Кафедра Механико-технологических дисциплин

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РЯЗАНСКИЙ ИНСТИТУТ (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.С. Черномырдина

Кафедра Механико-технологических дисциплин

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К

ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

«Регулируемые приводы главного движения станков»

для студентов заочной формы обучения

инженерно-технических специальностей

и направлений бакалавриата

Аудиторная контрольная работа

Рязань 2012

УДК

Металлорежущие станки: Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно-технических специальностей и направлений бакалавриата. Аудиторная контрольная работа «Регулируемые приводы главного движения станков». Терехова О.А., Марголит Р.Б. Под ред. Гнидо В.Ф. Рязань: РИ(ф)МГОУ, - 17 с.

Приведены теоретические сведения о нерегулируемых и регулируемых приводах главного движения металлорежущих станков и особенностях регулируемых приводов, контрольные задания, пример решения задания с использованием ЭВМ, справочные данные, необходимые для выполнения контрольной работы.

Печатается по решению методического совета Рязанского института (филиала) Московского государственного открытого университета имени В.С. Черномырдина.

© Рязанский институт (ф) МГОУ

© О.А. Терехова

© Р.Б.Марголит

1 Указания по оформлению и выполнению контрольной работы

1. Контрольная работа выполняется студентом в тетради, на обложке которой необходимо привести следующие сведения:

Контрольная работа №____по дисциплине «Металлорежущие станки»

студента _____________________ машиностроительного факультета

Ф.И.О.

РИ(ф)МГОУ группы________курса______, шифр __________

Преподаватель________________

Ф.И.О.

2. Вариант, который выполняет студент, определяет преподаватель.

3. Студент делает записи на правых страницах тетради, левые страницы оставлены для замечаний преподавателя и для исправлений и дополнений, выполняемых студентом.

4. Условия задания переписывать полностью.

5. Выполнение задания оформлять согласно приведенному примеру.

6. Полученную силовую характеристику привода вычертить в виде рисунка с соблюдением пропорций по обеим осям.

7. График зависимости предельной глубины от скорости резания вычертить с соблюдением линейной зависимости по вертикальной оси t_пр (мм) и логарифмической зависимости по горизонтальной оси v (м/мин).

8. Выполненная работа сдается по окончанию занятий.

9. Если работа не зачтена при рецензировании, студент обязан устранить замечания во вне аудиторное время и сдать работу на повторное рецензирование.

2 Теоретическая часть

2.1 Характеристики приводов от нерегулируемых и регулируемых асинхронных двигателей

В главных приводах металлорежущих станков в качестве источника вращения шпинделя применяют электрические двигатели, в последнее время все более широкое использование приобретают регулируемые асинхронные. Решающее изменение в этом произошло с появлением электродвигателей с частотным регулированием. Эти двигатели сохранили все положительные стороны асинхронных не регулируемых, а системы управления ими, благодаря прогрессу современной электроники, стали малогабаритными и экономичными. По конструкции двигатели с частотным регулированием отличаются от привычных нерегулируемых асинхронных только независимым приводом вентилятора, который активно охлаждает даже на малых оборотах двигателя.

Переход к регулируемым приводам дает возможность улучшить такие выходные характеристики станков, как производительность, качество выпускаемой продукции, сократить энергопотребление, материалоемкость, трудозатраты изготовления, снизить уровень шума.

Особенно эффективны регулируемые приводы в станках с ЧПУ, когда появляется возможность использовать в работе оптимальные схемы и режимы обработки.

Рассмотрим особенности нерегулируемых и регулируемых двигателей и приводов на их базе. На рисунке 1 по оси абсцисс отложена частота вращения, по оси ординат – мощность и вращающий момент.

Асинхронные нерегулируемые двигатели (АД) работают на номинальной частоте вращения n_ном с примерно постоянными мощностью Р _д и моментом Т, отраженными соответственно на рисунке 1 в районе точек А и В.

Частоты n вращения шпинделя от n_min до n_max получаются путем переключения ступеней в коробках передач. Частота n_max меньше частоты вращения двигателя n_ном за счет редукции между двигателем и коробкой скоростей, чаще всего это ременная передача. Приняв постоянными потери в механизмах привода на разных ступенях (η – кпд привода), имеем для мощности на шпинделе Р_шп = ηР_Д горизонтальную прямую 1, лежащую несколько ниже координаты Р_Д. Вращающий момент на шпинделе Т = (линия 2) уменьшается ступенчато с переключением в коробке скоростей частоты вращения шпинделя от n_min до n_max.

Нужно обратить внимание на одну из не вызванных необходимостью особенностей нерегулируемого привода. Обычно нагрузка на шпинделе 3 при малых скоростях его вращения невелика, а мощность 1 и момент 2 велики. В приводе от АД при малых скоростях резания возникает потенциальная возможность точить с такими чрезмерно большими глубинами резания, реализовать которые в большинстве случаев нет необходимости и возможности. Нет режущих пластин с такими протяженными режущими кромками, при очень большой ширине стружки возникают вибрации.

Иначе выглядит характеристика регулируемого привода. На рисунке 2 показана силовая характеристика асинхронного двигателя с частотным регулированием (АДЧР). Это не точки с рисунка 1, а линии от нуля до n_max.

Предельные значения мощности Р и момента Т на валу двигателя в зависимости от частоты вращения n двигателя имеют три отличающихся друг от друга участка (см. индексы 1, 2 и 3). Участок 1 называют участком работы двигателя с постоянным моментом. Участок 2 – участком работы двигателя с постоянной мощностью. На первом участке от нуля до номинальной частоты n_ном мощность Р₁ возрастает от нуля до своей номинальной величины Р_{ном дв} = Р₂, которая является также максимальной. Вращающий момент Т₁ на этом участке имеет постоянную величину. На втором участке от n_ном до n_1-s1 мощность Р₂ остается постоянной, а момент Т₂ падает. На третьем участке от n_1-s1 до n_max величины мощности Р₃, и момента Т₃ уменьшаются.

Как было отмечено выше, нагрузка на шпинделе станка, характеризуемая мощностью Р_нагр, обычно растет с увеличением частоты вращения. Между силовыми возможностями привода и нагрузкой Р_нагр возникает некоторая гармоничность: мощность Р₁ и нагрузка Р_нагр растут с увеличением частоты вращения. А большие моменты на малых скоростях просто излишни.

Шпиндель станка получает вращение от регулируемого двигателя через редукторную часть привода c передаточным отношением i. На рис. 3 показана правей и выше мощность двигателя Р_дв и левей и ниже мощность на шпинделе Р_ро в зависимости от частоты вращения: Р_ро = ηР_дв; n_{ном ро} = n_{ном дв} / i; n_{макс.ро} = n_{макс.дв} / i, где _. n_ном.дв, n_{ном ро}, n_{макс.дв}, n_{макс.ро} – соответственно номинальные и максимальные частоты вращения двигателя и рабочего органа, которым является шпиндель станка. в связи с редукцией между двигателем и шпинделем. Мощность на шпинделе меньше мощности двигателя в связи с действием коэффициента полезного действия η.