Определение моментов двигателя

Рассмотрим три режима работы:

а) установившийся режим при резании, когда двигатель преодолевает составляющую усилия резания вдоль соответствующей оси станка и силы трения, в этом случае момент двигателя определим, как:

М₁ = М_ст = М_рез+М_тр (3.5)

б) установившийся режим при ускоренных перемещениях, когда статический момент равен моменту холостого хода и двигатель развивает момент по преодолению сил трения:

М₂ = М_хх = М_тр (3.6)

в) переходные процессы пуска и торможения, когда двигатель развивает момент:

М₃ = М_тр+М_дин , (3.7)

который необходим для преодоления момента от сил трения и динамического момента.

Найдем последовательно все составляющие формул (3.5) и (3.6) .

Момент резания находим, как:

(3.8)

где F_тр – составляющая от силы резания по данной оси. Вместо F_рез в формулу (5.8) подставим усилие подачи, которое необходимо для преодоления максимальной составляющей от силы резания, т.е.

F_max = 8000Н;

t_в = 0,01 м – шаг винта;

η – КПД передачи.

Найдем момент от сил трения по формуле:

М_тр = М_напр+М_винт+М_подш , (3.9)

где

М_напр – момент от сил трения в направляющих станка, Н·м;

М_винт – момент от сил трения в шарико - винтовой паре при наличии предварительного натяга, Н·м;

М_подш – момент от сил трения в подшипниках при наличии предварительного натяга, Н·м.

Момент М_напр определяем по формуле:

(3.10)

где F_тр – сила трения в направляющих, Н.

Силу трения найдем по формуле:

F_тр = (mg + 0,1F_рез) μ , (3.11)

где

g = 9,81 м/с²;

m = 552 кг – масса перемещаемого узла;

F_рез = 8000 Н – составляющая от силы резания;

μ – коэффициент трения в направляющих.

Подставим численные значения и получим:

F_тр = (9,81·552+0,1·8000)·0,1 = 4333,1 (Н).

Подставим значение F_тр в формулу (3.10) и получаем:

.

Определим М_винт по формуле:

, (3.12)

.

Определим М_подш по формуле:

, (3.13)

где

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

К_п = 6 – число подшипников в опорах винта;

d_п = 80·10^{-3 м – средний диаметр подшипника.}

Подставляем численные значения в формулу (3.13) и получаем:

.

Теперь по формуле (3.9) можно найти момент от сил трения, как:

М_тр = М_напр+М_винт+М_подш = 7,66+0,85+2,8·10^-4 = 1,8 (Н·м).

Далее по формуле (3.5) можно определить:

М₁ = М_рез+М_тр = 14+1,8 = 15,8 (Н·м) ,

а по формуле (3.6):

М₂ = М_тр = 1,8(Н·м).

Условия выбора электродвигателя можно сформулировать следующим образом:

М_ном ≥ М₁ , n_ном ≥ n_р.max (3.14)

М_min ≥ М₂ , n_max ≥ n_б.п. . (3.15)

Кроме того, должно выполняться соотношение:

М_дв.max ≥ М_з (3.16)

Итак:

М_ном ≥ 15,8 Н·м , n_ном ≥500 об/мин;

М_min ≥ 1,8 Н·м , n_max ≥1000 об/мин.

Используя вышеприведенные условия, а также кривые М = f (n) для высокомоментных серии ПБВ предварительно выбираем электродвигатель ПБВ 112S.[1] Его технические характеристики, а также характеристики встроенного тахогенератора приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.Технические характеристики электродвигателя

Параметр	Обозначе-ние	Размер-ность	Величина парамет-ра
Тип Номинальный момент Номинальная частота вращения Номинальное напряжение Номинальный ток Максимальный момент Максимальная скорость Максимальное напряжение Длительный момент при n = 0 Момент инерции двигателя Сопротивление обмотки якоря Индуктивность обмотки якоря Электромеханическая постоянная времени (с тахогенератором) Электромагнитная постоянная времени Постоянная времени нагрева Момент при nmax Максимальный момент при nном Постоянная ЭДС Масса двигателя с тахогенератора Тип тахогенератора Крутизна выходной характеристики Максимальное выходное напряжение	ПБВ 112L Мном nном Uном Iн Мmax nmax Umax М0 Jдв Rя Lя   Тм Тэ Тн Мmin Мm КЭДС m ТС – 1М Ктг Uтг.max	– Н·м об/мин В А Н·м об/мин В Н·м кг·м2 Ом мГн   мс мс мин Н·м Н·м В/об/мин Кг – В/об/мин В	– 0,049 0,144 1,102   8,6 7,65 0,085 – 0,02
Максимальное выходное напряжение Сопротивление нагрузки Амплитуда пульсаций Нелинейность выходной характеристики	Uтг.max Rтг.н. Uг	В Ом % %