(до 0,5 кВт) потери мощности и расход воздуха для охлаждения незначительны.

Техняческне характеристики электрошпинделей (регулировочные возможности и перегрузочная способность) в основном определяются жесткостью вала, опорами и механической прочностью ротора. Все электрошпнндели, изготавливаемые в настоящее время, позволяют регулировать частоту вращения лишь вниз от номинального значения. Прн внутреннем шлифовании необходимы высокие значения момента прн черновой подаче в течение 5 с. Чистовую обработку и выхаживание производят в течение 15-20 С при существенно меньшем моменте.

В станках с автоматическим циклом работы происходит смена, круга через каждые 20-30 мин, поэтому целесообразно применять принудительное торможенне электрошпинделя. Однако конструкция всех шпинделей такова, что Оправку с шлифовальным кругом крепят резьбовым соединением, которое может отвинчиваться прн торможении. Это делает режим принудительного торможения чрезвычайно опасным ввиду возможности самопроизвольного отвинчивания оправки с кругом иа большой скорости. Момент при торможении должен бытьограннчеи до 0,2-0,3 номинального значения.

Таким образом, применение высокоскоростных электрошпинделей в глазных электроприводах внутришлнфовальных станков позволяет повысить качество обработки при малых габаритах привода. Наибольший диапазон регулироваиия частоты вращения электрошпинделей 8:1, регулирование может осуществляться в режиме со снижающейся мощностью.

Выбор мощности электрошпннделя при регулируемом приводе определяется диапазоном регулировании и технологическими особенностями станка. Номинальная мощность для длительного режима

где Ршп - мощность шлифования; D - диапазон регулироваиия частоты вращения.

Мощность для нерегулируемого привода выбирают по режиму черновой обработки. Из-за колебаний значения припуска у различных деталей мощность при черновой обработке может меняться на 20-30 %, что обеспечивается возможностью кратковременной перегрузки электрошпннделя. В режиме чистовой подачи и выхаживания электрошпиндель оказывается недогруженным.

При регулировании скорости электрошпиндель должен обеспечить момент нагрузки на нижней скорости, который, как показано выше, значительно превосходит момент при номинальной скорости. В связи с тем, что регулировгЕние производится только вниз от номинального значения, момент электрошпинделя на нижней скорости может кратковременно превосходить номинальное значение.

В универсальных станках требуется сравнительно невысокан мощность резания, поэ-

тому при регулируемом приводе оказывается . возможным завышение установленной мощности электрошпннделя, определяемой режимами обработки на нижней скорости диа-пазонВ регулирования. Такое завышение мощности оправдано исключением либо снижением числа сменных электрошпинделей (в варианте со сменными шпинделями). В станках-автоматах необходимы ющности, близкие к наибольшим мощностям электрошпинделей, изготавливаемых заводами (табл. 14.12), поэтому получение диапазона регулирования 4: 1 для большинства станков не может быть выполнено с одним электрошпинделем. Рациональным диапазоном плавного электрического регулирования станков-автоматов может быть принят D - = 1,5 -fr 2. Для получения регулирования в более широком диапазоне (4 : 1) необходимо применять два-три сменных электрошпииделя.

В связи со значительными успехами в создании абразивных материалов конструкции станков автоматов непрерывно совершенствуются с целью существенного увеличения производительности, поэтому мощность изготовляемых в настоящее время электрошпинделей оказывается недостаточной.

14.5.4. Электродвигатели для электроприводов механизмов подач

В приводах подач стаияов применяются различные ДЦТ: с пазовым якорем и электромагнитным возбуждением, быстродействующие с гладким и печатным нкорями, низкоскоростные высокомоментные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов, бесколлектор иые ДПТ (вентильные), линейные двигатели.

Наиболее широко распространены обычные ДПТ с электромагнитным возбуждением и пазовым якорем. Эти двигатели имеют достаточно большие габариты и собственный момент инерции, значительно превышающий приведенный момеит инерция механизма. Поэтому в механизмах подач устанавливают, как правило, высокоскоростные двигатели с силовым редуктором, что позволяет значительно уменьшить момент на валу двигателя, а следовательно, н его габариты. Основными достоинствами обычных двигателей являютси большая тепловая постоянная времени, обусловленнан габаритами якоря, высокие механическая прочносте н надежность. Быстродействие таких машии невелико вследствие достаточно большого собствеяиого момента инерции и невысокого динамического момента. Невозможность обеспечения высокого динамического момента обусловлена ограничением по комгутацвоииоя способности даигателя н размагничивающим действием потока реакции якоря.

В электромеханических системах с высокоскоростными даигателями с большими собственными моментами инерции достаточно просто обеспечивается устойчивость по управляющему воздействию и невысокан чувствительность к колебанинм нагрузки вслед-

Таблица 14.13. Технические данные двигателей серий ПБС и ПБСТ

ствие высокого демпфирования и небольшой собственной частоты самих двигателей.

К рассмотренному классу машнн относятся высокоскоростные двигатели серий 2П, ПБСТ, пет, П. МИ, ПЛ. ЭП и др.

Низкоскоростные, устанавливаемые непосредственно на ходовой винт двигатели тех же серий обеспечивают большее быстродействие механизма, так как их момент инерции, приведенный к винту значительно меньше приведенного момента инерции высокоскоростных машии и равен собственному моменту инерции двигателя. И, кроме того, в силу своих конструктивных особенностей низкоскоростные и низковольтные двигатели раз-

вивают большие динамические моменты, чем высокоскоростные высоковольтные. Но при этом значительно возрастают габариты-и масса двигателя, так как при отсутствии силового редуктора существенно увеличивается момеит на валу двигателя.

В табл 14.13 и 14.14 приведены общие технические показатели современных станочных двигателей постоянного тока Ьерий ПБС, ПБСТ, ПС и пет. Двигатели серий ПБСТ, пет отличаются от двигателей серий ПБС и ПС наличием встроенного тахогенератора.

Для увеличения быстродействия станков потребовалось увеличить быстродействие привода и в первую очередь двигателя.

Таблица 14.14. Технические даииые двигателей ПС и ПСТ

Это было достигнуто снижением собственного момента ннерцин двигателя н увеличением динамического момента.

Малоинерцнонные двигатели с гладким н дисковым печатным якорями имеют собственный момент ннерцнн, значительно меньший момента инерции механизма, н выполняются, как правило, высокоскоростными, что позволяет согласовать моменты ннерцнн и динамические моменты на винте н на валу двигателя благодаря редуктору между двигателем и ходовым винтом.

Малоинерцнонные двигатели имеют малую электромеханическую постоянную времени нз-за малого диаметра гладкого якоря илн нз-за малой массы дискового немагнитного печатного якоря. Кроме того, электромагнитная постоянная времени малоннерцнон-ных двигателей меньше, чем у других двигателей, из-за невысокой индуктивности обмоткн беспазового илн немагнитного якоря.

Снижение индуктивности якоря обеспечило возможность увеличении динамических токов без ухудшения коммутации. Благодаря беспазовой конструкции якоря нли наличию немагнитного якоря снизился либо вовсе нсключнлся эффект насыщения, что обеспечило линейную зависимость между моментом н током якоря. Эти особенности малоинерционных машин обусловили нх высокое быстродействие.

Собственная частота малоннерционных двигателей значительно превышает собственные частоты других двигателей, что позволяет существенно расширить полосу пропускания электропривода. Прн этом собственные частоты электропривода н механизма становятся соизмеримыми, что может привести прн отсутствии дополнительных стабилизирующих устройств к снижению качества обработки, а в некоторых случаях н к неустойчивости электромеханической системы привода станка.

Так как малоинерцнонные двигатели способны развивать большие ускорения (20 ООО-

50 000 рад/с), в механических передачах возникают большие динамические усилия, а прн налнчнн зазоров - удары, которые могут привести к поломке передачи.

Кроме того, из-за значительного снижения электромеханической постоянной времени малоинерцнонных двигателей существенно возрастает чувствительность привода к динамическому изменению нагрузки, вследствие чего возрастает неравномерность вращения двигатели и неравномерность перемещения механических узлов, что особенно существенно прн малых подачах. Отмеченные свойства малоннерционных двигателей приводят к ужесточению требований к качеству станков и усложнению снетем стабилизирующих устройств для обеспечения устойчивости н желаемого качества переходных процессов в электромеханической системе привода подачи станка. Наиболее существенными недостатками малоннерционных двигателей являются нх малая теплован постоянная времени (несколько минут) н невысокая механическая прочность, что снижает общую надежность двигателя и привода в целом.

Машины с печатным дисковым якорем изготовляются многополюсиымн с возбужде-инем от постоянных магнитов, машины с гладким якорем - в основном двухполюсные с электромагнитным возбуждением (серии ПГТ). Из-за увеличенного воздушного зазора мощность, потребляемая обмоткой возбуждения, и потерн возбуждения велики, что вызывает необходимость установки вентилятора независимо от нагрузки двигателя, который, помимо увеличения габаритов, вибрации н шума двигателя, вызывает дополнительное загрязнение кс-.ектора и снижение надежности работы двигателя. Кроме того, тре<5уется дополнительная балансировка вентиляторов прн установке их иа двигатели в станках повышенной и высокой точности. Необходимость мощной обмотки возбуждения, затрудняет многополюсное исполнение двигателей, что вызывает дополнительную не-