кое применение находят различные ДПТ с электромагнитным возбуждением, компенсированные двигатели с широким диапазоном регулирования изменением потока, бесколлекторные двигатели постоянного тока (вентильные) с электромагнитным возбуждением.

Наиболее широко распространены ДПТ с регулированием изменением потока с диапазоном регулирования до 4:1, которые используются в механизмах главного движения в сочетании с двух-, четырехступенчатой коробкой скоростей.

Таблица 14.7. Основные Даииые Двигателей постоя!1ного тока

Таблица 14.8. Перегрузочвые способности двигателей серии 2П

В табл. 14.7 приведены основные данные отечественных Двигателей постоянного тока, применяемыхв механизмах главного движения станков. Новая серия 2П двигателей постоянного тока по сравнению с серией П имеет следующие улучшенные параметры: мощность при одной и той же высоте оси вращеиия повышена в 2-3 раза; диапазон регулирования частоты вращения изменением магнитного потока увеличен в среднем в 1,5 раза; механическая инерционность якоря при равной мощности уменьшена на 30-40 %, обеспечены лучшие условия коммутации с учетом работы от тнристорных преобразователей, практически удаоен срок службы машины.

Современная тенденция уменьшения высоты оси вращения у новых серий электродвигателей обеспечивает нх лучшую встраиваемость в конфигурацию станков.

Динамические показатели двигателя определяют быстродействие привода главного движения в целом, так как современные тиристорные преобразователи и системы управления не ограничивают быстродействие. Перегрузочные способности даигателей серии 2П приведены в табл. 14.8.

В двигателях с широким диапазоном регулирования потока наиболее сложной является проблемаобеспечения удовлетворительной коммутации. Поле главных полюсов прн ослаблении сильно искажается реакцией якоря, прн этом межламельные напряжения

при номинальной нагрузке возрастают в 6 раз. В качестве шнрокорегулируемого полем двигателя разработана компенсированная машина постоянного тока. Применение в двигателе компенсационной обмотки исключает искажение поля главных полюсов, уменьшает индуктивность якорной цепи, снижает добавочные потери при ослабленном поле, обусловливает линейную зависимость момента от тока якоря при неизменном потоке. Двигатели серии 2ПФШ имеют следующие отличия от машии серии 2П: применена компенсационная обмотка, увеличено число коллекторных пластин, предусмотрена новая конструкция специальных быстроходных коллекторов с улучшенными механическими свойствами узла токосъема. Диапазон регулирования изменением потока двигателей серии 2ПФШ равеи 10:1.

Таблица 14.9. Показатели Двигателей серии 2ПФШ

в табл. 14.9 приведены основные показатели двигателей серии 2ПФШ с высотой оси вращения до 200 мм. Применение широ-корегулируемых с постоянной мощностью ДПТ в механизмах главного движения станков значительно упрощаетмеханическую часть привода, обеспечивает увеличение производительности, повышает КПД привода.

14.5.2. Двигатели переменного тока для приводов механизмов главного движения

Для частотного управления изготавливаются две серии АД, разработанных на база двигателей серии 4А. Серии 4АП и 4АХ рас-

Таблица 14.10. Основные параметры четырех- и шестиполюсиых двигателей серий 4ЛП и 4АХ,

220 В, f,

50 Гц

Таблица 14.11. Основные параметры Двухполюсных двигателей типа 4АШ, 220 В, f = 100 Гц,

Тип двигателя

в:

Кратность

пускового тока

пускового момевта

максимального при f

мвви-маль-вого var

4АШ63Аг, 4АХШ63А2 4АШ63Б2, 4АХШ63Б2 4АШ71А2, 4АХШ71А2 4АШ71Б2, 4АХШ71Б2 4АШ80А2, 4АХШ80Л2 4АШ80Б2, 4AX1I180B2 4АШ902, 4АХШ902

0,55

0,75

0.93

1,24

1,82

2,48

3,62

6.55

3.2 2.9 4,2 5.5 8,0 10,8 14

77 78 79 81 82 83 83

0,86 0,87 0,88 08 0,88 08 039

4,16

4,16

3.84

3,84

3.66

3,33

6,0 6,0 6,0 6,4 6.6 6,5 7,0

1.3 1,2 1.3 1,2 1.3 1.3 1,3

1.8 1,8 1.8 1,8 1.8 1,8 1,8

считаны на питание от венткльных преобразователей частоты, у которых содержание высших гармонических составляющих напряжения по отношению к основной гармонике не превышает следующих значений: 20 % - для 5-й гармоники, 10 % - для7-й гармоники и 15 % -для суммы остальных гармоник.

Ввиду того, что двигатели имеют само-вентиляцяю, при снижении скорости ухудшаются условии охлаждения, я на минимальной частоте, равной 0,2 /иом, допустимый по нагреву момеит становится равным половяне номинального. Основные показатели двигателей сернй 4АП я 4АХ приводится в табл. 14.10, двигателей серии 4АШ - в табл. 14.11.

Диапазон регулирования скорости вниз 5:1, вверх до 2:1 для сернй 4АП и 4АШ прн высоте оси вращения 63 и 71 мм и до 1,5:1 прн высоте оси вращения 80,и 90 мм.

14.5.3. Электрошпнндели

Одним нз наиболее важных узлов элек-трошпииделей являются его опоры. Применяют опоры трех видов: шариковые, воздушные н гидравлические. Шариковые опоры

устанавливают на большинстве изготавливаемых электрошпинделей. Для смазкн можно использовать масляные резервуары и специальные установки масляного тумана. Последний способ получил наибольшее распростра-яение. Воздух яз пневмосетя поступает в устройство очистки, регулируемый редуктор н установку масляного тумана. Создаваемая смесь минерального масла и воздуха передается шлангом к электрошпинделю на расстояние до 1 м. Концентрацию масла и расход воздуха можно регулировать. Применение масляного тумана обеспечивает проникновение смазкн и охлаждение всех элементов подшипников н исключает загрязнение опор электрошпянделя. Недостатком такого способа является загрязнение атмосферы цеха туманом, выходящим яз электрошпннделя. Прн большом чнсле работающих станкои, например иа подшипниковых заводах, это создает опасность значительной концентрации масляного тумана в пехе. Расход масла 2-3 г/ч на один шпиндель, расход воздуха 1-2 м*/ч. При даухсменной работе приходится довольно часто перебирать шпянделн для замены цодшнпняков.

Большим недостатком шариковых опор является существование предельного значения произведения диаметра опоры (в миллиметрах) иа частоту вращеиия (в об/мин). Для лучших образцов оно не превышает 1 млн. Таким образом, с ростом частоты аращеняя снижается допустимый диаметр вала шпинделя и, следовательно, его жесткость, поэтому вспиикает ограничение мощности, которую может развить электрошпиидель при увеличении частоты вращеиия. До недавнего времени предельные мощности, иа которые могли быть изготовлены электрошпиидели на шариковых опорах, были достаточными для внутри-шлифовальных станков. Однако с ростом скорости шлифования в последние годы произошло заметное увеличение требуемой мощности электрошпииделей, поэтому шариковые опоры стали ограничивать увеличение мопцюсти шпинделя.

Московский завод скоростных прецизионных электроприводов (МЗОТЭ) выпускает электрошпиндели с шариковыми опорами горизонтального (для виутришлифовальвых ствнкю) и вертикального исполнения (для коордииатно-шлифовальяых станков), основные данные которых приведены в талб. 14.12.

Т а б л I ц а 14.12. Электрошпиидели завода МЗСПЭ

В последние годы ЭНИМС разработаны электрошпиидели на воздушных опорах, имеющие наименьшие потери и наибольшую долговечность. Применение подшипников с воздушной смазкой позволяет повысить жесткость шпинделя, увеличивая дааметр шеек вала.

Условием номинальной работы шпинделя с воздушными опорами является надежная очистка сжатого воздуха от пыли, воды и масла. Для этого используют пульт питания сжатым воздухом. Давление воздуха и а входе опор должно быть 0,50,6 МПа.

При мощности шпинделей до 10 кВт требуемое давление достигает 1,5 МПа. В этом случае применяют автономные компрессорные установки, так как в заводских пневматических сетях давление ие превышает О.бМПа Вопрос обеспечения аварийной остацоаки

шпинделя в случае внезапного падения давления в пневматических сетях решается с помощью воздушных ресиверов. Кроме того, при вращении вала возникает аэродинамический эффект, благодаря которому вал лежится во взвешенном состоянии даже без дополнительного поддува, если шлифовавие не производится. Срок службы пневматических опор во много раз превосходят срок службы шариковых опор, составляя 2000 ч и более.

В настоящее время в ЭНИМС созданы шпиндели мощностью до 25 кВт при частоте вращения до 24-10* об/мин. Расход воздуха в опорах достигает 30 м/ч и превосходит объем, необходимый для установки масляного тумана. Однако подобный объем является вполне приемлемым с точки зрения производительности цеховых компрессорных установок даже в случае применения большого числа станков. Санитарные условия эксплуатации таких опор намного лучше, чем шариковых, так как из шпинделя выхрдит очищенный от пыли воздух. По уровню шума (около 70 дБ) воздушные опоры и шариковые со смазкой масляным туманом близки. Квалификация персонала, эксплуатирующего пневматические шпиндели, должна быть выше квалификации персонала, эксплуатирующего шпиндели с шарикоподшипниками.

Гидродинамические опоры, в которых при вращении вал держится масляной пленкой, ввиду повышенных потерь нашли применение в шпинделях при частотах вращения ие более 24 10* об/мяи. Гидростатические опоры, обладающие в сравнении с гидродинамическими значительными преимуществами по жесткости и способности воспринимать радиальные усилия, имеют существенный недостаток, заключающийся в значительной величине потерь при частоте вращения выше 48 10* об/мии. Кроме того, для иих требуется специальная гидростанция высокого давления со значительными радиаторами для охлаждения масла даже при принудительном их обдуве. Масло подается в опоры под давлением, достаточным для создания масляной пленки независимо от частоты вращеиия вала. Таккакэти агрегаты должны находиться непосредственно у станка, то это существенно повышает уровень шума в цехе и ухудшает условия работы станочников. Серийно электрошпиндели с гидроопорами в СССР ие изготавливают.

Другим важным вопросом конструирования электрошпинделей является отвод тепла, выделяемого в опорах и в электродвигателе. Применяют два варианта охлаждения: воздушное и жидкостное. Воздушное охлаждение используют при незначительной мощности электрошпинделя (до 1 кВт). Целесообразность выбора такого варианта определяется типом опор. Большинство электрошпинделей имеет рубашки охлаждения корпуса антикоррозионной жидкостью, подаваемой специальным насосом от гидробака. Шарикоподшипники дополнительно охлаждаются масляным туманом. Шпиндели вертикального исполнения имеют воздушное охлаждение корпуса. Из-за небольшой мощности шпинделей