Вспомогательные приводы станков (приводы быстрых перемещений суппортов, бабок, поперечин и др.) обычно работают в кратковременном режиме нагрузки. Режим работы электропривода такой длительности, при которой температура всех устройств, входящих в состав электропривода, не достигает установившегося значения во время работы и снижается до температуры окружающей среды во время паузы, называется кратковременным.
Продолжительность работы вспомогательных приводов станков обычно мала; она не превышает 5 - 15 с и только у тяжелых станков доходит до1 - 1,5 мин. За это время (t < 0,1T) при перегрузке в допустимых пределах электродвигатель не успевает нагреться даже до нормального перегрева. Номинальная мощность электродвигателя в данном случае определяется условиями перегрузки.
Рис. 1. График нагрузки при кратковременном режиме работы
Момент сопротивления Мс при работе вспомогательных приводов создается в основном силами трения, в связи с чем эти приводы, в отличие от приводов главного движения, требуют значительного пускового момента.
Мощность, расходуемая на преодоление сил трения при перемещении горизонтально движущегося элемента станка:
где Fтp — сила трения, Н; v — скорость, м/с; G — сила тяжести (вес) перемещаемого узла, Н; μ — коэффициент трения движения.
Мощность на валу электродвигателя P = Pтр/η,
где η — к. п. д. передачи, обычно η = 0,1 - 0,2.
Нагревание электродвигателя при работе в рассматриваемом режиме незначительно. Поэтому целесообразно использовать допустимую его перегрузку.
Номинальная мощность Pн = Pтр/(λη),
где λ — коэффициент допустимой перегрузки.
Приближенно можно считать, что характеристика двигателя в ее рабочей части прямолинейна. Тогда угловая скорость двигателя при работе с перегрузкой
ωλ = ωо (1 - λsн),
где, ωо = (πnо)/30— синхронная угловая скорость электродвигателя.
Используя формулу Pн = Pтр/(λη), найдем момент двигателя при перегрузке
Момент сопротивления в начале пуска двигателя больше, чем во время его работы. Этот момент
где μо — коэффициент трения покоя.
Порядок выбора электродвигателей вспомогательных приводов станка
Вначале, пользуясь формулой Pн = Pтр/(λη)подбирают по каталогу электродвигатель, для которого затем определяют начальный пусковой момент Мнач. Вычисляют момент Мсо по формуле и сопоставляют с моментом Мнач. Если 0,85 Мнач > Мсо, то выбранный электродвигатель для вспомогательного привода пригоден.
Аналогичным образом рассчитывают приводы для поворота и подъема узлов станка, только в последнем случае часто основную нагрузку создает сила тяжести (вес) перемещаемого узла.
Особую важность представляет выбор оптимальной скорости быстрого подвода инструмента к обрабатываемой детали. При подводе инструмента перемещение с повышенной скоростью сменяется медленным перемещением со скоростью рабочей подачи. Эту смену скоростей производят, когда инструмент находится на некотором расстоянии от детали, иначе инструмент на высокой скорости врежется в деталь и сломается.
Переход с одной скорости на другую происходит в течение некоторого времени. За это время срабатывает электроаппаратура, а движение продолжается с высокой скоростью. Время срабатывания аппаратуры изменяется вследствие колебаний напряжения и влияния других случайных факторов.
Оптимальную скорость обеспечивают соответствующим подбором передач в кинематической цепи. Дальнейшее сокращение времени возможно путем ступенчатого или плавного автоматического уменьшения скорости на конечном участке пути, что дает возможность принять более высокую первоначальную скорость.