2.2 Определение мощности электродвигателей коробок скоростей и подач

Правильный выбор требуемой мощности приводного электродвигателя имеет большое значение при проектировании коробок скоростей и подач. Действительно, при недостаточной мощности двигателя машины и механизмы не могут быть полностью использованы, а при перегрузках электродвигатель может выйти из строя. Слишком большая мощность электродвигателя влечет за собой систематическую его недогрузку, что вызывает омертвление средств, вложенных в электродвигатели, электрическую силовую сеть и заводские подстанции.

Вследствие недогрузки электродвигателей понижается их КПД и соsφ (φ - угол сдвига фаз между векторами тока и э. д. с. ротора). Понижение КПД приводит к непроизводительному расходу энергии.

Поэтому номинальная мощность электродвигателя, работающего продолжительно с постоянной нагрузкой, должна равняться . мощности, необходимой для работы машин и механизмов.

Требуемая номинальная мощность N′_дв на валу электродвигателя может быть определена из зависимости (1), где общий КПД привода подсчитывается по зависимости (3), тогда

В зависимости от заданных параметров электрической сети и режима нагрузки привода (непрерывный, повторно-кратковременный или кратковременный) номинальная мощность двигателя должна быть принята:

при непрерывном режиме работы

при повторно-кратковременном режиме работы

где - допустимая мощность двигателя при заданной относительной продолжительности включения ПВ%;

- номинальная мощность того же двигателя при непрерывном режиме работы.

Для повторно-кратковременного режима работы рекомендуются двигатели с повышенным пусковым моментом или крановые. Относительная продолжительность включения двигателя

где t_В - продолжительность включения, мин;

t_B+t_П - продолжительность одного рабочего цикла (продолжительность включения + пауза), мин.

Обычно продолжительность цикла не превышает 10-15 мин. Для кратковременного режима работы выбирают, как правило, специальные двигатели.

В заданиях на проектирование по курсу «Детали машин» обычно дают коробки скоростей и подач, для которых электродвигатели выбирают по номинальной мощности при непрерывном режиме работы. Если двигатель подобран без большого запаса мощности или в процессе работы он может развивать всю номинальную мощность, то все дальнейшие силовые и прочностные расчеты передач обычно ведут исходя из номинальной мощности двигателя. Если же двигатель, выбранный с запасом мощности, не может развивать всю номинальную мощность, то расчеты следует вести исходя из мощности, приведенной к валу двигателя N′_ДВ.

При выборе электродвигателя следует учитывать условия его монтажа с коробками скоростей и подач. Если электродвигатель соединяется с коробкой через ременную передачу, то в этом случае применяется электродвигатель нормального типа с лапками для установки на горизонтальных, вертикальных или наклонных плитах (исполнение М101 по ГОСТ 2479-65), с горизонтальным расположением, а также с вертикальным расположением вала двигателя (исполнение М302).

При непосредственном соединении электродвигателя с коробкой скоростей применяются фланцевые электродвигатели исполнения М301 и М361, которые допускают вертикальное и горизонтальное расположение валов. Важным вопросом является также выбор типа электродвигателя по числу оборотов ротора. Если плавное регулирование скорости не требуется и не предъявляются специальные требования к пусковым характеристикам, обычно применяются двух-, трех- и четырехскоростные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, отличающиеся простотой конструкции, низкой стоимостью и надежной работой. Асинхронные электродвигатели выпускаются в широком диапазоне мощностей и изготовляются со следующими синхронными скоростями: 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин. При этом скорость 3000 об/мин соответствует одной паре полюсов статора, 1500 об/мин - двум парам, 1000 об/мин - трем парам и 750 об/мин - четырем парам полюсов.

Если требуется широкое и плавное регулирование скорости, применяются шунтовые (т. е. с параллельным возбуждением) электродвигатели постоянного тока. Они значительно сложнее и дороже асинхронных короткозамкнутых электродвигателей и при одинаковой мощности имеют значительно большие габариты.

Для коробок скоростей и подач станков наибольшее распространение получили трехфазные асинхронные электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором в защищенном исполнении. Меньшее распространение имеют двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением.

Тип электродвигателя в зависимости от требуемой мощности выбирают по каталогу электрооборудования.

В большинстве случаев в каталоге указано несколько электродвигателей данного типа, имеющих одинаковую мощность, но различные угловые скорости. Из них надо выбирать двигатель с угловой скоростью, наиболее соответствующей кинематической схеме привода.