В работе рассмотрена модернизация привода главного движения радиально-сверлильного станка на базе модели 2К52-1. Спроектирован и разработан привод главного движения с использованием асинхронного двигателя в комплекте с частотным преобразователем. Для расширения диапазона регулирования двигателя применена одна двухступенчатая зубчатая передача. Проведены соответствующие проверочные расчеты и показана целесообразность предложенных технических решений.
Ключевые слова: металлорежущий станок, модернизация, привод, асинхронный двигатель, частотный преобразователь.
В современных условиях повышение производительности достигается главным образом за счет интенсификации процесса резания путем повышения режимов резания [1] с целью наиболее полного использования ресурсов станков по мощности и скорости; режущего инструмента по прочности и стойкости. Другим направлением повышения производительности и эффективности использования металлорежущего оборудования является совершенствование конструкции с целью улучшения его конструктивных и эксплуатационных характеристик. Это может быть достигнуто как за счет разработки новых конструкции станков [2, 3], так и за счет их модернизации.
Разработка и внедрение станков новых конструкции, как правило, связано с большими материальными и временными затратами. Модернизация существующего металлообрабатывающего оборудования позволяет при вложении не очень больших финансовых средств, материальных и трудовых ресурсов добиться существенного экономического эффекта, при этом сроки этих проектов значительно короче.
Цель работы: повышение производительности и эффективности обработки на станке за счет модернизации привода главного движения, позволяющей расширить диапазон регулирования частот вращения и улучшить его характеристики.
Задачи работы: выявление недостатков привода главного движения станка, разработка улучшенного привода с использованием асинхронного двигателя в комплекте с частотным преобразователем.
Вертикально-сверлильные станки предназначены для обработки разнообразных деталей в условиях индивидуального и мелко-серийного производства.
Привод главного движения станка осуществляется от асинхронного двигателя мощностью 1,5 кВт и частотой вращения 1440 об/мин. Коробка скоростей обеспечивает 8 частот вращения в диапазоне 63 до 1600 об/мин со ступенчатым регулированием со знаменателем ряда 1,58. Применяется простая множительная структура 8=4*2.
Ступенчатое регулирование частоты вращения шпинделя [4] не дает возможности применять наиболее эффективной скорости резания в зависимости от конкретных условий обработки - материалов обрабатываемой заготовки и режущего инструмента, а также геометрических параметров инструмента и условии обработки. Это приводит к снижению производительности и эффективности обработки. Кроме того привод из двух передач, одна из которых - блок из 4-х колес является достаточно громоздким и требует изготовление дополнительных валов, зубчатых передач, подшипниковых опор, расточки дополнительных отверстий в корпусных деталях. Наличие большого числа передач приводит к дополнительным потерям на трение и снижению к.п.д. привода, что в свою очередь увеличивает энергетические потери и расход электроэнергии.
Большое значение знаменателя ряда частот вращения - 1,58 приводит к большим погрешностям при выборе экономически целесообразных значений скоростей резания, которые могут достигать значений 29%. Это приводит к существенному снижению производительности и эффективности обработки.
Поэтому в настоящей работе спроектирован и разработан привод главного движения с использованием асинхронного двигателя в комплекте с частотным преобразователем [5], позволяющим обеспечить бесступенчатое регулирование частоты вращения двигателя в широком диапазоне. Для расширения диапазона регулирования двигателя применяется одна двухступенчатая зубчатая передача с суммарным числом зубьев 120 и передаточными числами 1/4 (21/84) и 2/1 (70/35).
Регулирование частоты вращения двигателя осуществляется в диапазоне 1390-160об/мин. При этом частота тока меняется от 50 до 6 Гц.
Для сохранения крутящего момента двигателя при уменьшении частоты вращения применяется принудительное охлаждения с помощью серво вентилятора, встроенного в двигатель.
В конструкции использован электродвигатель BN90 LA4 мощностью 1,5 кВт и частотой вращения 1390об/мин призводства фирмы Bonfiglioli (Италия) с встроенным сервовентилятором и частотный преобразователь Active 401-1 призводства фирмы Vectron Германия.
Такое решение позволяет увеличить диапазон регулирования частот вращения от 20 до 2800 об/мин, при этом регулирование частот вращения производится практически бесступенчато.
В работе выполнены необходимые проектно-конструкторские и проверочные расчеты элементов привода.
Анализ экономической эффективности разработки подтвердил целесообразность предложенных технических решений.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова.4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. Т. 1, 656 с.
2. Детали и механизмы металлорежущих станков/ Д.Н. Решетов [идр.]. М.: Машиностроение, 1972. Т.1, 664 с.
3. Расчет, моделирование и конструирование оборудования с компьютерным управлением : метод. указания / сост. Бундур М.С., Прокопенко В.А., Петков ПП, Пелевин НА. СПб.: Изд-во Политехи. ун-та, 2013. 41 с.
4. Металлорежущие станки. Учебник для машиностроительных вузов / Под ред. В.Э. Пуша. М.: Машиностроение, 1985.256 с.
5. М.С. Бундур, ПП Петков. Применение частотных преобразователей в приводах главного движения металлорежущих станков // Конструктор- Машиностроитель, март 2008. С. 20-22.
Сведения об авторах: Петков Петр Петров, к.т.н., доц., mmfgak@mail.ru, Веденина Алена Игоревна, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Не упустите возможность быть в курсе последних технологических новинок и инженерных трендов! Подпишитесь на наш Telegram-канал "Инженерное дело" и получайте первыми увлекательные статьи
и другие эксклюзивные материалы.Наш Telegram-канал: Инженерное дело
