Расчет мощности и выборприводного двигателя токарного станка

 

На рисунке 2.1 приведён эскиз обработки детали.

 

 

Рисунок 2.1–Эскиз обработки детали

 

 

Для расчета мощности приводного двигателя необходимо в начале произвести расчет технологических усилий.

На позиции шпинделя выполняются следующие операции:

1. Загрузка заготовки;

2. Продольное точение: t=4,2мм, L=95 мм, S=0,55 мм ^-1

3. Подрезка торца: t=2мм, S=0,8 мм ^-1

4. Сверление: d=14мм, L=30 мм, S=0,30 мм ^-1

5. Прорезание канавки: t=12мм, S=0,2мм^-1

6. Отрезание: t=5,5 мм, S=0,12 мм^-1, материал детали - сталь конструктивная.

Произведем расчет технологических условий для второй операции - продольное точение.

Определяем скорость резания V_z, м·мин^-1[3,c.68-70]

 

(2.1.)

 

где C_ν - постоянная скорости резания;

Т – среднее значение стойкости инструмента при обработке, мин;

t– глубина резания, мм;

S – подача, мм·об^-1;

k_ν –общий поправочный коэффициент;

m, х, у–показатели степени, зависящие от вида обработки и материала.

 

Определяем скорость резания для второй операции – продольное точение, при S=0,55 мм^-1; k_ν=1; Т=40 мин; t=4,2мм; C_ν=292; х=0,15; у=0,20; m=0,2.

 

 

Определяем скорость резания для третей операции – подрезка торца, при S=0,8 мм^-1; k_ν=1; Т=40мин; t=2мм; C_ν=292; х=0,15; у=0,20; m=0,2.

 

 

Определяем скорость резания для четвёртой операции – сверление, при S=0,3 мм^-1; k_ν=1; Т=40 мин; t=4,2мм; C_ν=292; х=0,15; у=0,2; m=0,2.

 

=

Определяем скорость резания для пятой операции – прорезание канавки, при S=0,2 мм^-1; k_ν=1; Т=40 мин; t=12мм; C_ν=292; х=0,15; у=0,2; m=0,2.

 

=

Определяем скорость резания для шестой операции – отрезание, при

S=0,12 мм^-1; k_ν=1; Т=40 мин; t=5,5мм; C_ν=292; х=0,15; у=0,20; m=0,2.

 

=

Определяем частоту вращения шпинделя n, об/мин [3,c.56-57]

 

(2.2)

 

где D - диаметр обрабатываемого изделия или инструмента, мм.

V_z – скорость резания, м·мин^-1.

 

Определяем частоту вращения шпинделя для второй операции – продольное точение,при V_z=126,88 м·мин^-1; D=60 мм.

 

 

По таблице скоростей станка выбираем ближайшую частоту вращения шпинделя. Принимаем n_d2 =650об/мин[3,с.422].

 

 

Определяем частоту вращения шпинделя для третей операции – подрезка торца, при V_z=131,58 м·мин^-1; D=60 мм.

 

 

По таблице скоростей станка выбираем ближайшую частоту вращения шпинделя. Принимаем n_d3 =680об/мин [3,с.422].

 

Определяем частоту вращения шпинделя для четвёртой операции - сверление, при V_z=143,23 м·мин^-1; D=14 мм.

 

 

По таблице скоростей станка выбираем ближайшую частоту вращения шпинделя. Принимаем n_d4 =2800об/мин [3,с.422].

 

Определяем частоту вращения шпинделя для пятой операции – прорезание канавки, при V_z=132,7 м·мин^-1; D=60 мм.

 

 

По таблице скоростей станка выбираем ближайшую частоту вращения шпинделя. Принимаем n_d5 =680об/мин [3,с.422].

 

Определяем частоту вращения шпинделя для шестой операции –отрезание,при V_z=165,22 м·мин^-1; D=60 мм.

 

 

По таблице скоростей станка выбираем ближайшую частоту вращения шпинделя. Принимаем n_d=820об/мин [3,с.422].

 

 

Определяем действительную скорость резания, м·мин^-1

(2.3)

 

где D - диаметр обрабатываемого изделия или инструмента, мм;

n_d – частота вращения шпинделя, мин^-1.

Определяем действительную скорость резания для второй операции – продольное точение, при D=60 мм; n_d2=650 мин^-1

 

Определяем действительную скорость резания для третей операции – подрезка торца, при D=60 мм; n_d3=680 мин^-1

 

Определяем действительную скорость резания для четвёртой операции – сверление, при D=14 мм; n_d4=2800 мин^-1

 

Определяем действительную скорость резания для пятой операции – прорезание канавки, при D=60 мм; n_d5=680 мин^-1

Определяем действительную скорость резаниядля шестой операции –отрезание,при D=60 мм; n_d6=820 мин^-1

 

Определяем усилие резания F_z, Н по формуле:

 

(2.4)

 

где C_δ– коэффициент, учитывающий вид обработки и материал при точении;

k _δ – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания;

х, у, n – показатели степени, зависящие от вида обработки.

 

Определяем усилие резания для второй операции – продольное точение, при S=0,55 мм^-1; t=4,2мм; V_z.d=122,46 м·мин^-1; k_δ=0,70; C_δ=290; х=1; у=0,70; n=-0,15

 

Н

 

Определяем усилие резания для третей операции – подрезка торца, при S=0,8 мм^-1; t=2,5 мм; V_z.d=128,11 м·мин^-1; k_δ=0,70; C_δ=290; х=1; у=0,70;

n=-0,15

 

Н

 

Определяем усилие резания для четвёртой операции – сверление, при S=0,30 мм^-1; t=4,2мм; V_z.d=123,08 м·мин^-1; k_δ=0,70; C_δ=290; х=1; у=0,70; n=-0,15

 

Н

 

Определяем усилие резания для пятой операции – прорезание канавки, при S=0,2 мм^-1; t=12мм; V_z.d=128,11м·мин^-1; k_δ=0,70; C_δ=290; х=1; у=0,70; n=-0,15

Н

 

Определяем усилие резания для шестой операции – отрезание, приприS=0,12 мм^-1; t=5,5мм; V_z.d=154,48 м·мин^-1; k_δ=0,70; C_δ=290; х=1; у=0,70; n=-0,15

 

Н

 

Определяем мощность резания P_z, кВт[3,c.61-62] поформуле:

 

(2.5)

 

где F_z– усилие резания, Н;

V_z.d. – действительная скорость резания, м·мин^-1.

Определяем мощность резания для второй операции – продольное точение,при F_z=2727,72 Н; V_z.d=122,46 м·мин^-1

 

 

Определяем мощность резания для третей операции – подрезка торца,при F_z=1677,07 Н; V_z.d=128,11 м·мин^-1

 

Определяем мощность резания для четвёртой операции – сверление, при F_z=1783,20 Н; V_z.d=123,08м·мин^-1

Определяем мощность резания для пятой операции – прорезание канавки, при F_z=3812,94; V_z.d=128,11 м·мин^-1

 

Определяем мощность резания для шестой операции – отрезание, при F_z=1188,37 Н; V_z.d=154,48 м·мин^-1

 

Определяем технологическое время обработки Т_м, мин по формуле:

 

(2.6)

 

где L– длина рабочего хода резца, мм;

n_d – ближайшая частота вращения шпинделя.

Определяем технологическое время обработки для второй операции – продольное точение, при L=95мм; n_d=650 м·мин^-1; S=0,55 мм

 

 

Определяем технологическое время обработки для третей операции – подрезка торца, при L=95 мм; n_d=680 м·мин^-1; S=0,8 мм

 

 

Определяем технологическое время обработки для четвёртой операции – сверление, при L=30 мм; n_d=2800 м·мин^-1; S=0,30 мм

 

Определяем технологическое время обработки для пятой операции – прорезание канавки, при L=95 мм; n_d=680 м·мин^-1; S=0,2 мм

 

 

Определяем технологическое время обработки для шестой операции – отрезание, при L=95 мм; n_d=820 м·мин^-1; S=0,12 мм

 

 

Данные расчетов по всем операциям сводим в таблицу 2.1.

 

Таблица 2.1 – Данные расчёта технологических усилий

 

№ операции	Vz, м·мин-1	n, мин-1	Vz.d., м·мин-1	Fz,H (Мкр, Н·м)	Рz, кВт	Тм, мин.
Первая операция	-	-	-	-	-	-
Вторая операция	126,88	673,46	122,46	2727,72	5,56	0,26
Третья операция	131,58	698,4	128,11	1677,07	3,58	0,17
Четвертая операция	143,23	3258,18	123,08	1783,20	3,65	0,03
Пятая операция	132,7	704,35	128,11	3812,94	8,14	0,69
Шестая операция	165,22	876,96	154,48	1188,37	3,05	0,96

 

Зная мощность резания Р_z и технологическое время обработки Тм на каждой операции, можно определить эквивалентную мощность резания Р_{z экв.}, за цикл обработки приведенную к наиболее длительной операции.

 

(2.8)

 

где Р_z2 - Р_z6 - мощность резания на каждой операции соответственно, кВт;

Т₂ – Т₆ - технологическое время обработки на каждой операции соответственно, мин.

Т_наиб– наибольшее время обработки, мин.

При Р_z2=5,56 кВт; Р_z3=3,58 кВт; Р_z4=3,65кВт; Р_z5=8,14 кВт; Р_z6=3,05кВт; Т_М2=0,12 мин; Т_М3=0,04 мин; Т_М4=0,02 мин;Т_М5=0,15 мин; Т_М6=0,13 получим:

 

Рассчитываем мощность двигателя главного привода Р_дв, кВт

 

(2.9)

 

где P_z.экв.-эквивалентная мощность резания,кВт;

 

η_ст – КПД станка.

 

При Р_{z экв}=8,24 кВт; η_ст=0,92

 

 

Выбираем двигатель АИР132М4из таблицы [4,c.136], данные которого заносим в таблицу 2.2.

 

Таблица 2.2 – Данные выбранного главного двигателя

 

Тип	Pном, кВт	nном, об/мин	cos φ	ŋ,%	Iном, А	K­п	λ	Mном, Н м
АИР132М4			0,87	87,5		7,5	3,0	70,03

 

 

=

 

=

 

Расчет двигателей для вспомогательных приводов производим аналогично главному приводу.

 

Выбираем двигательАИР90L4из таблицы [4,c.150], данные которого заносим в таблицу 2.3.

 

 

Таблица 2.3 – Данные выбранного вспомогательного двигателя М₂

 

Тип	Pном, кВт	nном, об/мин	cos φ	ŋ,%	Iном, А	K­п	λ	Mном, Н м
АИР90L4	2.2		0.83	0.81	4.4	6.5	2.2

 

 

 

Выбираем двигатель4А71В4У3из таблицы [4,c.150], данные которого заносим в таблицу 2.3.

 

Таблица 2.4 – Данные выбранноговспомогательного двигателя М₃

 

Тип	Pном, кВт	nном, об/мин	cos φ	ŋ,%	Iном, А	K­п	λ	Mном, Н м
4А71В4У3	0,75		0,72	0,72	1,7	4,5		5,15

 

Выбираем двигатель5А80МА4 из таблицы [4,c.150], данные которого заносим в таблицу 2.3.

Таблица 2.5 – Данные выбранного вспомогательного двигателя М₄

 

Тип	Pном, кВт	nном, об/мин	cos φ	ŋ,%	Iном, А	K­п	λ	Mном, Н м
5А80МА4	1,1		0,80	0,75	2,29	4,5	2,1	7,45

 

Определяем максимальную мощность резания Р_zмакс., кВт

 

(2.10)

 

где ∑Р_z - сумма мощностей резания на каждой операции, кВт.

 

ПриР_z2=5,56кВт;Р_z3=3,58кВт;Р_z4=3,65кВт;Р_z5=8,14кВт;Р_z6=3,05кВт:

 

Р_z.макс=5,56+3,58+3,65+8,14+3,05=23,98кВт