Мощность станка и коэффициент полезного действия станка

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРИВОДА СТАНКА. Коэффициент полезного действия (к

Коэффициент полезного действия (к. п. д.) привода станка определяется отношением эффективной мощности резания, необ­ходимой на обработку детали, к общей потребляемой станком мощности при установившемся режиме работы:

где Nэф— эффективная мощность резания;

Nс — мощность, затрачиваемая на преодоление вредных сопротивлений в механизмах станка.

Величина к. п. д. зависит от полезной нагрузки, частоты вра­щения, кинематической схемы привода, конструкции его элемен­тов и качества их изготовления. Так как исполнительные меха­низмы в большинстве случаев приводятся от электродвигателя с помощью промежуточных звеньев передаточного механизма, то полный к. п. д. станка зависит от к. п. д. промежуточных звеньев станка. Для станков с вращательным главным движением при однодвигательном приводе общей к. п. д. станка находится в пределах 0,75—0,85. Величина к. п. д. отдельных кинематиче­ских цепей определяется как произведение к. п. д. промежуточ­ных кинематических пар:

Таким путем подсчитывается к. п. д. привода передачи, когда осуществляется передача полной мощности (если Nэф = 0, то и η = 0, так как никакой полезной работы не совершается). Подсчет к. п. д. отдельных кинематических пар ведется для того же диа­пазона мощностей, что и для всего привода передачи. Величина к. п. д. привода зависит от частоты вращения передачи. При ее увеличении к. п. д. обычно сначала растет, а затем начинает падать. Это связано с тем, что при увеличении скорости увеличи­ваются потери на трение, могут появляться удары в передачах, вибрации, повышение деформации и т. д. Тогда к. п. д. можно определить экспериментально или по эмпирическим формулам. Главным средством повышения к. п. д. привода станка является улучшение смазки передач, применение точных передач, сокра­щение длины кинематических цепей и др.

Величина к. п. д. для цепей подач у станков (где привод глав­ного движения и движение подачи осуществляются от общего электродвигателя) не имеет существенного значения. Это связано с тем, что мощность, используемая на движение подачи по срав­нению с мощностью, затрачиваемой на привод главного движения, невелика и составляет в универсальных станках 2—3%.

Дата добавления: 2014-01-11 ; Просмотров: 1220 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Коэффициент полезного действия станка

КПД станка (ηст) показывает, какая часть потребляемой мощности используется на полезную работу – резание и равен произведению КПДэлементов кинематической цепи, участвующих в передаче движения от электродвигателя до шпинделя (потери мощности в механизме подач учитываются отдельным коэффициентом), КПД станка рассчитывается по формуле:

,

где η1– КПД ременной передачи, η1 = 0,97

η2– КПД пары зубчатых передач, η2 = 0,98;

η3– КПД подшипников качения, η3 = 0,995;

η4–КПД подшипников скольжения, η4 = 0,985;

a,b,c,d– соответственно количество элементов в кинематической цепи, по которой осуществляется главное движение;

k– коэффициент, учитывающий потери мощности в механизме подач. Для токарных станков k = 0,96.

Пример:

На задней ступени участвуют следующие кинематические пары:

1. Клиноременная передача (3 ремня)

2.В коробке скоростей 3 зубчатых пары, 9 подшипников качения и1 подшипник скольжения.

ηст. = 0,97 3 0,98 3 0,995 9 0,96 = 0,91 0,94 0,96 0,985 0,96 = 0,825

Крутящий момент

В процессе резания необходимо сохранить условие:

где Мщп.– крутящий момент на шпинделе, кГм;

Мрез.– крутящий момент, необходимый для осуществления процесса резания при заданных режимах, кГм.

Крутящий момент на шпинделе для каждой ступени определяется в зависимостиот числа оборотов шпинделя (nшп.), числа оборотов электродвигателя (nэд.), его мощности(N, кВт),КПД станка (ηст.).

, кГм;

где Мэд.– крутящий момент на валу электродвигателя, кГм;

где nэд.– число оборотов вала электродвигателя, об/мин.

При положении рукояток в коробке скоростей Д–3, Ж–1, Е–1 передаточное отношение от электродвигателя до шпинделя составит

Продольная подача

Величина продольной подачи рассчитывается по уравнению

где iобщ.–общее передаточное отношение механизмов от шпинделя до

z–число зубьев реечной шестерни;

m–модуль реечной шестерни;

π·m·z–длина делительной окружности реечной шестерни.

В кинематической цепи от шпинделя до реечной шестерни участвуют следующие механизмы: трензель (тр.), гитара смешенных шестерен (гит.), коробка подач (к.п.), механизм фартука суппорта(ф.), реечная пара.

Изменение величины подачи осуществляется за счет изменения передаточных отношений ступеней коробки передач. Передаточные отношения остальных механизмов, в т.ч. и гитары, остаются постоянными.

Пример:

Рассчитать продольную подачу при положении шестерён и рукояток в коробке передач: А–1, Б–1, В–5.

iтр. =

или с промежуточной шестернёй ;

iгит. =

iк.п. =

iфартука, включая постоянные шестерни блокировочного механизма (рукоятка Г):

iф. =

Длина делительной окружности реечной шестерни

где m–модель реечной шестерни, равней 3 мм;

z– число зубьев реечной шестерни, равное 14.

Следовательно, для заданного положения настройки коробки передач

Поперечная подача

Перемещение поперечных салазок суппорта Sпоп.осуществляется при помощи винтовой пары, винт которой кинематически связан со шпинделем станка.

Расчет подачи производится по уравнению:

где iобщ.–общеее передаточное отношение механизмов от шпинделя до винта поперечной подачи;

tв.п.– шагвинта поперечной подачи, мм.

В кинематической цепи участвуют механизмы трензеля, гитары, коробки подач, фартука и винтовой пары.

Величина подачи изменяется за счет коробки подач, передаточные отношения остальных механизмов остается постоянными.

Пример:

Рассчитать поперечную подачу при положении шестерён и рукояток в коробке подеч: А–1, Б–1, В–5.

iтр. =

или с промежуточной шестернёй ;

iгит. =

iк.п. =

iф. =

Шаг винта поперечной подачи tв.п. = 5мм.

Следовательно, для заданного положения шестерен и рукоятоккоробки подач

Метрическая резьба.

где tх.в.– шаг ходового винта станка, мм;

tн.р.– шаг нарезаемой резьбы, мм.

Пример:

Рассчитать шаг метрической резьбы при положении шестерён и рукояток коробки подач: А–2, Б–1,В–5.

Сменные шестерни гитары 48–127–110–44.

Дюймовый шаг винта выражаем в миллиметрах:

tх.в.

tн.р. = iтр.·iгит.·iк.п.·tх.в. =

Дюймовая резьба

Определить число ниток при нарезании дюймовой резьбы (Кн.р.).

Положение рукояток коробки подач: А–2, Б–1, В–1.

Сменные шестерни гитары: 24–127–48.

tн.р. =

tх.в. =

Значения tн.р. и tх.в. подставляем в уравнение кинематическойцепи:

=iтр.·iгит.·iк.п.·

После преобразования и сокращения

Кх.в. = 2 витка на 1 дюйм.

нитки на 1 дюйм.

Расчёт вести в простых дробях.

Содержание отчета

В отчет должны быть включены: цель работы, расчёты (согласно заданного варианта) крутящего момента,продольной подачи,поперечной подачи,метрической и дюймовой резьбы.

Контрольные вопросы

1. На примере кинематической схемы рассказать устройство основных узлов токарно-винторезного (или др. заданного) станка.

2. Объяснить принцип расчёта крутящего момента.

3. Объяснить принцип расчёта продольной подачи.

4. Объяснить принцип расчёта поперечной подачи.

5. Объяснить принцип расчёта метрической и дюймовой резьбы.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 1819 ;

Источник

КПД электродвигателя

КПД и мощность электродвигателя

КПД и мощность — это то, на что в первую очередь стоит обратить внимание при выборе асинхронного электродвигателя АИР. Суть работы любого эл двигателя заключается в том, что электрическая энергия, с сопутствующими преобразованию потерями, превращается в механическую. Чем меньше потери при протекании данного процесса, тем выше его КПД и тем эффективнее эл двигатель.
Но, при всей важности коэффициента полезного действия, не стоит забывать о мощности мотора. Ведь даже при чрезвычайно высоком КПД и выдаваемой им мощности может быть недостаточно для решения необходимых вам задач. Поэтому при покупке очень важно знать не только, чему равен КПД электродвигателя, но и какую полезную мощность он сможет выдать на своем валу. Оба эти значения должны быть указаны производителем. Порой бывает и такое, что нет доступа к паспорту мотора (например, если вы покупаете его “с рук”, что крайне не рекомендуется делать) и приходится самостоятельно вычислять столь важные параметры.
Для начала стоит определить: что такое коэффициент полезного действия, или попросту КПД. И так, это отношение полезной работы к затраченной энергии.

Определение КПД электродвигателя

Получается, для того чтобы определить этот параметр необходимо сравнить выдаваемую им энергию с энергией, необходимой ему чтобы функционировать. Вычисляется КПД с помощью выражения:

η=P2/P1
где η — КПД

P2- полезная механическая мощность электромотора, Вт
P1- потребляемая двигателем электрическая мощность, Вт;

Коэффициент полезного действия это величина, находящаяся в диапазоне от 0 до 1, чем ближе ее значение к единице, тем лучше. Соответственно, если КПД имеет значение 0,95 — это показывает, что 95 процентов электрической энергии будут преобразованы им в механическую и лишь 5 процентов составят потери. Стоит отметить, что КПД не является постоянной величиной, он может меняться в зависимости от нагрузки, а своего максимума он достигает при нагрузках в районе 80 процентов от номинальной мощности, то есть от той, которую заявил производитель мотора. Современные асинхронные электродвигатели имеют номинальный КПД (заявленные производителем) 0,75 — 0,95.
Потери при работе двигателя в основном обусловлены нагревом мотора (часть потребляемой энергии выделяется в виде тепловой энергии), реактивными токами, трением подшипников и другими негативными факторами.
Под мощностью мотора понимают механическую мощь, которую он выдает на своем валу. В целом же мощность — это параметр, который показывает, какую работу совершает механизм за определенную единицу времени.

КПД электродвигателя это очень важный параметр определяющий, прежде всего эффективность использования энергоресурсов предприятия . Как известно КПД электродвигателя значительно снижается после его ремонта, об этом мы писали в этой статье. При уменьшении коэффициента полезного действия будут соответственно увеличены потери электроэнергии. В последнее время набирают популярность энергоэффективные электродвигатели разных производителей, в России популярны моторы производства ОАО «Владимирский электромоторный завод». Любые асинхронные электродвигатели представлены в каталоге продукции. Дополнительную полезную информацию Вы можете посмотреть в каталоге статей.

Источник

общей тягой 3, длину которой можно регулировать гайкой 2, устанавливая тем са­мым необходимый зазор между колодками и шкивом 7 для холостого положения. В процессе торможения колодки стягиваются тягой 4 от приводного механизма 5. Ленточный тормоз (рисунок 27, 6} работает по тому же принципу, что и колодоч­ный. Приводным механизмом здесь является электромагнит или соленоид 1. мно­годисковый тормоз (рисунок 27, в) работает следующим образом. На приводном валу расположены две многодисковые фрикционные муфты: муфта 1 привода и тормозная муфта 4. Скользящая между ними на шпонке фасонная втулка 3 в мо­мент пуска перемещается влево и своей конической поверхностью поворачивает рычаги 2, которые перемещают нажимной диск муфты 1 влево и включают ее. При перемещении втулки 3 вправо включается тормозная муфта 4, а приводная муфта выключается.

КРИВОШИПНО-КУЛИСНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Кривошипно-кулисные механизмы применяют для преобразования враща­тельного движения в прямолинейное возвратно-поступательное.

Кривошипный привод (рисунок 28, а) работает следующим образом. От вращающегося кривошипного диска 1 с ради-ально-подвижным пальцем 2 движение через раздвижной шатун 3, качающийся рычаг с зуб­чатым сектором 4 передается круглой рейке 5, закрепленной на шпинделе 6. за счет радиаль­ного перемещения пальца 2 можно регулиро­вать величину хода шпинделя 6, а изменением длины шатуна 3 – крайние положения инстру­мента, закрепленного в шпинделе. Кривошип­ный привод применяется, например, в зубодол-бежных станках.

Кулисный привод. Кривошипное зубчатое колесо 1 (рисунок 28, б) получает вращение и через палец 2 сообщает качательное движение рычагу 3, который шарнирно связан с ползуном 4, совершающим возвратно-поступательное движение. Величину хода ползуна 4 регулируют изменением по­ложения пальца 2 на зубчатом колесе 1.

Кулисный привод находит широкое применение в долбежных и поперечно-строгальных станках. Он обеспечивает хорошую плавность движения рабочего ор­гана станка, однако имеет неравномерную скорость рабочего хода и постоянное соотношение между временем рабочего и холостого ходов.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРИВОДА СТАНКА

КПД привода станка определяется отношением эффективной мощности реза­ния, необходимой на обработку детали, к общей потребляемой станком мощности при установившемся режиме работы:

где Мэф — эффективная мощность резания; Nc — мощность, затрачиваемая на пре­одоление вредных сопротивлений в механизмах станка.

Величина КПД зависит от полезной нагрузки, частоты вращения, кинематиче­ской схемы привода, конструкции его элементов и качества их изготовления. Так как исполнительные механизмы в большинстве случаев приводятся в движение от электродвигателя с помощью промежуточных звеньев передаточного механизма, то полный КПД станка зависит от промежуточных звеньев станка. Для станков с вращательным главным движением при однодвигательном приводе общий КПД станка находится в пределах 0,75-0,85. Величину КПД отдельных кинематических цепей определяют как произведение КПД промежуточных кинематических пар

Так подсчитывается КПД привода передачи, когда осуществляется передача полной мощности (если Кэф=0, то и т/Ю, так как не какой полезной работы не со­вершается). Подсчет КПД отдельных кинематических пар ведут для того же диапа­зона мощностей, что и для всего привода передачи. Величина КПД привода зави­сит от частоты вращения передачи. При ее увеличении КПД обычно сначала уве­личивается, а затем начинает уменьшаться. Это связано с тем, при увеличении ско­рости увеличиваются потери на трение, могут появляться удары в передачах, виб­рации, повышение деформации и т. д. Тогда КПД можно определить эксперимен­тально или по эмпирическим формулам. Главным средством повышения КПД привода станка является улучшение смазки передач, применение точных передач, сокращение длины кинематических цепей и др.

Величина КПД для цепей подач у станков, где привод главного движения и движения подачи осуществляются от общего электродвигателя, не имеет сущест­венного значения. Это связано с тем, что мощность, используемая на движение по­дачи по сравнению с мощностью, затрачиваемой на привод главного движения, не­велика и составляет в универсальных станках 2-3%.

АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

Подавляющее большинство металлорежущих станков приводится в движение асинхронными электродвигателями трехфазного тока. Они отличаются простотой, надежностью и малой стоимостью.

Конструктивные формы асинхронных электродвигателей определяются спо­собом их крепления и формой защиты от воздействия окружающей среды. Элек­тродвигатель нормального исполнения на лапах показан на рисунке 29, а. Широко применяют фланцевые электродвигатели (рисунок 29, б) для горизонтальной и вер­тикальной установок. Пример встроенного электродвигателя приведен на рисунке 30. В этом случае валом электродвигателя служит один из валов станка (часто шпиндель).

Применяемые в станках электродвигатели имеют различные формы защиты от воздействия окружающей среды. Для предот­вращения внутрь электродвигателя посторон­них предметов, а также для соблюдения техни­ки безопасности электродвигатели имеют ре­шетки. У некоторых электродвигателей делают вентиляционные отверстия, обращенные к низу или расположенные в вертикальных плоско­стях, для защиты от попадания жидкости. Ряд

электродвигателей изготавливают без вентиляционных отверстий, т. е. закрытыми. Однако они имеют тот недостаток, что вследствие плохого охлаждения их мощ­ность значительно меньше, чем мощность электродвигателей с защитными устрой­ствами таких же размеров. Выпускают закрытые обдуваемые электродвигатели, у которых имеется наружный вентилятор, закрытый клапаном, прикрывающий конец вала электродвигателя, противоположный шкиву. Обдуваемые электродвигатели наиболее часто применяют в станках.

Рисунок 30. Встроенный электродвигатель шлифовального станка

Электродвигатели рассчитаны на напряжение 127, 220 и 380 В. один и тот же электродвигатель можно включать в сети с разными напряжениями, отличающи­мися в л/3 раз, например, в сети с напряжением 127 и 220, 220 и 380 В. При этом для меньшего из этих двух напряжений статор электродвигателя включают треугольником, для большего – звездой. Ток в фазовых обмотках электродвигателя в обоих случаях будет при таком включении один и тот же. Кроме того, выпускают электродвигатель на 500 В. Обмотка статора электродвигателей для напряжения 500 В включается на постоянное соединение звездой.

Рисунок 31. Электрошпиндель на подшипниках качения:

1 – пакет статорного железа; 2 – задний щит; 3 – обмотка статора; 4 – пакет жести ротора; 5 – корпус; 6 –

передний щит; 7 – шпиндель

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором выпускают с номинальной мощностью 0,6-100 кВт на синхронные частоты вращения 600, 700, 1000, 1500, 3000 об/мин. Частоту вращения асинхронного электродвигателя можно повысить, увеличив частоту переменного тока. При шлифовании отверстий малого

диаметра для получения необходимой скорости резания нужны очень высокие час­тоты вращения шлифовальных шпинделей. Например, при шлифовании кругом диаметром до 3 мм со скоростью 30 м/с частота вращения шпинделя должна быть равна 200 000 об/мин. Для этих целей часто применяют так называемые электро­шпиндели (рисунок 31). Электрошпиндель представляет собой шлифовальный шпиндель с встроенным асинхронным короткозамкнутым электродвигателем по­вышенной частоты. Широко используют электродвигатели на подшипниках с воз­душной смазкой.

Механическая характеристика электродвигателя – это зависимость частоты вращения п от момента М на его валу

Электродвигатели бывают с мягкой, жесткой и абсолютно жесткой механиче­ской характеристикой. У электродвигателей с мягкой характеристикой изменение момента вызывает значительное изменение частоты вращения его вала. Если это изменение не влечет за собой заметного изменения частоты вращения, характери­стика называется жесткой. При абсолютно жесткой характеристике частота вра­щения электродвигателя не зависит от нагрузки.

Механическая характеристика электродвигателя характеризуется скольжением s, которое выражает относительное снижение частоты вращения электродвигателя при переходе от холостого хода (М=0) к наибольшей (критической) нагрузке (М=МК):

где п0 – скорость вращения магнитного поля (синхронная частота вращения элек­тродвигателя), 1/с и об/мин; п – частота вращения ротора (асинхронная).

Скольжение электродвигателя выражается в процентах или долях единицы.

Момент асинхронного электродвигателя приближенно может быть определен по формуле

где Мк – критический (наибольший нагрузочный) момент электродвигателя; sk – критическое скольжение, соответствующее моменту Мк.

На рисунке 32 показаны механические ха­рактеристики асинхронного электродвигателя, построенные по формуле крутящего момента. При п=п0 момент М=0. Этот случай синхрон­ного вращения соответствует идеальному хо­лостому ходу машины. В первый момент пуска электродвигателя, когда ротор еще неподви­жен и s=l, электродвигатель развивает пуско­вой (начальный) момент Мп, который больше номинального момента Мн. Значения Мк и sk определяют критическую точку (максимум) механической характеристики.