховується за формулою:

. (4.8)

Двигун вибирається з довідника [3, 4, 20] з дотриманням вимоги .

Навантажувальна діаграма головного привода стругального верстата наведена на рис. 4.1 (t_ПП – час перехідного процесу).

Р, кВт

Р_дв.пр

t, c

Р_звор

t_пр t_звор

t_ППt_ПП

Т_ц

Рисунок 4.1 – Навантажувальна діаграма головного привода

стругального верстата

5 РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ТА ВИБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ДЛЯ ГОЛОВНОГО ПРИВОДА ФРЕЗЕРНИХ ВЕРСТАТІВ

Потужність електродвигуна головного привода фрезерувального верстата визначається режимом різання. При розрахунку режиму різання враховують тип і розміри інструменту, матеріал його різальної частини, матеріал і стан заготовки, тип устаткування, тощо. При цьому слід пам’ятати, що елементи режиму різання знаходяться у взаємній функціональній залежності, яка встановлюється емпіричними формулами. Глибина різання t і подача S безпосередньо впливають на стійкість Т інструменту, з якою, у свою чергу, зв’язана швидкість різання. При виконанні завдання відсутні дані та розрахункові коефіцієнти слід вибирати по [21]. Деякі з цих коефіцієнтів наведені у табл. 5.1, 5.2.

При фрезеруванні головним рухом є обертання різального інструменту. При фрезеруванні швидкість різання, м/хв., визначається на підставі емпіричної формули [7]:

, (5.1)

де C_V – коефіцієнт, який залежить від матеріалу, що обробляється, охолодження фрези та виду обробки (груба або чистова);

d – діаметр фрези, мм;

Т – стійкість фрези, яка приймається звичайно для циліндричних, торцевих, дискових та фасонних фрез 180 хв. при обробці сталі, ковкого чавуну, бронзи (для обробки сірого чавуну Т = 240 хв.); для кінцевих фрез Т = 90 хв.;

S – подача на зуб фрези, мм/зуб;

t – глибина різання (глибина шару металу, який знімається за один прохід);

В – ширина фрезерування, мм;

Z – кількість зубів фрези.

У залежності від типу фрези (циліндричні, торцеві, дискові, прорізні тощо), матеріалу, який обробляється, величини подачі, якості фрези, а також наявності охолодження, буде змінюватися коефіцієнт C_V та показники ступеня.

Зусилля різання, Н, тобто окружне зусилля при фрезеруванні:

. (5.2)

Величини показників ступеня та коефіцієнтів залежать від типу фрези, матеріалу, який обробляється і беруться з довідника по режимам різання [21, табл. 39]. Деякі коефіцієнти наведені в табл. 5.1 і 5.2.

Таблиця 5.2 – Коефіцієнти та показники ступеня при фрезеруванні

Типи фрез	Матеріал різальної частини інструмента	Коефіцієнт і показники ступеня
C_F	X_F	Y_F	u	і
Обробка конструкційної вуглецевої сталі s_в = 736 Н/мм²
Торцеві	Т15К6	82,5	1,0	0,75	1,1	1,3
Р18	82,2	0,95	0,8	1,1	1,1
Циліндричні	Т15К6		0,88	0,75	1,0	0,87
Р18	68,2	0,86	0,72	1,0	0,86

Швидкість обертання шпинделя верстату, об/хв., розраховується за формулою:

, (5.3)

де d_фр – діаметр фрези, мм

Передатне відношення розраховується за формулою:

, (5.4)

де п_дв – швидкість обертання вала двигуна.

При відомих значеннях зусилля та швидкості різання потужність різання, кВт, можна визначити за формулою:

. (5.5)

Потужність на валу двигуна при різанні, кВт, з урахуванням втрат у механічних передачах верстата розраховується за формулою [7, с. 243]:

, (5.6)

де h_верст. – ККД верстату при номінальному навантаженні, в.о. (звичайно складає 0,75... 0,8).

Втрати у верстаті при номінальному навантаженні [7, с. 243], кВт:

. (5.7)

Тому, що на період пауз верстат не відключається, то потужність на його валу дорівнює потужності втрат холостого ходу верстата, кВт, яку визначаємо з [7]:

. (5.8)

На рис. 5.1 побудована навантажувальна діаграма головного привода фрезерного верстата (без урахування перехідних процесів).

Р кВт

Р_дв.

Р_дв. ₀

t_p t ₀ t, c

Т_ц

Рисунок 5.1 – Навантажувальна діаграма головного привода фрезерних і

свердлильних верстатів

Еквівалентна потужність за цикл роботи двигуна, кВт, розраховується за формулою

. (5.9)

6 РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ТА ВИБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ДЛЯ ГОЛОВНОГО ПРИВОДА СВЕРДЛИЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ

При свердленні різальному інструменту одночасно передаються два рухи: головний рух (обертання свердла) та рух подачі (повздовжнє переміщення свердла).

Експериментальним шляхом встановлено, що швидкість різання при свердленні, м/хв., визначається співвідношенням [7, с. 267]:

, (6.1)

де C_V – коефіцієнт, який залежить від матеріалу, що обробляється, та матеріалу свердла;

d – діаметр свердла, мм;

Т – стійкість свердла, хв. табл. 6.1; стійкість свердла коливається у значному діапазоні (сягає 270 хв. для великих діаметрів (біля 60 мм). Для менших діаметрів стійкість знижується [21, гл. 4, табл. 29].

S – подача, мм/об;

m, Z_V, Y_V – показники ступеня, які залежать від матеріалу деталі, що обробляється, та діаметра свердла.

Необхідні величини для розрахунку наведені в табл. 6.1 – 6.3.

Зусилля подачі при свердленні, Н, визначається за емпіричною формулою:

. (6.2)

На підставі дослідних даних отримана формула для обертаючого моменту, Н м:

. (6.3)

Знаючи величину моменту та швидкість обертання свердла, легко визначити потужність різання, кВт:

, (6.4)

де n_шп – швидкість обертання шпинделя свердла, об/хв.

Швидкість обертання шпинделя розраховується по знайденому значенню швидкості різання за формулою (5.3), підставивши діаметр свердла d замість d_фр.

Передатне відношення розраховується за формулою (5.4).

Потужність на валу двигуна при різанні з урахуванням втрат у механічних передачах верстата розраховується за формулою (5.6).

Аналогічно за формулою (5.7) розраховуються втрати у верстаті при номінальному навантаженні ; за формулою (5.8) – потужність втрат холостого ходу верстата Р_дв _.0; за формулою (5.9) – еквівалентна потужність за цикл

Двигун вибирається з довідника [3, 4, 20] з дотриманням вимоги .

Навантажувальна діаграма головного привода свердлильного верстата (без урахування перехідних процесів) має вигляд, показаний на рис. 5.1.

7 РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ТА ВИБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ДЛЯ ГОЛОВНОГО ПРИВОДА ШЛІФУВАЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ

Потужність електродвигуна головного привода металорізального верстата визначається режимом різання. При розрахунку режиму різання враховують тип і розміри інструменту, матеріал його різальної частини, матеріал і стан заготовки, тип устаткування, тощо. При цьому слід пам’ятати, що елементи режиму різання знаходяться у взаємній функціональній залежності, яка встановлюється емпіричними формулами. Глибина різання t і подача S безпосередньо впливають на стійкість Т інструменту, з якою, у свою чергу, зв’язана швидкість різання. При виконанні завдання відсутні дані та розрахункові коефіцієнти слід вибирати по [21].

При плоскому шліфуванні периферією круга головний рух передається шліфувальному кругу, який обертається відносно нерухомої осі [7, с. 330].

Швидкість шліфування V_к звичайно лежить у межах від 30 до 50 м/с. Товщина шару металу, який знімається, при таких швидкостях різання незначна.

Потужність різання, кВт при шліфуванні периферією круга визначається за емпіричною формулою

P_Z = C_Р · V^r_д · t^X · S^Y · D_к ^g, (7.1)

де С_Р – коефіцієнт, що характеризує матеріал деталі та твердість круга;

V_д – окружна швидкість деталі або швидкість руху столу, м/хв.;

t – глибина шліфування, мм;

S – подача в напрямку осі шліфувального круга (поперечна) за один хід столу, мм/прохід;

D_к – діаметр шліфувального круга, мм.

Величини коефіцієнта та показників ступеня в формулах потужності при шліфуванні [21, гл. 4, табл. 70]. Деякі коефіцієнти наведені у табл. 7.1.

Таблиця 7.1 – Величини коефіцієнтів при шліфуванні

Вид і характер шліфування	Мате-ріал, що об-робля-ється	Шліфувальний круг	Коефіцієнт і показники ступеня
зернис-тість	Твердість	C_P	r	X	Y	g	Z
Плоске периферією круга на верстатах з прямокутним столом	Сталь неза-гарто-вана		СМ2	0,52	1,0	0,8	0,8
С1	0,59
СТ2	0,68
Плоске торцем круга на верстатах з круглим столом	Сталь загар-тована		М1, СМ2	5,2	0,3	0,25			0,3
М3	3,8
Кругле внутрішнє	Сталь неза-гарто-вана		С1	0,27	0,5	0,4	0,4	0,3

При шліфуванні торцем круга потужність різання, кВт:

P_Z = C_P · V_д^r · t^X · B_к^Z, (7.2)

де С_Р – коефіцієнт, що характеризує матеріал деталі та твердість круга;

V_д – окружна швидкість деталі або швидкість руху столу, м/хв.;

t – глибина шліфування, мм;

В_к – ширина шліфувального круга, мм.

, (7.3)

де h_верст. – ККД верстату при номінальному навантаженні, в.о. (звичайно складає 0,75... 0,8).

Потужність втрат у верстаті при номінальному навантаженні [7], кВт,

. (7.4)

Тому, що на період пауз верстат не відключається, то потужність на його валу дорівнює потужності втрат холостого ходу верстата, кВт, яку визначаємо з [7]

. (7.5)

На рис. 7.1 побудована навантажувальна діаграма головного привода токарного верстата (без урахування перехідних процесів).

Еквівалентна потужність, кВт, за цикл роботи двигуна розраховується за формулою:

. (7.6)

Р кВт

Р_дв.

Р_дв. ₀

t_p t ₀ t, c

Т_ц

Рисунок 7.1 – Навантажувальна діаграма головного привода токарного верстата

З умови нагріву випливає, що номінальна потужність двигуна повинна бути не менше еквівалентної потужності по навантажувальній діаграмі. Двигун вибирається з довідника [3, 4, 20] з дотриманням вимоги .

Так як привод круга шліфувального верстата завжди запускається вхолосту, то перевіряти двигун на достатність пускового моменту немає необхідності.

8 РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ТА ВИБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ДЛЯ ПРИВОДА КОВАЛЬСЬКО-ПРЕСОВИХ МАШИН

Відмінність пресів від молотів полягає у тому, що деформація металу на пресах здійснюється поступовим тиском, а не ударом. Ковальські молоти та преси працюють у режимі різко змінного навантаження, коли періоди максимального моменту чергуються з холостим ходом (рис. 8.1, а).

Преси поділяють на 2 основних види: гідравлічні (в яких використовується у якості робочої рідини вода під тиском 20 – 30 МПА, а у важких пресах –
до 50 – 60 МПА) і механічні з електроприводом.

У механічних пресах рух від двигуна до повзуну передається кривошипно-шатунним механізмом, ексцентриками, фрикційною або рейковою передачею тощо. В приводах таких пресів застосовуються всі існуючі види механічного та електричного регулювання швидкості у діапазоні до 4: 1 (асинхронні двигуни з переключенням полюсів, безступінчасте регулювання за допомогою зміни кутової швидкості двигунів постійного та змінного струму, коробки швидкостей, механічні варіатори, тощо).

Рисунок 8.1 – Навантажувальні графіки маховикового привода (а) і

характеристики двигуна з контакторним регулятором ковзання (б)

Електродвигуни ковальсько-пресових машин працюють у тривалому, повторно-короткочасному та короткочасному режимах.

Для вирівнювання навантаження електродвигуна, в системі привода ковальсько-пресових машин штучно збільшують момент інерції, шляхом встановлення маховика на швидкохідному валу привода. У періоди зниження навантаження і холостих ходів електродвигун працює на маховик, у якому накопичується кінетична енергія. В періоди піків навантаження кутова швидкість двигуна знижується, і частина навантаження зменшується за рахунок енергії маховика.

При наявності графіка навантаження M_c = f (t) механізму, що працює з ударним навантаженням (рис. 8.2, а), і відомому значенні роботи А, яка здійснюється за один удар (хід), потужність двигуна можна визначити за середньо-статичним моментом наступним чином [7].

Розраховують максимальний момент, Н м, (пік навантаження) на валу двигуна

, (8.1)

де А – робота, яка здійснюється за один хід, Дж;

– розрахункова кутова швидкість при ударі, рад/с;

t ₁— тривалість удару, с.

Визначають середнє значення моменту, Н м,

, (8.2)

де М ₀ і t ₀ — момент і час холостого ходу механізму (див. рис. 8.2, а).

Тривалість циклу, с, розраховують за формулою:

, (8.3)

де k – кількість ходів преса за хвилину.

Тривалість холостого ходу, с:

. (8.4)

Рисунок 8.2 – Графік навантаження механізму (а) і розрахункові криві для

перевірки двигунів пресових машин на динамічну стійкість (б)

Розраховується середня розрахункова потужність двигуна, кВт

. (8.5)

Потужність двигуна, кВт, вибирається з урахуванням коефіцієнта запасу

. (8.6)

Асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором вибираються за каталогом [3, 4, 20], так, щоб забезпечити найменші втрати в електродвигуні та найменші витрати електроенергії за цикл роботи. Ці умови забезпечуються при використанні двигунів з номінальним ковзанням 10 – 15 % (спеціальні асинхронні електродвигуни з підвищеним ковзанням типу 4АС).

Далі обраний двигун варто перевірити на перевантаження:

. (8.7)

9 РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ТА ВИБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ДЛЯ ПРИВОДА КОНВЕЄРІВ

При роботі конвеєра електропривод створює рушійне зусилля, що передається приводним барабаном (зірочкою) тяговому органу — стрічці (ланцюгу) (рис. 9.1). Для нормальної передачі цього зусилля стрічка (ланцюг) повинна мати попередній натяг, який створюється вантажем Q₀ (рис. 9.2, а). Зусилля натягу стрічки (ланцюга) F буде змінюватися від точки 0 у напрямку до точок 1 — 3 наслідок додаткових зусиль опору руху. У точці 3 зусилля F_наб, Н, на гілці стрічки (ланцюга), що набігає, буде складатися з наступних складових [7]:

, (9.1)

де F ₀ – зусилля попереднього натягу, Н;

– зусилля, обумовлене підйомом або опусканням вантажу (для нахилених конвеєрів), Н;

– сумарне зусилля, викликане тертям в опорах роликів, стрічки об ролики або роликів об монорейку, Н;

G_вант — сила тяжіння вантажу, який транспортується, Н;

G ₀ – сила тяжіння несучих і тягових елементів (стрічки, роликів, ланцюга тощо), Н;

— кут нахилу траси до горизонту (див. рис. 9.1);

с – загальний коефіцієнт опору руху (с = 0,02... 0,05);

F_н.б — зусилля, яке компенсує опір руху від тертя в підшипниках натяжного барабана (зірочки), Н.

Зусилля F_н.б, Н, знаходиться за формулою

, (9.2)

де — коефіцієнт тертя ( = 0,03... 0,06);

D і d – діаметри барабана (зірочки) і цапфи підшипника, м.

Завантаження

1 – замкнена стрічка; 2 – приводний барабан; 3 – механічна передача (найчастіше пасова); 4 – електродвигун; 5 – ведений барабан; 6 – відвідній шків;

7 – опорні ролики

Рисунок 9.1 – Елементи стрічкового конвеєра

Зусилля F_c, Н, яке долається приводним двигуном, обумовлено різницею зусиль у точках 3 і 0, тобто в гілках стрічки конвеєра (ланцюга), що набігає, і збігає, а також зусиллям F_п.б, Н, яке компенсує опір руху на приводному барабані (зірочці), тобто

, (9.3)

де зусилля F_п.б, Н, визначається за формулою (9.2), в яку замість F ₀ потрібно підставити F_наб.

а — однодвигуновий конвеєр; б — багатодвигуновий конвеєр;

ПБ, ПБ1 — ПБ3 — приводні барабани; НБ — натяжний барабан

Рисунок 9.2 – Діаграми тягових зусиль у стрічках конвеєрів з горизонтальною трасою

Необхідна потужність двигуна стрічкового або підвісного конвеєра Р_{дв.розр.}, кВт

, (9.4)

де v_к — максимальна швидкість тягового органа конвеєра, м/с;

k_з – коефіцієнт запасу, який враховує додаткові опори руху, k_з = 1,1... 1,2;

— ККД механічної передачі (редуктора, підшипників тощо), .

Необхідна кутова швидкість двигуна , рад/с

, (9.5)

де i_p – передатне число редуктора.

Потім за каталогом [3, 4, 20] вибирається двигун потужністю з кутовою швидкістю .

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Алексеев Ю.Е., Кушнарев Л.Н. Оборудование для дуговой сварки под флюсом. – Л.: Энергия, 1977. – 128 с.

2. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., доп. – М.: Высшая школа, 2000. – 255 с., ил.

3. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. А.Э. Кравчик и др. – М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.

4. Двигатели постоянного тока металлургические и крановые серии Д мощностью 2,5 – 185 кВт. Электротехника СССР. Информэлектро
01.19.01-78.

5. Епанешников М.М. Электрическое освещение. – М.: Госэнергоиздат, 1973. – 241 с.

6. Захаров М.В. Учебное пособие по основам проектирования кранового электрооборудования. Издание ВЗЭТа, 1972. – 127 с.

7. Зимин Е.Н., Преображенский В.И., Чувашов И.И. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. – М.: Энергоиздат, 1981. – 552 с.

8. Кнорринг Г.М. Осветительная техника. – М.: Энергия, 1982. – 259 с.

9. Кнорринг Г.М. Справочник для проектирования электрического освещения. – Л.: Энергия, 1968. – 391 с.

10. Крановое электрооборудование. Справочник. Под ред. А.А. Рабиновича и др. – М.: Энергия, 1979. – 462 с.

11. Меклер А.Г. Электрооборудование механизмов непрерывного транспорта. – М.: Машиностроение, 1973. – 296 с.

12. Недорезов В.Е. Электросварочные машины. –Л.: Машиностроение, 1977.–312с.

13. Общепромышленные электропечи непрерывного действия. А.В. Арендарчук, Н.М. Катель, В.Я. Липов и др. – М.: Энергия, 1977. – 248 с.

14. Сандлер А.С. Электропривод и автоматизация металлорежущих станков. – М.: Высшая школа, 1972. – 510 с.

15. Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи. Ч.1. Электрические печи сопротивления. – М.: Энергия, 1975. – 384 с.

16. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. – М.: Энергия, 1976. – 488 с.

17. Соколов М.М., Борисов Ю.М. Электрооборудование подъёмно-транспортных машин. – М.: Машиностроение, 1971. – 456 с.

18. Справочник по автоматизированному электроприводу. Под редакцией Елисеева В.А. и Шинянского А.В. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 635 с.

19. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. Под ред. Большама Л.М. и др. – М.: Энергия, 1975. – 628 с.

20. Справочник по электрическим машинам. в 2-х т. / Под общ. ред. Копылова И.П. и Клокова Б.К.. – М.: Энергоатомиздат: т. 1, 1988. – 456 с.; т.2, 1989. – 688 с.

21. Справочник технолога машиностроителя. Под ред. Малова А.Н. и Хухлина М.С. в 2-х томах. Том 2. – М.: Машиностроение, 1972. – 625 с.

22. Стоколов В.Е. Электрооборудование кузнечно-прессовых машин. Справочник. – М.: Машиностроение, 1966. – 384 с.

23. Харизоменов И.В. Электрооборудование и электроавтоматика металлорежущих станков. – М.: Машиностроение, 1975. – 452 с.

24. Харизоменов И.В. Электрооборудование кузнечно-штамповочных машин. – М.: Машиностроение, 1970. – 188 с.

25. Харизоменов И.В., Харизоменов Г.И. Электрооборудование станков и автоматических линий. – М.: Машиностроение, 1977. – 348 с.

26. Электрооборудование кранов. Богословский А.П. и др. – М.: Машиностроение, 1983. – 365 с.

27. Юровский И.М. Лабораторный практикум по электрооборудованию промышленных предприятий и установок в машиностроении. – М.: Высшая школа, 1974. – 252 с.

Додаток А

(обов’язковий)

Розміри основних написів