Исследование затрат мощности на холостой ход в приводе механизма резания станка Unimat 23 EL
Принципы увеличения производительности деревообрабатывающего оборудования и требования к качеству обработки. Обоснование необходимости применения высоких частот вращения инструмента, особенно для фрезерного инструмента. Потери мощности на холостой ход.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.11.2018 |
| Размер файла | 332,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Исследование затрат мощности на холостой ход в приводе механизма резания станка Unimat 23 EL
Современные дереворежущие станки являются высокопроизводительным оборудованием. Увеличение производительности деревообрабатывающего оборудования и требования высокого качества обработки предопределяют применение высоких частот вращения инструмента, особенно для фрезерного инструмента. Однако, увеличение частоты вращения инструмента и промежуточных звеньев кинематической цепи ведет к увеличению затрат мощности, не связанных с резанием.
Мощность, расходуемая приводом резания на обработку заготовки, включает в себя мощность на резание и мощность холостого хода. Мощность холостого хода - мощность, затрачиваемая источником энергии на вращение привода при отсутствии полезной нагрузки. Эта мощность затрачивается на работу сил трения в опорах и уплотнениях механизмов привода, аэродинамические потери и т.п. [1].
Целью работы является исследование потерь мощности на холостой ход при изменении частоты вращения привода механизма резания, а также установление возможности применения формул для расчета мощности холостого хода, полученных для металлорежущих станков.
Основная часть. Для определения затрат мощности на холостой ход в литературе [1] приведена следующая формула
(1)
производительность деревообрабатывающий мощность холостой
где kм - коэффициент, характеризующий конструкцию элементов привода и качество изготовления, принимаемый равным 3…6; меньшие значения соответствуют более простым, а большие - более сложным схемам
dшп - диаметр шпинделя в передней опоре, мм;
kшп - коэффициент, учитывающий дополнительные потери в шпиндельном узле, при подшипниках качения принимается 1,5.
Следует также дополнительно учитывать потери холостого хода в ременных передачах [1]. Для зубчато-ременной передачи потери мощности определяются по формуле
(2)
где Vр - скорость ремня в м1с;
d1, d2 - диаметры шкивов в мм;
Сор - коэффициент, определяемый по формуле
, (3)
где b-ширина ремня, мм;
k3 и k4 - коэффициенты, зависящие от модуля ремня.
Результаты расчета величины мощности холостого хода в диапазоне частот вращения шпинделя от 3000 до 9000 мин-1 представлены в таблице 1.
Для проведения практических исследований использована экспериментальная установка на базе четырехстороннего продольно-фрезерного станка Unimat 23 EL (рисунок 1). Технические характеристики установки представлены в таблице 1.
Таблица 1. Техническая характеристика Unimat 23 EL
|
№ |
Параметры |
Значение |
|
|
1 |
Суммарная установленная мощность двигателей, кВт |
40 |
|
|
2 |
Скорость подачи, м/мин |
6-36 |
|
|
3 |
Рабочее давление в пневмосистеме, бар |
6 |
|
|
4 |
Мин/макс. ширина обрабатываемого материала, мм |
20/230 |
|
|
5 |
Мин/макс. высота обрабатываемого материала, мм |
8/130 |
Управлением приводами, сбор данных и вычисления выполняются с использованием стандартного компьютера и программного обеспечивания COMBIVIS5.
Затраты мощности на холостой ход определялись для правого вертикального шпинделя, частота которого регулировалась с помощью частотного преобразователя. Для исключения проскальзывания в приводе применена зубчатая ременная передача. Закрепление инструмента производится с помощью системы HSK.
Рис. 1. Экспериментальная установка на базе четырехстороннего продольно-фрезерного станка Unimat 23 EL
При выполнении экспериментальной части работ выполнено две серии опытов. В первой измерения затрат мощности на холостой ход проводились без режущего инструмента, во второй серии на шпинделе устанавливалась фреза диметром 125 мм, шириной 200 мм и четырьмя ножами.
Полученные результаты приведены в таблице 2 и 3.
Таблица 2. Результаты расчетов мощности холостого хода для различных частот вращения шпинделя
|
Частота вращения шпинделя, мин-1 |
Скорость ремня , м/с |
Коэффициент |
Мощность холостого хода зубчатоременной передачи , кВт |
Мощность холостого хода шпинделя , кВт |
Полная мощность холостого хода привода, кВт |
|
|
3000 |
14,1 |
96 |
0,2 |
0,7 |
0,9 |
|
|
4500 |
21,2 |
109 |
0,3 |
1,0 |
1,3 |
|
|
6000 |
28,3 |
122 |
0,5 |
1,4 |
1,9 |
|
|
7500 |
35,3 |
135 |
0,7 |
1,7 |
2,4 |
|
|
9000 |
42,4 |
148 |
0,9 |
2,0 |
2,9 |
Таблица 3. Результаты измерений мощности холостого хода
|
Частота вращения шпинделя, мин-1 |
Мощность холостого хода привода без фрезы, Рх1, кВт |
Мощность холостого хода привода с фрезой, Рх2, кВт |
|
|
3000 |
0,23 |
0,23 |
|
|
4500 |
0,45 |
0,47 |
|
|
6000 |
0,69 |
0,74 |
|
|
7500 |
1,04 |
1,15 |
|
|
9000 |
1,38 |
1,61 |
Для наглядного сравнения на рисунке 2 приведены графики изменения затрат мощности на холостой ход от частоты вращения, полученные по результатам расчета и экспериментов первой серии.
Рис. 2. Сравнительные результаты работы
Очевидно, что в рассматриваемом диапазоне частот вращения значения мощности холостого хода, полученные в результате расчета и экспериментальным путем существенно различаются. Поэтому применение существующих формул и коэффициентов, в них входящих, для расчета потерь мощности в современных быстроходных узлах деревообрабатывающих станков не корректно. Согласно полученным экспериментальным данным, затраты мощности на холостой ход привода механизма резания довольно существенны и с увеличением частоты вращения растут по зависимости близкой к линейной. При частоте 9000 мин-1 мощность холостого хода составила 18,4% от номинальной мощности двигателя.
Наличие режущего инструмента также влияет на затраты мощности холостого хода. На рисунке 3 представлен график прироста мощности холостого хода (ДР=Рх2-Рх1) от наличия режущего инструмента на шпинделе при разных частотах вращения.
Рис. 3. Прирост мощности холостого хода
Согласно графика, прирост мощности холостого хода увеличивается с ростом частоты вращения шпинделя по криволинейной зависимости близкой к кубической параболе. В общем балансе потерь затраты мощности холостого хода, связанные с наличием фрезерного инструмента, составили 14,3%.
Величина мощности холостого хода в быстроходных приводах достаточно существенна и растет с увеличением частоты вращения. В представленных исследованиях затраты мощности на холостой ход при 9000 мин-1 составили 18,4% от номинальной мощности электродвигателя. Эти потери должны быть учтены при проектировании приводов быстроходных дереворежущих станков и назначении режимов резания.
Существующие формулы для расчета мощности холостого хода разработаны для металлорежущих станков и их применение при расчетах современных быстроходных узлов деревообрабатывающих станков дает значительно завышенные результаты. Для заданных условий эксперимента увеличение мощности холостого хода при установке фрезерного инструмента начинает заметно проявляться, начиная с 3000 мин-1 и с увеличением частоты вращения растет по криволинейной зависимости, близкой к кубической параболе.
Литература
1. Кучер, И.М. Металлорежущие станки / И.М. Кучер. - Машиностроение, 1969 - 720 с.
2. Unimat 23 E, Unimat 23 EL, Hydromat 23/2000, Hydromat 23 C /1000: руководство по эксплуатации.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Устройство, состав и работа фрезерного станка и его составных частей. Предельные расчетные диаметры фрез. Выбор режимов резания. Расчет скоростей резания. Ряд частот вращения шпинделя. Определение мощности электродвигателя. Кинематическая схема привода.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 20.01.2013Процесс торцевого фрезерования на вертикально-фрезерном станке, оптимальные значения подачи, скорости резания. Ограничения по кинематике станка, стойкости инструмента, мощности привода его главного движения. Целевая функция - производительность обработки.
контрольная работа [134,0 K], добавлен 24.05.2012Рассмотрение особенностей модернизации деревообрабатывающего продольно-фрезерного станка. Расчет высоты снимаемого слоя по мощности механизма резания. Расчет припуска на обработку для выбранной заготовки. Оценка нормирования времени изготовления детали.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 27.10.2017Определение длины рабочего хода головки, стойкость инструмента наладки. Расчет скорости резания, частоты вращения ведущего вала, минутной подачи. Основное время обработки для каждой головки. Определение осевой силы и мощности резания инструмента.
контрольная работа [47,7 K], добавлен 27.06.2013Исследование методов оптимизации процесса резания с учетом ограничения по кинематике и мощности привода главного движения станка, по периоду стойкости инструмента. Определение скорости, подачи резания и мощности фрезерования плоскости торцевой фрезой.
контрольная работа [435,6 K], добавлен 24.05.2012Характеристика и классификация станка ЦА-2А диленно-реечного с ролико-дисковой подачей, предназначенного для продольной распиловки досок и брусков толщиной от 10 до 80 мм. Расчет сил и мощности резания, потерь мощности в элементах кинематической цепи.
курсовая работа [503,0 K], добавлен 08.05.2011Расчет режима резания при точении аналитическим методом для заданных условий обработки: размер заготовки, обоснование инструмента, выбор оборудования. Стойкость режущего инструмента и сила резания при резьбонарезании. Срезаемый слой при нарезании резьбы.
контрольная работа [3,7 M], добавлен 25.06.2014Табличный метод расчета режимов резания при точении, сверлении и фрезеровании. Выбор марки инструментального материала и геометрических параметров режущей части инструмента. Расчет скорости резания, мощности электродвигателя станка, машинного времени.
курсовая работа [893,5 K], добавлен 12.01.2014Описание конструкции станка с гусеничной подачей, предназначенного для продольной распиловки досок, брусков и щитов. Рассмотрение свойств станочного инструмента. Подготовка пил к работе. Расчет режимов резания. Разработка кинематической схемы станка.
курсовая работа [432,4 K], добавлен 13.07.2015Технология получения деталей из дерева с помощью круглопильных станков. Выбор типового инструмента и определение его основных параметров. Расчет и анализ предельных режимов обработки (скорости подачи, мощности и фактических сил резания), механизма подачи.
курсовая работа [456,8 K], добавлен 02.12.2010Обработка детали на токарно-винторезном станке. Выбор типа, геометрии инструмента для резания металла, расчет наибольшей технологической подачи. Скорость резания и назначение числа оборотов. Проверка по мощности станка. Мощность, затрачиваемая на резание.
контрольная работа [239,2 K], добавлен 24.11.2012Назначение и типы фрезерных станков. Движения в вертикально-фрезерном станке. Предельные частоты вращения шпинделя. Эффективная мощность станка. Состояние поверхности заготовки. Построение структурной сетки и графика частот вращения. Расчет чисел зубьев.
курсовая работа [141,0 K], добавлен 25.03.2012Технология сверления деталей из древесины. Требования к качеству обработанной поверхности. Принцип действия сверлильно-пазовального станка. Обоснование линейных и угловых параметров режущего инструмента. Кинематический расчет механизмов резания и подачи.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.05.2014Технологические возможности горизонтально-расточного станка 2654, способы крепления заготовки и инструмента, устройство и принцип его действия. Кинематический расчет количества зубьев, частот вращения каждой ступени, построение графика частот вращения.
курсовая работа [7,2 M], добавлен 05.04.2010Поиск собственных частот элементов вертикально-фрезерного и токарного станков и резонансных амплитуд. Расчет силы резания, частоты вращения. Жесткость элементов токарного станка. Выбор и расчет необходимых коэффициентов. Корректировка скорости резания.
отчет по практике [87,5 K], добавлен 12.10.2009Увеличение срока эксплуатации инструмента в результате применения методов химико-термической обработки. Исследование влияния технологических параметров диффузионного упрочнения на микроструктуру, фазовый состав, свойства поверхностного слоя инструмента.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 09.10.2012Этапы выбора наивыгоднейшего режима резания. Выбор типа резца, его основных размеров. Проверка выбранного режима резания по крутящему моменту (мощности) на шпинделе станка. Определение коэффициента загрузки станка по мощности (крутящему моменту).
курсовая работа [1010,5 K], добавлен 03.04.2011Обработка детали на вертикально-фрезерном станке 6Р12 концевой фрезой с цилиндрическим хвостовиком. Методы оптимизации процесса резания с учетом ограничения по периоду стойкости инструмента, кинематике и мощности привода главного движения станка.
курсовая работа [146,9 K], добавлен 19.07.2009Стойкость инструмента как способность режущего материала сохранять работоспособными свои контактные поверхности. Знакомство с особенностями влияния геометрических параметров инструмента на период стойкости скорость резания. Анализ прерывистого резания.
презентация [252,1 K], добавлен 29.09.2013Рациональная схема механизма коробки скоростей фрезерного станка. Конструкция узлов привода главного движения. Расчет крутящих моментов и мощности, выбор электродвигателя. Обеспечение технологичности изготовления деталей и сборки проектируемых узлов.
курсовая работа [594,0 K], добавлен 14.10.2012
