И 3.8. Электротермические установки

• Методика расчета

Расчет нагревателя электропечи включает:

- определение сечения проволоки или ленты,

- определение длины проволоки или ленты,

- размещение нагревателя в рабочей камере печи.

Руководствуясь известными данными печи (Р_ном, кВт; Размеры А_п х В_п х х Н_п, м; тип), технологическими параметрами (t„_3a конечная, °C) и парамет­рами электрической сети, выбирается схема включения электронагревателя (ЭН) и вариант его расчета.

При 3-380 В — это «звезда — Y» или «треугольник — V» с последова тельным или параллельным соединением секций (фазоветвей).

При 1-220 В — это однофазное включение секций.

а) Для проволочного ЭН где d — диаметр проволоки нагревателя, м;

Ьф — длина проволоки на фазоветвь ЭН, м;

Рф — мощность фазоветви, кВт;

1Эф — фазное напряжение, В;

р — удельное электрическое сопротивление материала нагревателя в горячем состоянии, Ом • м;

Принимается по [Таблице 3.8.1]; Ом • м • 10~⁶ = 9^М_^ММ , м

Таблица 3.8.1 — Жаростойкие и жароупорные сплавы

высокого сопротивления

Марка сплава	Топг., °C	Лента		Проволока	р сплава, Ом • мм2 м	Дополнительные сведения
		Ь, мм	а, мм	d, мм
Х13Ю4 Х15Ю5 Х23Ю5 Х231О5Т Х27Ю5Т Х25Н20 Х15Н60 Х15Н60-Н Х20Н80 Х20Н80-Н ХН70Ю	900 950 1150 1350 1300 900 950 1050 1050 1150 1175	Холоднокатаная лента стандартной ширины Ь = 6...8О. 2,8,10,12,14, 15,16, 18,20,25, 30,32,36,40,45,50,60, 80 мм	о II н МП II g м л и л к д & Ю 3 СО	0,2...7,5 0,2...7,5 0,3...7,5 0,3...7,5 0,5... 5,5 0,2...7,5 0,3...7,5 0,1...7,5 0,4... 7,5 0,1...7,5 1...7	1.18.. .1.34 1.24.. . 1,34 1,3...1,4 1.34.. . 1,45 1.37.. . 1,47 0,83...0,96 1,06...1,16 (при d<3 мм) 1,07...1,17 (при d > 3 мм) 1,04...1,15 (при d<3 мм) 1,06...1,17 (при d>3 мм) 1.25.. .1.35	ТОпт — оптимальная рабочая температура; b и а — ширина и толщина ленты; d — диаметр проволо­ки; Рсплава- УДвЛЬНОе электрическое сопро­тивление при 20 °C; Горячекатаные прутки выпускают d = 13... 30 мм или квадратного сечения; а = b = 5...250 мм; _      , л_6 Ом мм2 Ом • м • 10 6 =---------- м

 

Маркировка сплава:

1 — 1-й элемент сплава: X — Хром;

2 — примерное содержание 1-го элемента, %, по массе;

3 — 2-й элемент сплава: Ю — алюминий, Н — никель;

4 — примерное содержание 2-го элемента, %, по массе;

5 — 3-й элемент сплава: Т — титан.

Буква в конце марки (после «дефиса») означает структурные изменения предыдущего сплава.

W._10n — реальная допустимая удельная поверхностная мощность на­гревателя при сроке службы не менее 10 000 часов, Вт/м²;

W_aon — сс • W_HJl, W_Hn — F(t_Harp, t_H3a С),

где \У_ИД — допустимая удельная поверхностная мощность идеального нагревателя, Вт/м²;

Принимается по (Рисунку 3.8.1).

Температура нагреваемого изделия, °C

tmirp. — рекомендуемая температура для материала нагревателя, °C; tim. — максимальная температура нагреваемого изделия, °C;

Рис. 3.8.1. Зависимость \У_ИД = F(t_Harp, t_HU, °C)

где а — поправочный коэффициент, учитывающий тепловые потери мощности в печи.

Рекомендуемые усредненные значения «а»:

а = 0,2...0,3 для проволочных спиралей на полочках или трубах;
а = 0,4 для ленточных зигзагов; а = 0,6 для проволочных и литых ленточных зигзагов;

б) Для ленточного ЭН:

Рф-Р-Ю⁶ _L _ Уф -m a²
2т(т + 1) Уф ■ W_aon ’ ^ф Р_ф-р-10³’

где а — толщина ленты, м; b — ширина ленты, м.

1)

т = —; В соответствии с сортаментом выпускаемой ленты для ЭН а

(m = 5...15) наиболее распространена лента с m = 10.

Рекомендуемый сортамент проволоки и лент:

d > 0,003 м для спиралей;

d > 0,006 м для «зигзагов»;

b х а > 0,01 х 0,001 м для НЭ с температурой (t_Har.) до 1000 °C; b х а > 0,02 х 0,002 м для НЭ с температурой (t_Har.) более 1000 °C.

или

Рис. 3.8.2. Разновидность форм нагревателей: а) спираль проволочная, б) «зигзаг»
ленточный или проволочный.

Геометрические размеры элементов ЭН (Рисунок 3.8.2) принимаются в соответствии с соотношениями:

D — диаметр спирали проволочного нагревателя, м:

D = (4...6)d для хромоалюминиевых сплавов

D = (7... 10)d для нихромов

d — диаметр проволоки, м.

t — шаг спирали («зигзага»), м:

t = (3...5)d для витков спирали

t > (5...9)d для проволочного «зигзага»

t > (2.. .5)b для ленточного «зигзага»

b — ширина ленты, м.

R — радиус закругления «зигзага», м:

R = (4.. .5)a для ленточного

R > d для проволочного

a — толщина ленты, м.

Н₃ — высота «зигзага», м:

Н = 0,15...0,3 для хромоалюминиевых сплавов

Н = 0,2...0,4 для нихромов

Если исходить из сортамента ленты или проволоки нагревателя, следует применить соотношения:

г. ^{а Ь К}Ф. R                                I ^Л(1<КФ

*■ Р ’ ^Ф’Рф’ ^ф_ 4р ’

где R^ — расчетное сопротивление фазоветви, Ом.

Выбранный ЭН проверяется на допустимую удельную поверхностную мощность согласно условию: W_flon> W_Har-

P.IO⁵

W_Har = —         (для проволочного ЭН);

лёЦ

Рф-10³

W_Har =       —г     (для ленточного ЭН).

2(а + Ь)-Еф

Если условие не выполняется, следует изменить схему соединения, по­вышая напряжение на фазоветвь (У_ф), либо уменьшить мощность фазоветви (Рф), получив при том же сечении большую длину, а значит и площадь по­верхности ЭН.

Для нагрева жидких и газообразных сред применяются трубчатые элек­тронагреватели (ТЭН-ы).

• Методика расчета ЭН жидкой среды (вода техническая пресная, масло трансформаторное и т.п.)

а) Полезная энергия на нагревание жидкости определяется:

W_n = C»m-AT; m = р • V; АТ = Т₂ - Т_ь

где W_n — полезная энергия, Дж;

m — масса жидкости, кг;

V — объем жидкости, м³;

Т] и Т₂ — начальная (вход) и конечная (выход) температура жидко­сти на ЭН, °C;

С_ж — удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг • град);

С_в - 4190 Дж/(кг • град) — для пресной воды;

С_м = 1,6 • 10³ Дж/(кг • град) — для трансформаторного масла; р — плотность жидкости, кг/м³;

р_в = 103 кг/м³ (для пресной воды);

р_м = 0,9 • 103 кг/м³ (для трансформаторного масла), б) Мощность ЭН:

V

 

где Р_эн — мощность ЭН, кВТ;

т|_эн — КПД нагревателя, отн. ед.;

при отсутствии данных принимается г|_эн = 0,75...0,85

tj — время нагрева при одном полном обмене жидкости через резер­вуар, час;

п — количество обменов (насосом), шт.;

Q — производительность насоса, м³/час;

Тэад — заданная температура нагрева жидкости, °C;

Т_о — температура жидкости перед началом нагрева, °C.

в) Мощность прокачивающего насоса для ЭН определяется (при необ­ходимости) по методике подраздела 3.6.

• РПЗ-З.8. Нагреватель печи сопротивления.

Дано\

Вариант — 25 [Таблица 3.8.2]

Рном ^— 66 кВт

Тип печи — Ш (шахтная) для отжига стальных изделий

0 х Н_п = 0,9 х 1,2 м

t_HM. = 800 °C

Вид ЭН — ленточный «зигзаг»

Схема включения ЭН — Y («звезда»)

Требуется:

• определить и выбрать материал, сечение, длину ленты ЭН;

• выполнить проверку нагревателя;

• разместить ЭН в рабочей камере ПС.

Решение.

- Так как печь 3~380 В включается по схеме «звезда», то мощность фа- зоветви Рл. = ^^ном = — = 22 кВт при V_A = -Х=- =                                                                                                           = 220 В.

^ф 3              3                              ^ф х/з 1,73

По (Рис. 3.8.1) определяется \¥_ид = F(t_Har., t„_M., °C) = F(950, 800, °C) = = 3,75 • 10⁴ Вт/м².

По [Таблице 3.8.1] для ЭН выбран материал нихром Х15Н60 с t_Har. = = 950 °C, р = 1,1 • Ю'⁶Омм

W._10n = а • W_HJI = 0,4 • 3,75 • 10⁴ = 1,5 • 10⁴ Вт/м²;

Принимается для ленточных «зигзагов» а = 0,4

Определяются сечение и длина ленты:

Рф-р1°⁶ I 22² • 1,1 ■ 10~⁶ ■ 10⁶                                       , . ,.-₃

2m(m +1)-• W_flon \ 2-10(10 +1)-220²-1,5-10⁴

где Рф — мощность фазоветви, кВт;

Уф — напряжение фазоветви, В;

W_aon — допустимая удельная поверхностная мощность, Вт/м²; m — кратность сторон сечения ленты (Ь/а).

Принимается m = Шопт. = 10.

По [Табл. 3.8.1] в соответствии с сортаментом принимается лента b х а = = 15 • 10'³ х 1,5 • 10'³м.

а-Ь-Иф 1,5-10’³-15-Ю’³-2,2

I.. =            — =                                         = 4 5 м

Иф — расчетное электрическое сопротивление фазоветви, Ом;

- Выбирается ленточный нагреватель (Ь х а = 15 • 10’³ х 1,5 • 10'³ м, Ь_ф = = 45 м) и проверяется на допустимую удельную поверхностную мощность:

2(а + Ь)-Ь_ф 2(1,5-10’³ + 15-10~³)-45

W_aon(l,5 • Ю⁴ Вт/м²) > W_Har(l,48 • 10⁴ Вт/м²); ЭН выбран верно.

- Размещается ЭН в рабочей камере шахтной печи сопротивления (ПС). Строится развертка (Рисунок 3.8.3).

Нагреватель фазы выполняется в виде секций. Секции трех фаз разме­щаются друг над другом по высоте печи. Расстояние между секциями (обес­печение безопасности) ho = 0,1 м.

Применяя известные соотношения, определяются размеры ленточного

«зигзага»:

• Высота «зигзага» для нихромов принимается Н₃ = 0,25 м.

• Радиус закруглений принимается R = 5 • а = 5 • 1,5 • 10'³ = 7,5 • 10’³ м.

• Вычисляется шаг «зигзага» t₃ = 4 • R = 4 • 7,5 • 10'³ = 0,03 м.

• Длина ленты на один «зигзаг»

£_зр = 2 • (Н₃ - 2R) + 2nR = 2• (0,25 - 2 • 7,5 • 10 ³) + 2 • 3,14 • 7,5 • 10’³ =

= 0,5171 м. Принимается £₃ = 0,52 м

• определяется число «зигзагов» на фазу: Ьф 45

п= — =------------- = 86,54. Принимается п₃ = 87.

^р             0,52

 

С_п — сторона основания развертки цилиндрической шахтной печи сопротивления, Н_п — высота ПС,

А, В, С — начало фазоветвей,

X, Y, Z — конец фазоветвей,

Н₃ — высота «зигзага»,

t, — шаг «зигзага»,

R — радиус закругления «зигзага»,

h_o — расстояние между фазоветвями,

hi — расстояние фазоветвей до низа и верха,

п₃ — количество «зигзагов» в одной фазоветви, b х а — сечение ленты ЭН,

£₃ — длина ленты одного «зигзага»

Рис. 3.8.3. Эскиз размещения ленточного ЭН

в рабочей камере шахтной печи сопротивления

Определяется возможность размещения ЭН в рабочей камере печи:

• Длина развертки Сп = л • Dn = 3,14 • 0,9 = 2,826 м;

• Длина фазоветви, сжатой «зигзагом»Ьф(з) = t3 • пз = 0,03 • 87 = 2,61 м;

• Расстояние между выводами должно быть не менее 0,1 м;

• Расстояние для монтажа электрических соединений определяется

С_м = С_п - Ьф(₃) = 2,826 - 2,61 = 0,216 м > 0,1м,

что удовлетворяет требованиям электрической безопасности

• Расстояние фазоветвей от верха и низа камеры печи.

_u H-3H₃-2h_o                 1,2-3-0,25-2-0,1 _Л

2 2

Ответ-. Для шахтной ПС выбран и размещен нихромовый ленточный ЭН, 3-фазный, Рф = 22 кВт, = 45 м, «зигзаг» (Н₃ = 0,25 м; £₃ = 0,52 м; t, = 0,03 м; R = 0,0075 м), п₃ = 87, лента b х а = 15 х 1,5 мм.

Варианты индивидуальных заданий в [Таблице 3.8.2].

Таблица 3.8.2 — Варианты индивидуальных заданий «Электротермические установки»

Вари­ант	Р г ном, кВт	Тип ПС	Ап х Вп х Нп, м (0П х Нп, м)	t«i,oC	Схема вклю­чения ЭН	Вид ЭН	Дополнительные сведения
1	55	111	0,3 х 0,3 х 2	950	Y	ЗП	ПС — печь со- противления Ап х Вп х Нп — длина х ширина х высота печи 0П — диаметр печи Ш — шахтная загрузка К — камерная загрузка ЗП — «зигзаг» проволочный ЗЛ — «зигзаг» ленточный СП — спираль
2	30	ш	00,45 х 0,8	950	V	СП
3	70	ш	00,6 х 2,5	950	Y	зл
4	65	ш	0,3 х 0,3 х 1,47	1300	V	зл
5	95	III	0,3x0,3x2,21	1300	Y	СП
6	75	к	1,8 х 0,9 х 0,6	950	V	СП
7	50	к	0,7 х 0,45 х 0,35	1300	Y	СП
8	45	к	1 х 0,5 х 0,32	1000	V	СП
9	90	к	1,7 х 0,85 х 0,5	950	Y	ЗП
10	70	к	1,3 х 0,65 х 0,4	1000	V	СП
11	35	ш	0,3 х 0,3 х 1,2	950	Y	зл
12	ПО	ш	00,95 х 0,95	950	V	зл
13	250	ш	2,78 х 1,5 х 0,9	950	Y	ЗП
14	300	ш	4 х 2,5 х 1	900	V	зл
15	90	ш	1,7 х 0,85 х 0,5	850	Y	СП
16	85	к	0,8 х 0,8 х 0,6	1200	V	СП	проволочная При необходимо- сти, допускается вносить коррек- туру
17	66	к	0,6 х 0,6 х 2	1100	Y	зл
18	99	к	01,2 х 1,6	900	V	зл
19	75	к	1,1 х 0,6 х 0,8	850	Y	ЗП
20	45	к	0,8 х 1,2 х 1,6	950	V	ЗП
21	84	ш	01,3 х 1,8	1150	Y	СП
22	38	ш	01,2 х 1,8	1250	V	зл
23	42	ш	0,9 х 0,9 х 1,2	800	Y	ЗП
24	68	ш	1x1x1	950	V	зл
25	66	ш	00,9 х 1,2	800	Y	зл

• Методика расчета

а) Определяется мощность ЭП: где Р_др — расчетная мощность ЭП, кВт;

Р_р — расчетная мощность удара, кВт;

М_р — расчетный момент удара, Н • м;

Мо — момент XX механизма, Н • м;

М| — максимальный момент на валу ЭД при пиковой нагрузке, Н • м;

t<j и t| — время XX механизма и продолжительность пиковой нагруз­ки действительная, с;

о) — угловая скорость ЭП при ударе, р/с;

А — работа, затрачиваемая на один удар, Дж.

Выбирается АД согласно условия: Р_д._Ном^Рдр и проверяется по перегруз­ке. М] < 0,85 ■ Л_м * М_ном, где М_ном — номинальный момент выбранного ЭД, кВт;

Х_м — перегрузочная способность по моменту, отн. ед.

б) Для ЭД кузнечно-прессовых механизмов (КПМ) определяющим фак­тором является динамическая устойчивость при перегрузке.

Возможны следующие характерные случаи проверки выбранного ЭД на динамическую устойчивость.

Случай 1. Задана нагрузочная диаграмма КПМ (Рисунок 3.9.1 б) и сум­марный момент инерции двигателя и механизма (J_E, кг • м²).

Условие динамической устойчивости: 1_доп > t₍,

где t_aon — допустимая продолжительность пика нагрузки, с.

+ = 7т • Т • Т — ^п° $^ном . т •

9,55-М_ном

т_к = F(p, Цо) определяется по кривым (Рисунок 3.9.1 а); ц_о=^;М_н = Х_и-М_н0м, М_ном=9550-^; ц=^-,

м_к                                                               П_ном          М_к

где т_к — относительное критическое время, отн. ед.;

Т,_м — электромеханическая постоянная двигателя на линейном уча­стке механической характеристики его, с;

Т_к — электромеханическая постоянная двигателя на криволинейной части рабочего участка механической характеристики, с; Т_к = 2Т_ЭМ.

М_ном и М_к — номинальный и критический моменты ЭД, Н ■ м;

— перегрузочная способность ЭД по моменту, отн. ед.;

Цо и ц — коэффициенты относительных нагрузок при XX и пиковой

нагрузке механизма, отн. ед.;

Случай 2. Задана нагрузочная диаграмма КПМ (Рис. 3.9.1, б) и продол­жительность пика нагрузки t]

Условие динамической устойчивости J_a> J_£

1 ⁹>⁵⁵’^Мном

2 ^Т к ^По S„OM

где J_a — динамический момент инерции ротора, кг • м²;

п₀ — синхронная скорость АД, об/мин;

S_Hom — номинальное скольжение АД, %;

М_КОм — номинальный момент АД, Н • м;

Ji — суммарный момент инерции КПМ, кг • м².

По (Рис. 3.9.1 а) т_к = F(po, ц).

Случай 3. Заданы момент инерции (J₂), обеспечивающий устойчивость работы привода КПМ, продолжительность пика нагрузки ti и момент холо­стого хода М_о.

Условие динамической устойчивости М_к> М_ь

По (Рис. 3.9.1 а) определяется ц = F(go, т_к).

где М_к — критический (максимальный) момент выбранного ЭД, Н • м.

Тогда допустимый пик момента М|_Д0П = Ц ' М_к.

АД с КЗ-ротором для КПМ выбираются руководствуясь:

• обеспечением наилучшего выравнивания графика нагрузки,

• наименьшими потерями в двигателе,

• минимальным расходом ЭЭ за цикл работы.

В соответствии с этим для КПМ выпускаются промышленностью АД с повышенным скольжением (S_H0M = 7... 15%) мощностью от 0,4 до 63 кВт. Режим работы —■ продолжительный или повторно-кратковременный (ПВ =

• РПЗ-З.9 Пресс.

Дано:

Вариант — 25 [Таблица 3.9.1 ]

А = 60 • 10³ Дж за 1 ход пресса

N = 10 ходов/мин.

t| = 2 с

М_о = 42 Н • м

о)_р = 145 р/с (п_р = 1450 об/мин)

Требуется:

• Рассчитать и выбрать ЭД пресса

• Построить нагрузочную диаграмму пресса

• Проверить выбранный ЭД на динамическую устойчивость

Решение.

- Рассчитывается мощность ЭП пресса и выбирается АД с повышенным

скольжением:

,53 кВт;

Р_р = М_р • со_р • 1 СТ³ = 97 • 145 • 1(Г³ = 14,1 кВт;

‘^u"n‘io“^{6c; tu} ‘‘ ^{6 2 4с}=

ПРр = ti/t_u = 2/6 = 0,33 (33 %),

где Р_др — расчетная мощность ЭП пресса, кВт;

М_р — расчетный момент пресса усредненный, Н • м;

Mi — момент на валу ЭД при пиковой нагрузке, Н • м; Р_р — расчетная мощность ЭД при нагрузке, кВт; t„, U, tj — время цикла, холостого хода, удара, с; ПР_р — продолжительность работы расчетная, %;

К₃ — коэффициент загрузки ЭД, отн. ед.

Принимается К,= 1,3 (от 1,1 до 1,3)

По [Табл. Д.2А] выбирается АД повышенного скольжения из условия Рном Рдр, п_с = 1500 об/мин, ПВ = 100 %.

т. АИРС М132М4УЗ; ПВ = 100 %; U_H0M = 380 В.

Рном =11,8 кВт

Ином = 1400 об/мин (S_H0M = 7 %)

П = 86,5 % cos(p = 0,83

VI — индекс механической характеристики

m = 83,5 кг

М„ом = 80,5 Н • м

М_п/М_Ном = 3,4

М_м/М_ном = 3,5

1ном ⁼ 24,4 А

^гДнОМ 6,5

J_a = 0,045 кг • м²

Выбранный АД проверяется по перегрузке согласно условия М[(207 Н • м) < 0,85 • Хм • М_ном = 0,85 • 3,5 • 80,5 = 240 Н • м.

Условие выполнено.

- Строится нагрузочная диаграмма пресса (Рис. 3.9.2).

- ЭД проверяется на динамическую устойчивость. Случай 2. Известны диаграмма нагрузки и продолжительность пика нагрузки (t|).

Условие динамической устойчивости J₄>Ji, т.е. динамический момент инерции ротора АД должен быть не менее суммарного момента инерции КПМ.

J= Л- ■ ⁹’⁵⁵' ^М^- = ²'^9,55'^80,5 = 0,037 кг • м²;

2т_к n_oS_HOM 2-2-1500-7

По [Рис. 3.8.1 а] т_к = F(go, ц) = F(0,15; 0,7) = 2.

Мо = J2_ Мк 282

м_к = М_макс = Хм • М_Ном ⁼ 3,5 • 80,5 = 281,75 Н • м~282 Н • м;
J_a(0,045 кг • м²) > Ji(0,037 кг ■ м²) Условие выполнено.

Ответ-. Для пресса выбран АД т. АИРС М132М4УЗ, ПВ = 100 %.

Р_ном= 11,8 кВт

Ином = 1400 об/мин

Условиям перегрузки и динамической устойчивости удовлетворяет.

Варианты индивидуальных заданий представлены в [Таблице 3.9.1].

Таблица 3.9.1 — Индивидуальные задания. «Кузнечно-прессовые механизмы»

Вари­ант	А, Дж/ход	N, ходов	(о, р/с	Мо, Нм	й,с	ПВК, %	Дополнительные сведения
1	2	3	4	5	6	7	8
1	80 105	10	140	47	2	100	А — работа привода за один рабочий цикл, Дж. N — число ходов (рабочих циклов) за минуту. Q — угловая скорость ЭД, р/с 1 об/мин - 0,105 р/с Мо — момент холостого хода, Нм ПВК — продолжительность
2	80- 103	12	92	47	2	100
3	80- 103	15	68	47	1	100
4	80’ 103	20	69	47	1	100
5	80 • 105	6	142	47	4	100
6	90 • 103	20	135	50	1	40
7	90- 103	15	140	50	2	40
8	90 - 103	12	92	50	2	40
9	90 - 103	10	67	50	2	40
10	90 • 103	6	70	50	4	40	включения каталожная, %. , t -102 t -102 пв%- ₽ - р tu     tp+tn
11	100- 103	6	140	52	5	100
12	100- 103	10	142	52	2	100
13	100- 103	12	92	52	2	100

1	2	3	4	5	6	7	8
14	100- 103	15	68	52	2	100	ПВ — характеристика повтор- но-кратковременного режима ЭД, работающего с остановка- ми, % tp — время работы, мин — время паузы (стоянки), мин tu — время цикла (10 минут), мин. пр%- 1|1°2 -1,1°2 1ри  11 + ПР — продолжительность ра­боты механизма при одном цикле, % t — время полезной работы механизма, с; — время холостого хода ме­ханизма, с; tpU — время рабочего цикла механизма, с. ЭП не останавливается.
15	100 103	20	69	52	1	100
16	70 ■ 103	20	135	45	1	40
17	70 • 103	15	140	45	2	40
18	70- 103	12	92	45	2	40
19	70 ■ 103	10	70	45	2	40
20	70 - 103	6	67	45	5	40
21	60 ■ 103	20	69	42	1	100
22	60 - 103	15	68	42	2	100
23	60- 103	12	92	42	2	100
24	60- 103	6	140	42	4	100
25	60 - 103	10	145	42	2	100

Глава 4

Расчет и выбор ЭП металлорежущих станков

И 4.1. Токарные станки

• Методика расчета

а) Определяется мощность резания и приводного ЭД:

P_z= l,7 F_z v_z- Ю"⁵;

F_z = 9,81 C_F- t^xp • S^Yf • v_z"^F;

 

где Р_др — мощность двигателя расчетная, кВт;

P_z — мощность резания, кВт;

F_z — усилие резания, Н;

F_x и F_y — усилие осевое и радиальное, Н;

F_x = (0,2...0,3)-F_z; F_y = (0,3...0,5) • F_z;

v_z — скорость резания, м/мин; Для изделий из углеродистой стали обработка резцами из быстрорежущей стали при v_z = 30...60 м/мин.

C_F — силовой коэффициент обработки материала, отн. ед.;

C_v — скоростной коэффициент обработки материала, отн. ед.

Хр, Ур, Пр и X_v, Y_v, m_v — силовые и скоростные показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, резца, вида обработки, отн. ед.;

Для стали и чугуна принимаются по [Табл. 4.1.2 и 4.1.3]

t — глубина резания, мм;

Принимается t = 3.. .30 мм для черновых (обдирочных) работ, t = 0,1.. .2 мм для чистовых работ.

S — подача на максимальной производительности, мм/об; Принимается S = 0,4...3 мм/об для черновых работ

S = 0,1 ...0,4 мм/об для чистовых работ

При черновом растачивании S = Р(материал; t, мм; размер резца) по [Табл. 4.1.1]

Т — стойкость инструмента (резца), мин; Т = 60 мин.

т|ст — КПД главного привода при полной нагрузке, отн. ед.; Принимается т]ст = 0,7...0,8

т|п — КПД привода подачи, отн. ед.;

Принимается т|_п ⁼ 0,1.. .0,2.

Таблица 4.1.1 — Подача (S, мм/об) при обработке материалов на токарном станке резцами из быстрорежущей стали

Размер резца, мм	Сталь			Чугун
	Глубина резания, t, мм
	2	3	5	2	3	5
010	0,08	-	-	0,12...0,16	-	-
012	0,10	0,08	-	0,12...0,2	0,12...0,18	-
016	0,1...0,2	0,15	0,1	0,2...0,3	0,15...0,25	0,1...0,18
020	0,15...0,3	0,15...0,25	0,12	0,3...0,4	0,25...0,35	0,12...0,25
025	0,25...0,5	0,15...0,4	0,12...0,2	0,4...0,6	0,3...0,5	0,25...0,35
030	0,4...0,7	0,2...0,5	0,12...0,3	0,5...0,8	0,4...0,6	0,25... 0,45
040	-	0,25...0,6	0,15...0,4	-	0,6...0,8	0,3...0,6
40x40	-	0,6...1,0	0,5...0,7	-	0,7...U	0,5...0,9
60 х 60	-	0,9... 1,2	0,8...1,0	-	1,0...1,5	0,8... 1,2
75 х75	-	0,7...1,0	0,5...0,8	-	1,1...1,6	0,9... 1,3

Примечания-.

1) Р18 — марка быстрорежущей стали.

2) Черновая обработка: при t = 3.. .30 мм, S = 0,4.. .3 мм/об

Чистовая обработка: при t = 0,1.. .2 мм, S = 0,1.. .0,4 мм/об

Таблица 4.1.2 — Скоростные коэффициент и показатели степени при обработке на токарном станке резцами из быстрорежущей стали

Материал изделия	S, мм/об	Коэффициент, показатели сте­пени				т, мин	Дополнительные сведения
		Су	Ху	Yv	mv
сталь	<0,25	87,5	0,25	0,33	0,125	60	Чистовая обработ­ка: при S<0,25 мм/об Черновая обработ­ка: при S > 0,25 мм/об
	>0,25	56		0,60
чугун серый НВ 190	<0,25	37	0,15	0,30	0,10	60
	>0,25	35		0,40
чугун ковкий НВ 150	<0,25	106	0,20	0,25	0,125	60
	>0,25	75		0,50

 

Таблица 4.1.3 — Силовые коэффициент и показатели степени при обработке на токарном станке резцами из быстрорежущей стали

Материал изделия	Коэффициент, показатели степени				Дополнительные сведения
	cF	xF	yf	nF
Сталь	200	1,0	0,75	0
Чугун серый НВ 190	114
Чугун ковкий НВ 150	100

 

б) Определяется мощность, затрачиваемая на подачу суппорта:

Р_п = 1,7 • F_n • v_n • 10’⁵; F„ = F_x + (F_z + F_y) • p; где F_n — суммарное усилие подачи суппорта с резцом, Н;

v_n — скорость подачи, м/мин;

ц — коэффициент трения в направляющих суппорта, отн. ед.

При отсутствии данных принимается ц = 0,05...0,08 и так как v_n v_z,

P_n«(0,001...0,01)P_z,

в) Определяется машинное (технологическое) время обработки детали (t_M, мин): где £ — длина обработки (проход резца), мм;

d — размер режущего инструмента, мм;

п_шп — частота вращения шпинделя, об/мин;

S — подача, мм/об

При скоростном точении v_z = 300.. .400 м/мин и соответствующей подаче.

г) Определяются потери мощности станка:

Р

^АРст.ном = —- P_ZH0M (при номинальной нагрузке)

Лст.ном

АР_СТН = а • Р_{7 ном} + b • Р₇    (при нагрузке, отличающейся от номинальной)

а + Ь = ¹~'^1стном; а= 1,5Ь

Лст.ном

ЛРст хх- 0,6АРст.ном;      (для практических расчетов)

где АР_ст.ном, АРст.н, АРст.хх — потери мощности станка при номинальной, неноминальной нагрузке, холостом ходе, кВт;

Ргном — номинальная мощность резания, кВт;

а и b — коэффициенты постоянных и переменных потерь, отн. ед.; Лст.ном — КПД станка при номинальной нагрузке, отн. ед.

При выполнении вспомогательных операций ЭД не отключается от се­ти, а работает на холостом ходу.

• РПЗ-4.1. Токарный станок.

Дано\

Вариант — 25 [Таблица 4.1.4]

Материал изделия — чугун ковкий НВ 150

Операция — черновая обработка

Размер резца — 40 х 40 мм (сталь Р18)

Глубина резания t = 5 мм

Длина обработки £ = 850 мм

Требуется’.

• Рассчитать и выбрать ЭД главного привода станка,

• Определить v_n, t_M,

• Определить потери мощности станка при P_z = 0,5-P_Z._HOM Решение.

а) Определяется расчетная мощность ЭП и выбирается ЭД:

P_z = l,7-F_z-v_z-10'⁵ = 1,7-3777-37,5-10’⁵ = 2,41 кВт;
F_z = 9,81 • C_F • t^xp • S^Yf • vj-' = 9,81 • 100 • 5^1>0 • 0,7°’⁷⁵ • 37,5° = 3777 H;

75

где Р_др — мощность ЭД расчетная, кВт;

г|_ст — КПД станка (главное движение), отн. ед.;

F_z — усилие резания, Н;

v_z — скорость резания, м/мин;

Силовые и скоростные коэффициенты, показатели степени принимают­ся по [Табл. 4.1.3 и 4.1.2] при черновой обработке ковкого чугуна, глубине резания t = 5 мм, резцом из быстрорежущей стали Р18 40-40 мм, подаче S = 0,7 мм/об [Таблица 4.1.1].

S = F(HB 150, 5 мм, 40 х 40 мм) = 0,7 мм/об (от 0,5 до 0,9 мм/об)

C_F = 100; X_F = 1,0; Y_F = 0,75; n = 0

C_v = 75; X_v = 0,2; Y_v = 0,5; m_v = 0,125; T = 60 мин

T — стойкость инструмента, мин.

Согласно условия Р_д> Р_др по [Таблице Д.1] выбирается АД для токарно­го станка:

т. AHP100S2Y3 Р_ном = 4 кВт; КПД = 87 %; cos(p = 0,88;

J = 0,0059 кг-м2; Кп = 2;

K_max = 2,2;

“■min 1 ,6,

Уровень шума — 68 дБ

m = 21,6 кг

- Определяются скорость подачи (v_n, м/мин) и технологическое время обработки детали (t_M, мин)

Р -10⁵     2 41-10^_2-10⁵

1) v=-2------------ = ■                       = 1,13 м/мин;

^{п 1} ” ^г 1,7-1257

ц — коэффициент трения в направляющих, отн. ед.;

Принимается ц = 0,06 (от 0,05 до 0,08)

Р_п = (0,001 ...0,01)P_z = (0,001 ...0,01)-2,41 = 2,41-10'³...2,41-10'² кВт.

Принимается мощность подачи Р_п = 1,ЗТ0'² кВт.

пч                            850

2) t_M =------------ =-------------- = 4,1 мин;

п_шп-Б 299-0,7

п =           • 10³ = —• 10³ = 299 об/мин;

^шп л-d 3,14-40

где d — диаметр инструмента (ширина резца), мм; d = 40 мм - Определяются потери станка при P_z = 0,5-P_z._HOm

ДРст.н = а Рг.ном + b-P_z = (0,2 + 0,13-0,5)-2,41 = 0,64 кВт.
a + b = ^l~^1,CT"^0M; 1,5Ь + Ь = ¹ ~°’⁷⁵; 2,5Ь = -;

•Whom                          0,75                3

Ь = —— = 0,13; а= 1,5-Ь =

3-2,5

Ответ'. Выбран АД т. АИР100Б2УЗ Режим работы S1 Р„ом = 4 кВт

п„ом = 2850 об/мин

v_n = 1,13 м/мин; t_M = 4,1 мин; АРст.н ⁼ 0,64 кВт

Варианты индивидуальных заданий в [Таблице 4.1.4].

Таблица 4.1.4 — Варианты индивидуальных заданий. «Токарные станки»

Вари­ант	Материал изделия	Операция	Размер ин­струмента, мм	t, мм	€, мм	Потери при Pz	Дополни­тельные сведения
1	сталь	черновая	0 30	3	500	0,6’Р г. НОМ	t — глубина
2	чугун НВ 190	обработка	0 30	3	1200	0,7’РЛНОм	резания
3	чугун НВ 150		0 40	3	900	0,8-РЛНОМ	£ — длина
4	сталь		040	3	450	0,9-РЛНОМ	обработки
5	чугун НВ 190		40-40	3	1100	0,5-PiHOM
6	чугун НВ 150	чистовая	0 10	2	950	0,5-PZ.HOM
7	сталь	обработка	0 16	2	550	0,6‘PZHOM
8	чугун НВ 190		0 12	2	1150	0,7'PZHOM
9	чугун НВ 150		0 16	2	1000	0>8-РДНОМ
10	сталь		0 20	2	350	0,9-РГНОМ
11	чугун НВ 190	черновая	40-40	5	1300	0,9-PiHOM
12	чугун НВ 150	обработка	60-60	5	1050	0,8-РЬНом
13	сталь		40-40	5	400	0,7-PZHOM
14	чугун НВ 190		75-75	5	1250	0,6-PiHOM
15	чугун НВ 150		0 30	5	1100	0,5PZHOM
16	сталь	чистовая	0 25	2	300	0,5-PZHOM
17	чугун НВ 190	обработка	0 20	2	600	0,6-PiHOM
18	чугун НВ 150		0 25	2	550	0,7-P^om
19	сталь		0 30	2	200	0,8'Рдлом
20	чугун НВ 190		0 16	2	400	0,9-PiHOM
21	чугун НВ 150	черновая	40x40	5	450	0,9-Pz.HOM
22	сталь	обработка	60x60	5	250	0,8-PrHOM
23	сталь		75x75	5	600	0,7-PiHOM
24	чугун НВ 190		040	5	700	0,6’PZHOM
25	чугун НВ 150		40x40	5	850	0,5-PtHOM

 

■ 4.2. Сверлильные и расточные станки

• Методика расчета

а) Определяется расчетная мощность ЭД (Р_др, кВт) главного привода:

Р                                                   Р

Р_лр = —— (при сверлении); Р = —— (при растачивании)

Лет                                                Лет

где Р_/х и Pzp — мощности резания при сверлении и растачивании, кВт; г|_ст — КПД станка, отн. ед.;

При отсутствии данных принимается г|_ст = 0,7...0,8 (для главного при­вода при полной нагрузке) и т|_п = 0,1 ...0,2 (для привода подачи).

 

Мс =9,81-См -SYm -dcM (только сверление);

P_zc = M • ^Пшп-; М = 9,81 • С_м • t*^M • S^Ym • dJ^M (рассверливание, зенкерование);

где М — вращающий момент на шпинделе при сверлении, Н м;

п_шп — частота вращения шпинделя, об/мин;

F_zp — усилие резания при растачивании, Н;

v_zc и Vq, — скорости резания при сверлении и растачивании, м/мин;

С_м, Cv и C_F — моментный, скоростной и силовой коэффициенты об­работки материала, отн. ед.;

Х_м, Y_M, Z_M; X_v, Y_v, m_v и X_F, Y_F, n_F — моментные, скоростные и сило­вые показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, вида обработки, инструмента, отн. ед.

Для стали и чугуна принимаются по [Таблицы 4.2.1...4.2.3]

t — глубина резания, мм;

d_c — диаметр сверла, мм;

t_c = 0,5 d_c при сверлении;

t_p = 0,5(D - d) при рассверливании и зенкеровании;

d и D — диаметр отверстия до и после рассверливания, мм;

S — подача инструмента, мм/об; по [Табл. 4.2.4 и 4.2.5];

Т — стойкость инструмента, мин; по [Табл. 4.2.6];

При черновой обработке: t = 3...30 мм, S = 0,4...3 мм/об.

При чистовой обработке: t = 0,1...2 мм, S = 0,1...0,4 мм/об.

б) Определяется расчетная мощность ЭД подачи (Р_дп, кВт):

где F_n — суммарное усилие подачи суппорта с инструментом, Н; Fx, Fy, Fz — составляющие усилия подачи по осям, Н;

ц — коэффициент трения в направляющих суппорта, отн. ед.;

При отсутствии данных принимается ц = 0,05...0,08.

При отсутствии данных принимается Р_п = (0,001 ...0,01) ■ Ргр где Р_п — мощность подачи суппорта, кВт

v_n — скорость подачи, м/мин

г|_п — КПД подачи, отн. ед.

Таблица 4.2.1 — Скоростные коэффициент, показатели степени при обработке материала изделий сверлами из быстрорежущей стали

Материал изделия	Операция	S, мм/об	Коэф(	>ициент, показатели степени				Дополнительные сведения
			Cv	xv	Yv	Zv	mv
сталь	СВ	«0,2	7,0	0	0,7	0,4	0,2	Pl 8 — марка быстрорежущей стали СВ — сверле- ние PC — рассвер- ливание ЗЕН — зенке- рование РТ — растачи- вание
		>0,2	9,8		0,5
	PC	—	16,2	0,2	0,5	0,4	ОД
	ЗЕН	-	16,2			0,3	0,3
	РТ	<0,25	87,5	0,25	0,33	—	0,125
		>0,25	56		0,66
чугун	СВ	<0,3	14,7	0	0,55	0,25	0,125
		>0,3	17,1		0,4
	PC	-	23,4	0,1	0,4	0,25	0,125
	ЗЕН	-	18,8			0,2
	РТ	<0,25	37	0,15	0,3		0,1
		>0,25	35		0,4

 

 

Таблица 4.2.2 — Силовые коэффициент, показатели степени при обработке материала изделий сверлами из быстрорежущей стали

Материал изделия	Операция	Коэффициент, показатели степени					Дополнительные сведения
		Cf	xF	Yf	ZF	nF
Сталь	точение	200	1,0	.0,75	—	0
Чугун		114

 

 

Таблица 4.2.3 — Моментные коэффициент, показатели степени при обработке материала изделий сверлами из быстрорежущей стали

Материал изделия	Операция	Коэффициент, показатели сте­ пени				Дополнитель­ные сведения
		см	хм	YM	zM
сталь	сверление	0,0345	-	0,8	2,0
	рассверливание	0,09	0,9	0,8	1,0
	зенкерование	0,943	0,8	0,95	0,75
чугун НВ 190	сверление	0,021	-	0,8	2,0
	рассверливание	0,088	0,75	0,8	1,0
	зенкерование	0,196	0,8	0,7	0,85

 

Таблица 4.2.4 — Показатели S = F (материал, de)

dc, мм ►		<2	2...4	4...6	6...8	8...10
S, мм/об	сталь	0,05...0,06	0,08...0,10	0,14...0,18	0,18...0,22	0,22...0,26
	чугун	0,09...0,11	0,18. ..0,22	0,27...0,33	0,36...0,44	0,47...0,57
dc, мм ►		10...13	13...16	16...20	20...25	25...30
S, мм/об	сталь	0,25... 0,31	0,31...0,37	0,35...0,43	0,39...0,47	0,45...0,55
	чугун	0,52...0,64	0,61...0,75	0,7...0,86	0,78...0,96	0,9...1,1

 

 

Таблица 4.2.5 — Показатели S = F (материал, D_m, t)

Пш, мм ►		80	110	150	200	t, мм
S, мм/об	сталь	0,40...0,60	0,50...0,70	0,75...0,95	1,0...1,2	5
		0,35...0,50	0,40...0,60	0,70...0,85	0,80... 1,0	8
		0,30...0,40	0,30...0,50	0,65...0,70	0,60...0,80	10
	чугун	0,60...0,75	0,60...0,95	1,05...1,38	1,20... 1,56	5
		0,50...0,60	0,50...0,75	0,90...1,10	1,0...1,29	8
		0,40...0,50	0,40...0,60	0,70...0,87	0,90... 1,0	10

 

 

Таблица 4.2.6 — Показатели Т = F (материал, операция, dj

dc, мм ►		<5	6...10	11...20	21...30	31...40	41...50	51...60	61...80	Опера­ция
т, мин	сталь	15	25	45	50	70	90	НО	-	Сверле- ние и рассвер­ливание
	чугун	20	35	60	75	ПО	140	170
	сталь и чугун	—	—	30	40	50	60	80	100	Зенкеро- вание

 

в) Анализ. Какое влияние окажет на работу станка отклонение от номи­нального значения одного из параметров инструмента: стойкость (Т, мин), глубина резания (t, мм) или подача (S, мм/об)? Для логического рассужде­ния использовать формулы «методики расчета».

• РПЗ-4.2. Сверлильные и расточные станки.

Дано\

Вариант — 25 [Таблица 4.2.7]

Материал изделия — углеродистая сталь

Операция — сверление, т]_ст = 80 %

Инструмент — d_c = 30 мм

Требуется’.

• Рассчитать и выбрать ЭД шпинделя,

• Выбрать ЭД подачи суппорта,

• Анализ при S > $зад.

Решение.

1) Определяется расчетная мощность и выбирается ЭД шпинделя свер­лильного станка:

 

Р = М_с ■         =¹73,6 •          = 4,8 кВт;

“           9550            9550

v 1                24 8       1

—. 1 о³ = —• 10³ = 263 об/мин; 7td_c 3,14-30

C_v-d^Zv 9,8-ЗО^0,4 _{О4О 7}

------------ v =------------- 7ГЧ--------- лТ = ²⁴,8 М/МИН, _Tm_v._s^Yv 5О^о,2-О,5^0,5 где v_zc — скорость резания при сверлении, м/мин;

C_v и Y_v, Zv, m_v — скоростные коэффициент, показатели степени, отн. ед.

По [Табл. 4.2.1] для сверления (СВ) стали при S > 0,2 мм/об принимаются:

C_v = 9,8; Y_v = 0,5; z_v = 0,4; m_v = 0,2

По [Табл. 4.2.4] для сверления стали при de = 30 мм принимается S = = 0,5 мм/об.

Т — стойкость сверла, мин.

По [Табл. 4.2.6] принимается Т = F (сталь, 30 мм, СВ) = 50 мин.

М_с = 9,81 • С_м ■ S^Ym • d^Zm = 9,81 • 0,0345 • 0,5°’⁸ • 30² = 173,6 Н • м,

где М_с — вращающий момент на шпинделе при сверлении, Н • м;

С_м и Х_м, Y_M, z_M — моментные коэффициент и показатели степени, отн. ед.

По [Табл. 4.2.3] для сверления стали принимаются:

С_м = 0,0345; Y_M = 0,8; z_M = 2.

Согласно условия Р_дш> Р_др по [Таблице Д.1] выбирается ближайший по шкале мощностей АД серии АИ. Особых требований к ЭП станка не предъ­является.

т. АИР112М2УЗ, V_H0M = 380 В

Рном = 7,5 кВт

КПД = 87,5 %

coscp = 0,88

S_H0M = 3,5 %

J = 0,01 кг • м²

m = 41 кг

Уровень шума — 75 дБ

2) Определяется мощность и выбирается ЭД подачи суппорта станка:

Р 9 64             ,

Р_лп =-П- = ^—10^-2 =0,176 кВт,
^Д Пп 0Л5

где Р_п — мощность подачи суппорта, кВт;

Р_п = (0,001.. .0,01) • Ргс = (0,001.. .0,01 )4,8 = 4,8-1О'³.. .4,8-10'² кВт.

Принимается Р_п = 2,64 ■ 10‘² кВт, т|_п — КПД подачи, отн. ед.

Принимается г|_п = 0,15 (от 0,1 до 0,2)

По [Табл. Д.1] выбирается АД

т. АИР56А2УЗ, V_H0M = 380 В

Р_ном = 0,18 кВт

КПД = 68 %

cos<p = 0,78

J = 0,00042 кг • м² m = 3,4 кг

Уровень шума — 61 дБ К_п = 2,2

3) Анализ. Если S > S^. (0,5 мм/об), то мощность резания прямо про­порциональна двум сомножителям Р_2С = М_с - п_шп, т.к. М_с= S, то он возрастет, а п_шп = v_zc = 1/S, уменьшится.

В этом случае возможны три варианта:

Окончательный вариант определяется превалирующим сомножителем по показателю степени УДО,8) > УДО,5).

Момент (М_с) будет увеличиваться больше, чем частота вращения шпин­деля (п_шп) уменьшаться, значит Р_2С > Р_2С заданное.

ЭП будет работать с перегрузкой и в перспективе сработает «тепловая защита».

Ответ: Для сверлильного станка выбраны АД

т. АИР112М2УЗ (шпинделя) и т. АИР56А2УЗ (суппорта) Р_ном = 7,5 кВт Р„ом = 0,18 кВт

Ином = 2895 об/мин                     Ином = 2730 об/мин

Режим — S1                                    Режим — S1

Варианты индивидуальных заданий в [Таблице 4.2.7].

Таблица 4.2.7 — Варианты индивидуальных заданий. «Сверлильные и расточные станки»

Вариант	Материал изделия	Операция	de мм	0, мм	D, мм	Пег, %	Анализ	Дополнительные сведения
1	сталь	PC	-	4	5	70	S>	СВ — сверление PC — рассверли- вание ЗЕН — зенкерова- ние — это точная обработка отвер- стий многолезвий- ным инструмен- том (зенкером) de — диаметр сверла (для пер- вичного сверле- ния) 0 — диаметр отверстия (под рассверливание) D — диаметр от- верстия (после рассверливания) Знаки означают: > (превышение), < (понижение) указанного пара- метра, по сравне- нию с заданным значением
2			-	8	10	74	Т>
3			-	16	20	76	t>
4			-	20	30	78	S<
5			-	25	40	80	т<
6	чугун	СВ	30	-	-	80	т>
7			25	-	-	78	s>
8			20	-	-	76	т<
9			15	-	-	74	s<
10			10	-	-	70	dc>
И	сталь	ЗЕН	-	60	80	80	t>
12			-	40	60	78	s>
13			-	30	50	76	т>
14			-	20	40	74	т<
15			-	16	30	70	т<
16	чугун	PC	-	4	10	70	s>
17			-	8	10	70	т>
18			-	16	20	76	t>
19			-	20	30	78	s<
20			-	25	40	80	t<
21	сталь	СВ	25	-	-	78	т>
22			20	-	-	76	dc>
23			15	-	-	74	s<
24			12	-	-	70	T<
25			30	-	-	80	s>

 

■ 4.3. Продольно-строгальные станки

• Методика расчета

а) Определение расчетной мощности главного привода при прямом ходе стола (Рд._пр, кВт).

F -v

^{1 z,,p}-10~³;

60-_Лп

Ft = F_z + (F_n + F_CT + F_x + Fy) • p;
F_z =9,81 C_F • t^Xp S^Yf • v^;

C„

^Vznp jm_v X_v gY_v ’

где F_T — тяговое усилие на рейке стола, Н;

F_z — наибольшее усилие резания, Н;

F_x и F_y — продольная и поперечная составляющие усилия резания, Н;

F_x = (0,2...0,3)F_z; F_y = (O,3...O,5)F_Z;

F_H и F_CT — усилие на перемещение изделия и стола, Н;

F„ = q • G_H; F_CT = q • G_CT; q = 9,81 м/с²;

G„ и G_CT — масса изделия и стола, кг

Vznp — скорость резания при прямом ходе стола, м/мин

t — глубина резания, мм;

S — подача изделия (стола), мм/двойной ход

При отсутствии данных принимается:

При черновой обработке t = 6.. .30 мм; S = 1...7 мм/дв. ход.

При чистовой обработке t = 0,05...0,3 мм; S > 10...30 мм/дв. ход.

Т — стойкость инструмента, мин; Принимается Т = 60 мин.

При отсутствии данных принимается: v_z = 4...6 м/мин (при черновой обработке); v_z = 75...100 м/мин (при чистовой обработке)

ц — коэффициент трения стола о направляющие, отн. ед. Принимается ц = 0,05...0,08

C_F и C_v — силовой и скоростной коэффициенты обрабатываемости материала при продольном строгании, отн. ед.

X_F, Y_F, n_F и X_v, Y_v, m_v — силовые и скоростные показатели степени, зависящие от свойств материала изделия, вида обработки, инструмента, отн. ед.

Для стали и чугуна принимаются по [Табл. 4.3.2 и 4.3.3].

Таблица 4.3.1 — Показатели S - F (материал, сечение инструмента, t)

t, мм ►		<8	8...12	12...20	Сечение резца, мм	Дополни­тельные све­дения
S, мм/двойной ход	сталь	0,9... 1,2	0,5...0,8	-	25 х 40	S — подача при черновой обработке t — глубина резания
		1,3...1,8	0,8...1,2	0,4...0,6	30x45
		2,5...3,5	1,6...2,2	0,8...1,4	40x60
	чугун, медные сплавы	1,6...2,0	1,1...1,5	-	25 х 40
		2,4...3,0	1,6...2,4	0,8...1,4	30x45
		3,5...4,0	2,5... 3,0	1,8...2,4	40x60

 

Таблица 4.3.2 — Скоростные коэффициент, показатели степени при продольном строгании резцом из быстрорежущей стали

Таблица 4.3.3 — Силовые коэффициент, показатели степени при продольном строгании резцом из быстрорежущей стали

Материал изделия	Коэффициент, показатели степени				Дополнительные сведения
	Cf	xF	Yf	nF
сталь	200	1,0	0,75	0
чугун НВ 190	114
чугун НВ 150	100

 

б) Определение производительности (N_aBX.) и машинного времени (t_M, мин) продольно-строгального станка.

60-К-_%                    . . _ В_и

^NjtBX “ 60L_CT(H-K) + _tpee K -v_np ^;                     ’N^-S’

где Ыдв.х. — число двойных ходов стола в минуту, дв.х./мин;

L_CT и В_и — длина хода стола и ширина обрабатываемого изделия, м; Vnp и Vo6p — скорости хода стола при прямом и обратном ходе, м/мин;

V - ^Vq6 P •

^Vnp

tpe_B — время реверсирования стола с прямого хода на обратный или наоборот, с;

Практика показывает, что в продольно-строгальных станках момент инерции двигателя меньше общего приведенного момента инерции движу­щихся поступательно и вращающихся частей: Д_дв = (0,8...0,85) • J_E.

Время переходного процесса (пуска и торможения) сильно зависит от этого параметра, поэтому рекомендуется реверсирование стола при помощи реверсивной электромагнитной муфты либо устанавливать вместо одного два ЭД половинной мощности. Для современных станков время переходно­го процесса составляет от 0,1 до 0,2 с.

t_M — машинное время при строгании, затрачиваемое на обработку одного изделия, мин;

S — подача на один двойной ход, мм/дв.х;

При чистовой обработке скорость резания v_z = 75...100 м/мин

при черновой — v_z = 4.. .6 м/мин

Таблица 4.3.4 — Показатели продольно-строгальных станков (ориентировочно)

Г абарит	FT, кН	G„, тн	Для стола		1	Электропрйвод
			Дет, ОТН. ед.	Lctj м	Вст, М
легкий	до 50	до 5	3...4 1	1,5...4	от 0,7 до 4	АД
средний	50...70	5...10	6...8 1	4...5		Г-Д пост, т или тп-д
тяжелый	более 70	10...200	15...25 1	5...12

 

Примечание'. F_T — наибольшее тяговое усилие станка;

G_H — наибольший вес обрабатываемого изделия; Д_ст — диапазон регулирования скорости стола; L_CT — длина стола (строгания, наибольшая);

Вет — ширина стола (строгания, наибольшая)

Таким образом, основными величинами, характеризующими размеры и технологические возможности различных продольно-строгальных станков являются:

- ход стола (наибольшая длина строгания) L_CT = 1,5... 12 м,

- ширина обработки Вет = 0,7...4 м,

- наибольшее тяговое усилие F_T = 30...70 кН и более.

Нормативная скорость прямого хода (скорость резания) определяется твердостью обрабатываемого материала, свойствами режущего инструмента и видом обработки (чистовая, черновая).

Для увеличения производительности станка скорость обратного хода устанавливают больше скорости резания.

Время цикла состоит

где   t_{n пр} и t_n обр — время пуска при прямом и обратном ходах, с;

t_np и to_6p — время прямого и обратного ходов (установившиеся дви­жения), с;

кпр ^и Добр — время торможения при прямом и обратном ходах, с. При отсутствии данных вес стола можно определить

Cj_Ct Y ’ L_CT * B_CT ■ H_CT,

где G_CT — вес стола, кг;

L_CT, Вот и Н_ст — длина, ширина и толщина стола, м; у— удельная плотность материала стола, кг/м³ Принимается для стали у = 7,85 • 10³ кг/м³.

• РПЗ — 4.3 Продольно-строгальные станки.

Дано\

Вариант — 20 [Таблица 4.3.5]

Материал изделия — чугун НВ 190

Операция — продольное строгание

Вид обработки — черновая

Инструмент — резец из стали 30 х 45 мм

t = 8 мм; K_v = 4; В_и = 1 м

Размеры стола: L_CT х В_ст х Н_ст = 3 х 1 х 0,05 м

Масса изделия — G_H = 500 кг

Главное — движение стола

Требуется’.

• Рассчитать и выбрать ЭД привода стола

• Определить Ы_дв._х и t_M станка

• Анализ при t > t_3W мм

Решение.

1) Определяется расчетная мощность приводного АД при прямом ходе стола и выбирается по каталогу ЭД.

Р, пр =           • I О"³ = ^{19056 11,8} • 10’³ = 5,4 кВт;

^{л пр} 60 ч„                         60 0,7

F_T = F_z + (F_CT + F_n + F_x + F_y) • ц =

= 17788 + (11556 + 4905 + 3558 + 5336) • 0,05 = 19056 H;

F_z = 9,81 • C_F • t^xp • S^Yf • v£^F = 9,81 • 114 • 8¹ • 2,5⁰’⁷⁵ • 11,8° = 17788 H;

F_n = q-G_H = 9,81 -500 = 4905 H; F_CT = q • G_CT = 9,81 • 1178= 11556 H;

G_CT = y-L_CT-B_CT-H_CT = 7,85- 10³ • 3 - 1 0,05= 1178 кг;

C                             35

^vz =----------- v                           nT7   7ГТ = 11,8 М/МИН.

T^mv . _tX_v . gY_{v 6}q0, I . g0,15.2,50,4

По [Таблице 4.3.1] S = F (материал, сечение инструмента, t) = F (HB 190, 30 x 45, 8 mm) = 2,4.. .3 мм/дв.х

Принимается S = 2,5 мм/дв.ход.

По [Таблице 4.3.2] для чугуна НВ 190 при S > 0,25 мм/дв.ход.

C_v = 35; X_v = 0,15; Y_v = 0,4; m_v = 0,1; Т = 60 мин.

По [Таблице 4.3.3] C_F = 114; X_F = 1; Y_F = 0,75; n_F = 0.

F_x = 0,2 • F_z = 0,2 • 17788 = 3558 H; F_Y = 0,3 • F_z = 0,3 • 17788 = 5336 H

Согласно условия Р_ДНОм^Р_д.пр по [Таблице Д. 1] выбирается ближайший по шкале мощностей АД т. АИР100Ь2УЗ, V_H0M = 380 В

Рном ^— 5,5 кВт

КПД = 88 %

costp = 0,89

Shom = 5 %

J = 0,0075 кг • м²

m = 27,4 кг

Уровень шума — 68 дБ

К_п = 2

^таах ^— 2,2

^-мин ^— 1,6

Ki = 7,5

2)

Определяется производительность станка (N дв.х/мин) и его машин­ное время (t_M, мин).

,       „                      = 3,12 дв.х/мин;

60-3-(1 + 4) + 0,15-4-11,8

t_M = ——— = ——         = 128 мин,

N,_B._X-S 3,12-2,5

где t_peB — время реверсирования стола с прямого хода на обратный или наоборот, с;

Принимается t_peB = 0,15 с (от 0,1 до 0,2 с).

3) Анализ. Если t >     (8 мм), то ЭП будет перегружен, что, в конечном

итоге, приведет к срабатыванию тепловой защиты.

Из расчетных формул видно, что Р_д._пр= F_T • v_z, a F_T^ F_z= t^xp

Однако, X_F > X_v, следовательно из двух сомножителей (F_T • v_z) первый будет увеличиваться больше, чем уменьшаться второй, а значит Р_д > Р_ном.

Ответ-. В качестве ЭП продольно-строгального станка выбран АД

т. АИР100Ь2УЗ

Рном 5,5 кВт

п„ом = 2850 об/мин

Режим работы — S1

Варианты индивидуальных заданий в [Таблице 4.3.5].

Таблица 4.3.5 — Варианты индивидуальных заданий. «Продольно-строгальные станки»

Вари­ ант	Мате­риал изде­лия	LCT х Вст х Нст, м	Kv	Размер резца, мм	t, мм	Ви,м	Gh, TH	Дополнительные сведения
1	сталь	1,5x0,7x0,04	3	25 х 40	8	0,6	1	Черновое про- дольное стро- гание. Главное — движение сто- ла. К - Vq6p Vnp (отношение скоростей прямого и об- ратного ходов) t — глубина резания Ви — ширина изделия GH — вес (мае- са) изделия Анализ выпол- нить по одно- му из заданных преподавате- лем парамет- ров: Т, t, S При необхо- димости зада- НИЯ можно усложнять
2		2 х 1,5 х 0,05	4	30x45	10	1,2	2
3		2,5 х 2 х 0,06	3,5	40x60	20	1,5	3
4		3 х 2,5 х 0,07	3	25 х 40	10	2	4
5		3,5 х 3 х 0,08	4	30x45	20	2,5	5
6	чугун НВ 150	4x4x0,12	3	40x60	18	3	5,5
7		3 х 3 х 0,08	4	30x45	14	2	4,2
8		2 х 2 х 0,06	3,5	25 х 40	12	1,2	1,0
9		3 х 2,5 х 0,07	3	30x45	16	2,1	1,5
10		4 х 3 х 0,1	4	40 х 60	16	2,2	2,1
11	сталь	4 х 2,5 х 0,11	3	30x45	18	2,4	2,2
12		4,5x4x0,15	4	40x60	20	3,5	3,4
13		5 х 3 х 0,14	3,5	40 х 60	16	2,8	2,5
14		3,5 х 2 х 0,07	3	30x45	20	1,9	0,9
15		3 х 2,5 х 0,07	4	30x45	18	2,4	2
16	чугун НВ 190	4 х 4 х 0,12	3	40x60	15	3	1,2
17		3,5 х 3,5 х 0,12	4	30x45	16	2,5	1,1
18		2 х 2 х 0,05	3,5	25 х 40	8	1,5	0,8
19		2,5 х 2 х 0,06	3	25 х 40	10	1,8	0,6
20		3 х 1 х 0,05	4	30x45	8	1	0,5
21	сталь	4x3,5x0,15	3	40x60	15	3	5
22		4,5 х 3 х 0,12	4	40x60	18	2,5	4
23		5x4x0,18	3,5	40 х 60	20	4	5,5
24		2 х 2 х 0,06	3	25 х 40	12	2	0,6
25		3 х 1 х 0,05	4	30x45	8	1	0,5

 

■ 4.4. Фрезерные станки

• Методика расчета

а) Определение расчетной мощности на валу главного ЭП (Р_дв._р, кВт), соответствующей наибольшей (номинальной) мощности резания.

1) Для станков зубофрезерных и общего назначения

p„»_o=—; ^p, = ^{Fz v}\ ; F,=9,8i c_F-t^XF -s^YF

^д,р _Пст ²         6O1O^{3 2               F}

_v                     C_v-D^q-

^VZ ym, gY_{v (}X_V . gU_v ,_zn_v ’ где P_z — мощность резания, кВт;

F_z — усилие резания (окружное усилие при фрезеровании), Н; v_z — нормативная скорость резания при фрезеровании, м/мин; t — глубина фрезерования (толщина слоя металла, снимаемого за один проход), мм;

S — подача на зуб фрезы, мм/зуб;

z — число зубьев фрезы, шт.;

D — диаметр фрезы, мм;

Т — стойкость фрезы, мин;

В — ширина фрезерования (фрезы), мм. (Для торцовых В = D).

При отсутствии данных принимается:

- глубина фрезерования t — до 15 мм;

- подача S = 0,02...0,6 мм/зуб при черновом (грубом) фрезеровании на мощных станках цилиндрическими фрезами, S = 0,02...0,08 мм/зуб при чис­товом фрезеровании;

- стойкость цилиндрических, торцевых, дисковых и фасонных фрез

Т = 180 мин (при обработке стали и ковкого чугуна), Т = 240 мин (при обработке серого чугуна),

C_F и C_v — силовой и скоростной коэффициенты обрабатываемости материалов при фрезеровании, отн. ед.;

Хр, Y_f, U_F, q_F и X_v, Y_v, U_v, m_v, n_v — силовые и скоростные показате­ли степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, вида обра­ботки, инструмента, отн. ед.

Для стали и чугуна принимаются по [Табл. 4.4.1 и 4.4.2] г|_ст — КПД станка при номинальной нагрузке, отн. ед.;

Принимается т|_ст = 0,75...0,8.

Таблица 4.4.1 — Скоростные коэффициент, показатели степени при фрезеровании плоскостей фрезой из быстрорежущей стали

Материал изделия	Тип фрезы	S, мм/зуб	Коэффициент, показатели степени
			Су	Qv	Ху	Yv	Uy	nv	Шу
сталь	торцовая	>0,1	-	-	0,1	0,4	0,1	0,1	0,2
	цилиндрическая	>0,1	-	-	0,3	0,4	0,1	0,1	0,33
чугун НВ 190	торцовая	-	42	0,2	0,1	0,4	0,1	0,1	0,15
	цилиндрическая	>0,15	27	0,7	0,5	0,6	0,3	0,3	0,25
чугун НВ 150	торцовая	>0,1	-	-	0,1	0,4	0,15	0,1	0,2
	цилиндрическая	>0,1	-	-	0,3	0,4	0,1	0,1	0,33

 

Таблица 4.4.2 — Силовые коэффициент, показатели степени при фрезеровании плоскостей фрезой из быстрорежущей стали

Материал изделия	Тип фрезы	Коэффициент, показатели сте­пени					Дополнительные сведения
		СР	4f	XF	yf	uF
сталь	цилиндрическая	68	0,86	0,86	0,74	1,0	Pl 8 — марка быстрорежу- щей стали
	торцовая	88	1,1	U	0,8	0,95
чугун	цилиндрическая	48	0,83	0,83	0,65	1,0
	торцовая	70	1,14	1,14	0,7	0,9

 

2) Для тяжелых продольно-фрезерных станков (подача стола)

Рд. Р = ^Рт '^Убп ₃; F_T = F_z + (F„ + F„) • и; v_m = (1,5.. .4,2) • v_z. ^р 60-T|nl°

F_T — тяговое усилие (наибольшее) электропривода, Н;

(F_n + F_CT) • ц — усилие перемещения стола с изделием, Н;

ц — коэффициент трения стола о направляющие, отн. ед. Принимается ц = 0,05...0,08.

Убп — скорость быстрого перемещения стола (наибольшая), м/мин; т]_п — КПД передачи, отн. ед.

Принимается т|_п = 0,2...0,48.

Технические данные столов фрезерных станков в [Таблице 4.4.6].

Таблица 4.4.3 — Стойкость фрезы Т = F (тип, D)

Диаметр фрезы D, мм ►		26...40	41...60	61...75	76...150	151...250	251...300	301...400
т, мин	Тип фрезы
	торцовая	120	180			240	300	420
	цилиндрическая с ножами	—			180	—
	цилиндрическая с мелким зубом	—	120	180	—

 

 

Таблица 4.4.4 — Подача S = F (тип фрезы, материал изделия) при черновом фрезеровании, мм/зуб

Фрезы торцовые		Фрезы цилиндрические
сталь	чугун	сталь	чугун
0,2...0,3	0,4...0,6	0,4...0,6	0,6...0,8

 

Таблица 4.4.5 — Технические данные фрез из быстрорежущей стали

Тип фрезы	Параметры			Дополнительные сведения
	D, мм	В, мм	Z
Цилиндрическая	75	60,75	8	D — диаметр
с ножами из Р18	90	60,75, 100	8	фрезы
	110	60, 75,100, 125	10	В — ширина
	130	60,75, 100, 125, 150	10	фрезерования
	150	60, 75,100,125,150	12	z — число зубь­ев фрезы
Цилиндрическая	50	50, 63, 80	12
с мелким зубом	63	50, 63, 80, 100	14
Торцовая	40	40	10	Для торцовых
	50	50	12	фрез В = D
	63	63	14
	80	80	16
	100	100	18
Торцовая с но-	80	80	10
жами из Р18	100	100	10
	125	125	14
	160	160	16
	200	200	20

 

 

Таблица 4.4.6 — Технические данные стола фрезерного станка

Размер стола L х В, мм	1600 х 450	2200 х 650	3000 х 900	4250 х 1250	6000 х 1800	8500 х 2500	12000 х 3000
Масса изделия макс. GH, тн	1,5	2,5	5	8	14	35	120
Тяговое усилие макс. FT, Н	500	700	700	1800	1800	2200	5700

 

РПЗ-4.4 Фрезерные станки

Дано’.

Вариант — 25 [Таблица 4.4.7]

Материал изделия — чугун НВ 190

£_и = 0,85 м на столе L_CT х В_пх Н_ст = 1,6 х 0,45 х 0,01 м

Фреза D = 50 мм, цилиндрическая

Операция — черновое фрезерование

t = 5 мм

Главное движение — вращение фрезы

Требуется’.

• рассчитать и выбрать ЭД главного привода

• определить N и t_M

• анализ при Т < Т_зад, мин

Решение.

1) Определяется расчетная мощность на валу главного ЭД (Р_д._р, кВт), выбирается ЭД стандартный по каталогу (справочнику).

Так как привод подачи от ЭД главного движения, то Р_д._р увеличивается на 5 %.

Р,„ =1,05-Ь- = 1,05 — = 7,9 кВт;

^Р        Лет              0,75

CvD4v у —---------------- --------------------- = z Tmv ,SYV ,tXv BUV znv

27 • 5O0,7 =   n7,       n,                                =10,2 м/мин, 12O0,25 • 0,7°’6 • 50,5 • 500,3 • 120’3

F= 9,81 -CF - tXfr -SYp z — = 9,81 -48-50’83 z F            D4f

501 500,83

= 33114 H;

 

где г|_ст — КПД станка при номинальной нагрузке, отн. ед.; Принимается Т|_ст = 0,75 (от 0,75 до 0,8)

Ср и C_v — силовой и скоростной коэффициенты обрабатываемости чугуна при фрезеровании плоскости, отн. ед.;

Хр, Y_f, Up, q_F и X_v, Y_v, U_v, q_v, m_v, n_v — силовые и скоростные показа­тели степени, зависящие от свойств материала изделия, вида обработки, ин­струмента, отн. ед.

Для стали и чугуна принимаются по [Табл. 4.4.1 и 4.4.2].

S — подача, мм/зуб; Согласно [Табл. 4.4.4] принимается S = F (ци­линдрическая фреза, чугун) = 0,7 мм/зуб.

Согласно [Табл. 4.4.5] выбирается тип фрезы и ее данные: цилиндриче­ская с мелким зубом D = 50 мм, В = 50 мм, z = 12.

Т — стойкость фрезы, мин. Согласно [Табл. 4.4.3] принимается Т = = F (фреза цилиндрическая с мелким зубом, D = 50 мм) = 120 мин.

Для главного привода фрезерного станка согласно условия Р_ном Р_{д р} по [Таблица Д. 1 ] выбирается АД

т. АИР132М2УЗ

Р_ном = 11 кВт

КПД = 88 %

coscp = 0,9

Shom = 3 %

J = 0,023 кг • м³

G = 64 кг

Уровень шума — 77 дБ

К, = 1,6

^-тах ⁼ 2,2

^-мин ^— 1,2

К, = 7,5

2) Определяются параметры фрезы.

„                                    _к, v -10’          10,2 10’  „

Скорость вращения N = —------------ =-------------- = 65 об/мин.

я-D 3,14-50

Скорость подачи продольной v_n = S - z • N • 10’³ = 0,7 - 12 • 65 • 10'³ = = 0,55 м/мин.

М                             *             ⁰>⁸⁵  1 сс

Машинное время t_M= —=-------------- = 1,55 мин.

v_n 0,55

3) Анализ. Если Т < Т_зад (120 мин), что соответствует фрезе ухудшенно­го качества, то ЭП будет перегружаться и возможно срабатывание тепловой защиты.

Из расчетных формул видно, что P_flp=F_z • v_z, a F_z не зависит от Т и v_z ; тогда при F_z = const и возрастании v_z увеличится мощность P_z, а следовательно и Р_др.

При более тонкой оценке следует учитывать величину превышения мощности выбранного ЭД над расчетной (Р_ном-Р_д._р.) и время обработки изде­лия. Возможно срабатывание тепловой защиты не обязательно. Ответ-. Для главного привода фрезерного станка выбран АД

т. АИР132М2УЗ

Р_ном = 11 кВт

п_ном = 2910 об/мин

Режим работы — S1

N = 65 об/мин

t_M = 1,55 мин

Варианты индивидуальных заданий в [Таблице 4.4.7].

Таблица 4.4.7 — Варианты индивидуальных заданий. «Фрезерные станки»

Вари­ант	Материал изделия	Фреза		t, мм	LCT х Вст, м	Си» м	FT,H	Дополнитель­ные сведения
		Тип	D, мм
1	чугун НВ	цилинд-	75	2	1,6x0,45	U	500	D — диаметр
2	190	рическая	90	5	2,2 х 0,65	1,5	700	фрезы
3		с ножа-	ПО	4	3x0,9	2,3	700	t — глубина фрезерования 1-ст X Вст
4		ми из Р18	130	7	4,25 х 1,25	3,8	1800
5			150	10	6х 1,8	5	1800
6	сталь	Торцо-	40	1,5	1,6x0,45	0,9	500	длина х шири- на стола Си — длина изделия
7		вая	50	2,5	2,2 х 0,65	1,8	700
8			63	3,5	3x0,9	2,5	700
9			80	4,5	4,25 х 1,25	3,6	1800
10			100	5,5	6х 1,8	5,2	1800	Максимальная
11	чугун НВ	торцовая	80	6,8	3x0,9	2,4	700	масса изделия
12	150	с ножа-	100	5,2	4,25 х 1,25	4	1800	для конкретно-
13		ми из Р18	125	4	6х 1,8	5,6	1800	го стола указа-
14			160	2,2	8,5 х 2,5	8	2200	на в [Табл. 4.4.6]
15			200	1,8	12x3	10	5700
16	сталь	цилинд-	75	6,5	1,6 х 0,45	1,4	500
17		рическая	90	7,5	2,2 х 0,65	2	700	FT — тяговое
18		с ножа-	110	8,5	3x0,9	2,1	700	усилие пере- мещения стола
19		ми из Р18	130	9,5	4,25 х 1,25	4,1	1800
20			150	10	6х 1,8	4,8	1800	с максимальной
21	чугун НВ	цилинд-	50	9	4,25 х 1,25	2,9	1800	нагрузкой,
22	190	рическая	63	8	3x0,9	2,2	700	используется
23		с мел-	50	7	1,6 х 0,45	0,7	500	при главном —
24		КИМ зубом	63	6	2,2 х 0,65	2	700	движении стола
25			50	5	1,6x0,45	0,85	500

 

■ 4.5. Шлифовальные станки

• Методика расчета.

1) Схемы движений в шлифовальных станках (Рисунок 4.5.1).

2) Определение расчетной мощности главного ЭП станка.

Во всех шлифовальных станках главным движением является вращение шлифовального круга.

р                                      х

Рд_Р=—; P_z(n) = С -vj t ^р-Sf -dJJ^p (при шлифовании периферией Пет

круга);

в)                                                                г)

 

а) круглошлифовальный;           б) внутришлифовальный;

в) плоскошлифовальный с прямоугольным столом

г) плоскошлифовальный с круглым столом

1 — обрабатываемая деталь; 2 — шлифовальный круг;

S_o — вертикальная подача;

Sj — продольная подача (в направлении оси шлифовального круга);

S₂ — поперечная подача (подача на глубину резания);

v_K — скорость резания линейная (вращение шлифовального круга — главное движение);

v_n — скорость подачи (движение изделия);

со_к — угловая скорость вращения круга;

(о_и — угловая скорость вращения изделия

Рис. 4.5.1. Схемы движений в шлифовальных станках

Р_/(т) = С_р • vj • t^Xp • B^zp (при шлифовании торцом круга).

_п _ 60 ' ^v k ' *п . 1 гр. :             _          ' ^пном .

^Ином           j ^1и ’ *п                               , лЗ ’

n-d_k                         60v_K-10

где P_z — мощность резания (шлифования), кВт;

v_H — скорость изделия окружная (при круглом шлифовании) или линейная (при плоском шлифовании), м/мин;

В — ширина шлифования, мм;

v_K — скорость резания (окружная скорость круга), м/с;

d_k — диаметр круга, мм;

n_k — скорость вращения круга об/мин;

Скорость резания определяется окружной скоростью круга и находится в пределах от 30 до 50 м/с (редко до 75 м/с).

t — глубина шлифования, мм;

Принимается t = 0,005.. .0,015                         (при чистовом шлифовании),

t = 0,015...0,05                      (при черновом шлифовании).

S] — подача в направлении оси шлифовального круга (продольная или поперечная), мм/об (при вращении детали) или мм/дв.х (при движении стола);

При движении стола принимают:

_с   0,3...0,7 _{о                     ч о} 0,2...0,3 _{D t}

Э! =----------------- В_к (черновое) и S] —--------------------- В_к (чистовое)

дв.х                                      дв.х

В_к — толщина шлифовального круга, мм;

С_р — мощностной коэффициент обрабатываемости материала при шлифовании, отн. ед.

г_р, Х_р, Y_p, q_p, z_p — мощностные показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, вида обработки и инструмента, отн. ед. Для стали и чугуна принимаются по [Таблица 4.5.1].

Режимами резания при шлифовании определяются v_H, м/мин; t, мм; S по [Табл. 4.5.2].

При отсутствии данных можно ориентироваться на следующие показа­тели:

Абразивные круги плоского прямого профиля d_k = 250...750 мм и В_тах = = 75 мм имеют рабочие окружные скорости;

v_K = 50...75 м/с при чистовом (скоростном) шлифовании или

v_K = 30...50 м/с при черновом (обычном) шлифовании.

Таблица 4.5.1 — Мощностные коэффициент, показатели степени при шлифовании

Вид шлифо­вания	Характер шли­фования	Материал шлифо­вального круга	Обраба­тывав- мый матери­ал	Коэффициент, показатели степени
				Ср	гр	хР	YP	Чр	Zp
круглое на­ружное	периферийное	электро­корунд	сталь	1,2	0,75	0,85	0,7	—	—
плоское на прямоуголь­ном столе	периферийное			0,53	0,53	0,8	0,65	0,7	—
	торцом			0,39	0,7	0,5	—	-	0,6
плоское на круглом столе	торцом			3,6	0,3	0,25	-	-	0,3
	торцом	карборунд	чугун	4,03	0,4	0,4	-	-	0,45

 

Таблица 4.5.2 — Режимы резания при шлифовании

Вил шлифо­вания	Характер шлифования	Тип стола	v„ м/мин	t, мм	с ‘-’попер, доли Вк	Дополни­тельные сведения
плоское	черновое перифер.	прямоугольный	8...30	0,015...0,04	0,4...0,7	vn — скорость изделия (при плоском шлифо­вании — линейная, а при круглом — ок­ружная)
	чистовое перифер.		15...20	0,005...0,015	0,2...0,3
	черновое торцом		4...12	0,015...0,04
	чистовое торцом		2...3	0,005...0,01
	черновое торцом	круглый	10...40	0,015...0,03
	чистовое торцом		10...40	0,005
круглое наруж- ное	черновое перифер.		20...30	0,015...0,05	0,3...0,7
	чистовое перифер.		15...55	0,005...0,015	0,25... 0,5

 

• РПЗ-4.5. Шлифовальные станки

Дано’.

Вариант — 25 [Таблица 4.5.3]

Вид шлифования — плоское на прямоугольном столе

Характер шлифования — черновое, периферией круга

Материал шлифовального круга — электрокорунд

Обрабатываемый материал — сталь

Диаметр круга dk = 250 мм, ширина круга В = 20 мм, v_K = 30 м/с Требуется’.

• определить мощность ЭД главного привода

• вычислить требуемое передаточное число (i_n)

• анализ при уменьшении v_H и увеличении dk одновременно Решение.

1) Определяется расчетная мощность и выбирается ЭД привода шлифо­вального круга по каталогу (справочнику)

Р_д =            = — = 27,6 кВт.

^ДР Чет 0,8

При шлифовании периферией круга

P_{z( п)} = С_р • v'^₽ • t^Xp • S^p • dJP = 0,53 • 20^0,53 • O,O2⁰’⁸ • 10⁰’⁶⁵ • 250°’⁷ = 22,1 кВт.

При плоском черновом шлифовании периферией круга на прямоуголь­ном столе изделия из стали по [Таблица 4.5.1] выбираются мощностной ко­эффициент и показатели степени

С_р = 0,53; г_р = 0,53; Х_р = 0,8; Y_p = 0,65; q_p = 0,7.

По [Табл. 4.5.2] принимаются

v_n = 20 м/мин (от 8 до 30 м/мин); t = 0,02 мм (от 0,015 до 0,04 мм);

S] = °’³“ ⁰’⁷ • В = (0,3...0,7) • 20 = (6...14) мм/дв.х. дв.х

Принимается S] = 10 мм/дв.х q_CT = 0,8 (от 0,75 до 0,85)

По [Табл. Д.1] выбирается согласно условия Р_ном> Р_д._РАД

т. АИР180М2УЗ

Рном = 30 кВт

КПД = 91,5%

cos (р = 0,9

Shom = 2,5 %

J = 0,07 кг • м^{[7] [8] [9]}

G= 180 кг

Уровень шума — 82 дБ

К_п = 2,2

^Чпах ~' 3

A-min = 1,9

Ki = 7,5

2) Определяется требуемое передаточное число (i_n)

Рном = 30 кВт пном = 2925 об/мин Режим работы — S1 in = 1,3 Варианты индивидуальных заданий в [Таблице 4.5.3].

Вид

ант	шлифо­ вания	шлифования	изделия	Материал круга	4, мм	Вк, мм	vK, м/с	тельные сведения
1	плоское	чистое тор-	сталь	электро-	250	20	50	dfc — диаметр
2	на прямо-	цом круга		корунд	300	50	60	шлифоваль-
3	угольном				350	40	55	ного круга Вк — толщи- на шлифо- вального
4	столе				400	60	65
5					450	70	70
6	круглое	черновое	сталь	электро-	350	60	30	круга
7	наруж-	периферией		корунд	750	50	35	vK — окруж-
8	нос	круга			400	40	40	ная скорость
9					500	30	30	круга
10					600	20	35
11	плоское	черновое	чугун	карборунд	250	35	40
12	на круг-	торцом круга			750	45	35
13	лом				300	55	30
14	столе				700	65	40
15					600	70	30
16	круглое	чистовое	чугун	Карбо-	300	75	50
17	наруж-	периферией		РУВД	650	70	55
18	ное	круга			350	65	60
19					550	60	65
20					400	55	70
21	плоское	черновое	сталь	Электро-	300	60	40
22	на прямо-	периферией		корунд	350	50	35
23	угольном	круга			400	40	30
24	столе				450	30	40
25					250	20	30

Таблица 4.5.3 — Варианты индивидуальных заданий. «Шлифовальные станки»

Характер

Шлифовальный круг

Материал

Дополни-

 

 

Глава 5

Курсовое проектирование ОУ и ЭП

■ 5.1. Рекомендации по организации выполнения и защиты

---

Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 1206; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!