Расчёт мощности электроприводов основных производственных машин и механизмов, страница 5

          Турбокомпрессоры – относительно мощные  быстроходные механизмы для производства сжатого воздуха или  транспортировки газов. По своим характеристикам они близки насосам. Турбокомпрессоры работают на сеть с противодавлением, пусковой момент М_П = 0,4 М_С.НОМ.

          При регулировании подачи компрессоров с помощью задвижки на  стороне нагнетания возникают дополнительные потери энергии, снижается  КПД агрегата пропорционально степени регулирования.

          Регулирование частоты вращения осуществляется в диапазоне 1 : 3  путём изменения напряжения или частоты питания двигателя с  короткозамкнутым ротором; наиболее экономичный вариант регулирования  мощных турбокомпрессоров (до 20000 кВт) – по схеме асинхронно-вентильного каскада.

 

0,12
0,1								В
0,08
0,06								ηв
0,04				А
0,02

                                  0    10     20   30     40    50    60    70    80    90   Q(м³/с)

          Рисунок 8.3 - Характеристика вентиляционной сети  А

                                и  вентилятора  В

Мощность на валу компрессора (кВт) определяется по формуле

                              P = (Q ∙ A ∙ k₃) / 1000 ∙ (η_К ∙ η_П ) ,                                      (8.29)

где     Q – подача (производительность) компрессора, м³/с;

          А – работа изотермического сжатия 1 м³ воздуха от исходного давления 
                 р₁до заданного давления  р₂ , Дж/м³;

          k₃ – коэффициент запаса: k₃ = от 1,1 до 1,2;

          η_К – КПД  компрессора: η_К = от 0,6 до 0,8;

          η_П – КПД механической передачи (численные значения  η_П приведены в
                  приложении Е).

          Значения  А  в зависимости  от  разности  давлений:

А, Дж/м³117000   152500    179000     203000     224000     242000     263000  

Δ р, МПа       0,3          0,4            0,5             0,6           0,7            0,8            0,9

          Вентиляторы, насосы и компрессоры центробежного типа обладают вентиляторным моментом. Момент этих механизмов изменяется пропорционально кубу частоты вращения, т.е. мощность на валу двигателя будет Р₂ = Р_НОМ (ω₀ / ω_НОМ)³, а максимум потерь ΔР_MAX ≈ (4 / 27) P_HOM (ω₀ / ω_НОМ)³. Потери при таком регулировании составляют (15 – 17%) P_HOM при частоте вращения 67% от синхронной.

          Производительность в таких установках регулируют электромагнитными муфтами, гидромуфтами, направляющими аппаратами и задвижками. Наиболее экономично регулировать производительность установок с вентиляторным моментом регулировочным реостатом в цепи фазного ротора. Самым неэкономичным способом регулирования производительности является регулирование задвижками (дросселированием потока).

          8.5 Расчёт мощности электроприводов металлорежущих станков

Мощность двигателей (кВт) токарных, токарно-винторезных, карусельных и строгальных станков определяют по формуле

                    Р = К · q · υ / 1000 · η  ,                                                              (8.30)

где     К – удельное сопротивление резанию, Н/м² (принимают 3 – 5 кратным 
                 от  удельного сопротивлению разрыва К_разр): для стали К_разр = (от
                 294 до 1180) · 10⁶ Н/м²;  для чугуна К_разр = (от 118 до 236) · 10⁶
                 Н/м²;  для латуни и бронзы К_разр = (от 147 до 197) · 10⁶ Н/м²; 

          υ – скорость резания, м/с;

          q – сечение стружки, м²;

          η – КПД станка: для станков токарной группы η = от 0,65 до 0,7; для
                 строгальных станков η = от 0,6 до 0,65.

          Мощность двигателя (кВт) главного привода сверлильных станков определяют по формуле

                    Р = (C · d ^m · b ^z · n) / (1950 · η)  ,                                               (8.31)

где     С – постоянная величина, зависящая от формы и материала сверла,
                   принимается от 18 до 90;

          d – диаметр сверла, мм;

          b – подача сверла, мм/оборот;

          n – частота вращения сверла, мин^-1;

          m – степенной показатель: m = от 1,4 до 1,9;

          z – степенной показатель: z = от 0,7 до 1,2;

          η – КПД станка: η = от 0,6 до 0,8.

          Кроме главных электроприводов в конструкциях металлорежущих станков имеются вспомогательные электропривода, обеспечивающие перемещение суппортов, столов, ходовых винтов и т.д.

          Мощность электроприводов (кВт) вспомогательных механизмов рассчитываются по формуле

                    Р = G · μ · υ / 60 · 1000 · η_П · K_m  ,                                             (8.32)

где     К_m – перегрузочная способность;

          G – вес перемещаемых частей, Н;

          υ – скорость перемещения, м/с;

          μ – коэффициент трения;

          η_П – КПД передачи от двигателя к механизму (приложение Е).

          Выбор мощности двигателя производится с учётом режима работы и момента сопротивления при трогании с места, который сравнивают с пусковым моментом двигателя.

          Зная усилие подачи и скорость подачи можно определить мощность на подачу (кВт) при резании

                    Р = F_П · υ_П / 60 · 1000  ,                                                              (8.33)

где     F_П – усилие подачи, Н;

          υ_П – скорость подачи, мм/мин: υ_П = s · n.

          Для выбора мощности двигателя необходимо определить усилие подачи F_П0 при трогании с места стола или суппорта

                    F_П0 = (G_СТ + G_ИЗД) · f_O + α_П ·s_П            ,                                               (8.34)

где     G_СТ – вес стола, Н;