Автоматизированный электропривод главного движения универсального фрезерного станка модели 6Н81
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
зы - z = 11.
Условия обработки заготовки:
глубина фрезерования - t = 10 мм;
подача на один зуб фрезы - s = 0,2 мм;
ширина фрезерования - В = 20 мм.
Фреза охлаждается концентратом жидкости смазочно-охлаждающей ЭК3.
Расчет режимов резания производим в соответствии с [8, 9, 10].
Рассчитаем нормативную скорость резания, м/мин, при фрезеровании по формуле (3.1):
,(3.1)
где CV - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, типа фрезы и вида обработки, CV = 160;
Т - стойкость фрезы, T = 180 мин;, m, yv, xv, k, n - показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала: q =0,5, m= 0,2, yv = 0,4, xv = 0,33, k= 0,3, n = 0,1.
Подставив данные в формулу (3.1) получим:
.
Частота вращения инструмента:
.
Рассчитаем минутную подачу:
.
Усилие резания или окружное усилие при фрезеровании, Н, рассчитаем по формуле (3.2):
,(3.2)
где CF - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, типа фрезы и вида обработки, CF = 280;, yF, i - показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, xF = 0,6, yF = 0,74, i = -1.
Подставив данные в формулу (3.1) получим:
.
Рассчитаем время каждого участка при обработке детали. Время быстрого хода детали к режущему инструменту (расстояние l1 = 360 мм):
.
Технологическое время фрезерования:
,
где l2 - величина врезания фрезы, l2 = 12 мм;- длина фрезерования, l3 = 320 мм;- величина перебега фрезы, l4 = 5 мм.
.
Время ускоренного отвода детали:
Суммарное время обработки одной детали:
.
По результатам расчетов строим нагрузочную и скоростную диаграммы механизма, которые оказаны на рис. 3.1.
Рис. 3.1
3.2 Предварительный выбор двигателя по мощности
При известных значениях усилия и скорости резания статическая мощность резания, Вт, можно определить по формуле:
.
Выбор электродвигателя произведем исходя из мощности потребной на фрезерование. В этом случае статическая мощность, Вт, электродвигателя определяется по следующей формуле (3.4):
,(3.4)
где k - коэффициент запаса по мощности, k = 1,3.
hп - кпд механической передачи, hп = 0,88.
.
3.3 Выбор номинальной скорости двигателя и типоразмера двигателя
Для привода главного движения выберем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором из серии двигателей 4А специально разработанных для частотно-регулируемых электроприводов. Из справочника [11, 12] выбираем двигатель согласно условию: . Этому условию соответствует двигатель: 4АБ2П100М4ПБ, который имеет следующие данные:
номинальная мощностьРкВт4номинальная частота вращения ротораnоб/мин2870номинальный кпдhо.е.86момент инерции ротораJкгм20,0056cos j0,83максимальный момент двигателяМмахо.е.2масса двигателяmкг28критическое скольжениеsк
Рассчитаем номинальную скорость вращения:
.
Номинальный момент двигателя:
.
Поскольку диапазон регулирования меньше 50, то будем использовать электрическое бесступенчатое регулирование скорости. И в место коробки скоростей применим редуктор. Для расчета передаточного числа редуктора принимаем, что максимальная скорость шпинделя будет при номинальной частоте вращения двигателя. Тогда:
.
3.4 Построение нагрузочной диаграммы электропривода
Для построения нагрузочной диаграммы электропривода произведем расчет электромагнитного момента двигателя на каждом этапе работы. Для этого определим динамический момент и момент холостого хода. Динамический момент рассчитывается по формуле:
,
где JS - суммарный момент инерции:
,
где d - коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора, соединительной муфты, d = 0,1;шп - момент инерции шпинделя, Jшп = 0,02 кгм2;
;
e - допустимое ускорение, e = 600 рад/с2.
.
Момент холостого хода зависит от многих факторов и не остается постоянным при различных скоростях. Однако, учитывая, что его величина не превышает 10-15% от номинального момента двигателя, рассчитаем по упрощенной формуле:
.
Электромагнитный момент двигателя при фрезеровании:
.
Угловую скорость ротора определим по формуле:
.
Определим момент и время каждого участка работы привода:
. Пуск привода:
;
.
. Ускоренный подвод детали:
. Фрезерование заготовки:
. Ускоренный отвод детали:
. Торможение привода:
;
.
По данным расчетов построим нагрузочную диаграмму, которая представлена на рис. 3.2.
Рис. 3.2
3.5 Проверка выбранного электродвигателя по нагреву и перегрузочной способности
Упрощенная нагрузочная диаграмма электропривода используется для проверки двигателя по нагреву и перегрузочной способности. Электропривод работает в циклическом режиме с переменной нагрузкой. Для проверки двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента. Условием правильного выбора двигателя по нагреву будет [13]:
На станке после обработки одной детали производится обработка следующей и т.д. Время потребное на одну деталь не превышает 2 мин (с учетом смены детали). Поэтому заключаем, что двигатель работает в циклическом режиме. В циклическом режиме эквивалентный момент определяется только для рабочих участков (3.3):
,(3.3)
где Мi - момент на i-м интервале;- продолжительность работы на i-м интервале;- число рабочих интервалов в цикле.
.
Номинальный момент двигателя больше э