1. Расчет упрощенной нагрузочной диаграммы и тахограммы привода

1.1. Расчет скорости вращения вала двигателя

По заданию известно, что скорость стола в установившихся режимах принимает следующие значения:

• м/с – врезание и выход резца из металла;

• м/с – работа под нагрузкой;

• м/с – скорость обратного хода стола;

• м/с – минимальная скорость обратного хода.

На рисунке 1 показана упрощенная кинематическая схема привода подачи стола продольно-строгального станка.

Рисунок 1. Упрощенная кинематическая схема подачи стола

Из рисунка видно, что скорость стола определяется выражением:

,

где: - скорость перемещения стола, м/с;

- скорость вращения вала двигателя, рад/с;

- передаточное число редуктора;

м - диаметр шестерни.

Т.к. нам известны линейные скорости движения стола, из приведенного соотношения получим расчетное соотношение для угловой скорости вращения вала двигателя:

Подставляя заданные значения рассчитаем требуемые угловые скорости вращения вала двигателя:

• Врезание в металл, выход резца из металла: рад/с;

• Работа под нагрузкой: рад/с;

• Обратный ход: рад/с;

• Обратный ход (минимальная скорость): рад/с;

1.2. Расчет нагрузок на валу двигателя

Усилие подачи стола при резке металла определяется выражением:

,

где - вертикальная составляющая усилия резания, Н;

- усилие резания, Н;

- коэффициент, учитывающий характеристики обрабатываемого металла и инструмента;

- скорость резания, м/с;

- коэффициент трения стола о направляющие;

кг - масса обрабатываемой детали;

кг - масса стола.

Используя данное выражение рассчитаем усилие подачи стола:

Используя данное выражение рассчитаем усилие подачи при скорости врезания в металл:

Рассчитаем усилие подачи стола при холостом ходе на скорости врезания в металл:

Усилие подачи при реверсировании на максимальной скорости:

Усилие подачи при реверсировании на минимальной скорости:

Момент на валу двигателя определяется формулой:

,

где - момент на валу двигателя, ;

м - диаметр шестерни;

- передаточное число механизма;

- К.П.Д. кинематических передач;

- усилие подачи стола, Н.

Используя данное выражение и результаты расчета усилий рассчитаем моменты на валу двигателя во всех режимах работы.

Работа двигателя на скорости врезания в металл, холостой ход:

Работа двигателя на скорости врезания в металл под нагрузкой:

Работа на установившейся скорости :

Реверсирование на скорости :

Реверсирование на скорости :

1.3. Выбор двигателя

Исходя из рассчитанных моментов на валу двигателя, и зная угловые скорости вращения двигателя на всех участках рассчитаем требуемые мощности двигателя на каждом участке:

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Номинальные обороты двигателя должны быть не менее:

об/мин

По большей расчетной мощности и требуемым оборотам выберем двигатель. марки 2ПН315МУХЛ4, паспортные данные данного двигателя приведены в табл.3

Таблица 3. Паспортные данные двигателя 2ПН315МУХЛ4

Параметр	Значение
Номинальная мощность, кВт	150
Номинальный ток якоря, А	390
Номинальное напряжение, В	440
Номинальная частота вращения, об/мин	1550
Номинальный К.П.Д.	0,885
Сопротивление обмотки якоря, Ом	0,027
Сопротивление обмотки добавочных полюсов, Ом	0,014
Сопротивление обмотки возбуждения, Ом	27,1
Момент инерции вала двигателя,	0,5
Перегрузочная способность	2,5

Номинальные обороты двигателя, приведенные к системе СИ:

рад/с,

где об/мин - номинальная частота вращения вала двигателя.

Конструктивная постоянная двигателя определяется выражением:

,

где В - номинальное напряжение двигателя;

А - номинальный ток якоря двигателя;

Ом - сопротивление якорной цепи двигателя;

Ом - сопротивление обмотки якоря;

Ом - сопротивление добавочных полюсов.

Рассчитаем номинальный момент двигателя:

Суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя:

,

где - момент инерции двигателя;

- приведенный к валу момент инерции механизма;

Максимально допустимый момент двигателя составляет 2,5 от момента номинального. Однако по заданию задана система Г-Д и учитывая инерционность всей системы зададимся пусковым (тормозным) моментом составляющим 1,7 от номинального: