Мощность станка и коэффициент полезного действия

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.