Расчет мощности и выбор главного двигателя станка станки сверлильной группы

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ СТАНКА


Станки сверлильной группы
Главным движением сверлильных станков является вращение инструмента - сверла, выполняемое от главного двигателя – двигателя вращения шпинделя, а также подача сверла в зону обработки детали. Эту особенность следует учесть при выборе главного двигателя.
Для более точного расчета мощности и выбора главного двигателя необходимо выполнить расчеты по трем или более операциям, чтобы выяснить загрузку главного двигателя по каждой операции и в целом.
При выполнении курсового проекта достаточно наметить две операции по обработке детали, чтобы понять механизм расчета главного двигателя.
Основными техническими данными для расчетов являются эскиз детали и краткая техническая характеристика, взятые из паспорта станка и технологической карты.
Предлагается эскиз детали, выбирается материал, из которого выполнена деталь и намечаются две операции по обработке детали, характерные для сверлильных станков. Далее определяется материал инструмента (сверла) из справочника технолога-машиностроителя по разделам «Сверление» и «Рассверливание».
Например, намечаем операции по обработке детали:
1) сверление;
2) рассверливание.
Формулы для расчета мощности главного двигателя сверлильного станка:
1) сверление
Определяем скорость резания V_z1, м/мин


, (22)
где C_V – общий поправочный коэффициент на режимы резания;
m, q, x и y – показатели степени;
D – диаметр сверла, мм согласно эскиза детали;
Т - стойкость инструмента, мин;
s - подача, мм/об;
Kv – общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания

Общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания Kv

, (23)

где K_µV – коэффициент на обрабатываемый материал, определяется по таблицам 1-4 [4];

K_uV – коэффициент, учитывающий материал инструмента, определяется по таблице 6 [4];
К_IV – коэффициент, учитывающий глубину сверления, определяется по таблице 31 [4]

Определяем расчетные обороты шпинделя n_расч, об/мин

, (24)

где d – диаметр сверла, мм

Принимаем стандартные обороты шпинделя по паспорту станка согласно механике главного движения.
Пересчитываем скорость резания с учетом стандартных оборотов шпинделя V_z1, м/мин


, (25)
Определяем крутящий момент М_кр1, Н∙м


, (26)

где С_м, y, q – коэффициент и показатели степени для крутящего момента;

K_F – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия обработки

Поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия обработки K_F определяется из выражения

, (27)
где KµF - коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой заготовки, определяется по таблицам 9 или 10 [4]
Определяем мощность резания по операции сверления Р_z1, КВт
(28)
2) рассверливание
Определяем скорость резания


, (29)
где C_V – общий поправочный коэффициент на режимы резания;
m, q, x и y – показатели степени;
D – диаметр сверла, мм;
Т - стойкость инструмента, мин;
t - глубина резания, мм; t = 0,5 ∙ (D-d)
s - подача, мм/об;
K_v –общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания

Общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания Kv

, (30)

где K_µv – коэффициент на обрабатываемый материал, определяется по таблицам 1-4 [4];

K_uV – коэффициент, учитывающий материал инструмента, определяется по таблице 6 [4];
К_IV – коэффициент, учитывающий глубину сверления, определяется по таблице 31 [4]

Определяем расчетные обороты шпинделя n _расч, об/мин

, (31)
Принимаем стандартные обороты шпинделя согласно паспорта станка по механике главного движения станка.
Пересчитываем скорость резания с учетом стандартных оборотов шпинделя V_z2, об/мин


, (32)

Определяем крутящий момент М_кр2, Н∙м

, (33)

где С_м, x, y, q – коэффициент и показатели степени при рассверливании;

K_F – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия обработки

Поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия обработки K_F определяется из выражения

, (34)

где K_µF - коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой заготовки, определяется по таблицам 9 или 10 [4]

Определяем мощность резания по операции рассверливания P_z2, КВт


(35)

Определяем машинное время t_м1, сек и t_м2, сек на обработку детали по первой и второй операции

, (36)
где l₁ - длина обработки детали, мм;
n_шп – стандартное число оборотов шпинделя, об/мин;
s – подача , мм/об
, (37)
где l₂ - глубина сверления детали, мм
Определяем время холостого хода по операциям txx, сек
Предлагаемые варианты


, (38)


, (39)


, (40)


, (41)

где t_{уст. дет}. – время установки детали;

t_{подв. св}. – время подвода сверла;
t_{зам.раз}. – время замера размеров обработанной детали;
t_{см. инст}. – время, затрачиваемое на смену сверла;
t_{сн. дет}. – время ,затрачиваемое на снятие детали

Определяем мощность холостого хода Pхх, КВт

, (42)

где P_{z наиб}. – наибольшая из мощностей по двум операциям

Определяем эквивалентную мощность двигателя Рэкв., КВт

(43)

Движение подачи на сверлильных станках чаще всего выполняется от главного двигателя. При расчете мощности главного двигателя ее необходимо также учесть.

Определяем мощность подачи Р_под, КВт


, (44)
где F_под – наибольшее усилие подачи, действующее на рабочей части станка, Н; выбирается согласно паспорта станка;
V_б.п. – скорость быстрого перемещения стола, м/мин; по паспорту станка;
n_н - коэффициент полезного действия передачи
Движение подачи выполняется в условиях регулируемой частоты, плавных пусков двигателя в работу и сбросов нагрузки.
Определяем расчетную мощность главного двигателя с учетом мощности подачи P_экв1, КВт


(45)
По эквивалентной мощности, исходя из условия Рн ≥ Pэкв выбираем двигатель главного движения серии 4А из таблицы 1 – Технические данные асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором серии 4А основного исполнения, [6] по частоте вращения поля статора n_н = 1500 об/мин., т.к. для главных двигателей станков не приемлема большая частота вращения поля статора, а, следовательно, и частота вращения ротора.