ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В ПРИВОДЕ.

 

 

Виды потерь мощности. Потери мощности в главном приводе станка слагаются из потерь в его механической части и потерь в электрической. Потери мощности в механической части P_М можно разделить на постоянные и нагрузочные. Постоянныё потери не зависят от полезной нагрузки и обусловливаются трением в подшипниках, передачах, перемешиванием масла при холостом вращении привода. Они связаны с частотой вращения валов и характеризуются мощностью холостого хода P_Х. Нагрузочные потери P_Н – это переменные потери, обусловленные полезной нагрузкой и ей пропорциональные. Таким образом, суммарные потери в механической части привода P_М= P_Х+ P_Н.

Определение мощности холостого хода. Мощность холостого хода на k -й ступени частоты вращения определяется по зависимости

,

где a – коэффициент, учитывающий потери мощности в элементах управления: a = 1,1...1,2 (меньшие значения – при малом числе передвижных блоков, муфт); , , …, – постоянные потери мощности на валах I, II, …, i; – постоянные потери мощности на шпинделе.

Постоянные потери мощности на валу и на шпинделе при каждой частоте вращения находят суммированием потерь в ременных и зубчатых передачах, в подшипниках и других элементах.

Постоянные потери мощности на валу и на шпинделе при каждой частоте вращения находят суммированием потерь в ременных и зубчатых передачах, в подшипниках и других элементах.

Постоянные потери мощности (кВт) в ременной передаче

 

,

где С_{Р ­} – коэффициент, учитывающий тип ремня; z – число ремней(для поликлиновых ремней); υ_Р – скорость ремня, м/с; d_ш1 и d _ш2 – диаметры ведущего и ведомого шкивов, см.

Для клиновых ремней

.

Коэффициенты k₁ и k₂ для клиновых ремней связаны с сечением ремня:

Сечение ремня	А	Б	В
k1	0,25	0,72	2,0
k2	0,015	0,011	0,0075

 

Коэффициенты k₁ и k₂ для поликлиновых ремней:

Сечение ремня	К	Л	М
k1	0,016	0,37	2,15
k2	0,004	0,008	0,008

 

Для зубчатых ремней:

,

где b – ширина ремня, мм; k₃,k₄ –коэффициенты, зависящие от модуля ремня m:

m, мм		1,5
k3	0,4	0,9	2,3	4,0
k4	0,63	0,95	1,45	1,9	2,21	4,11	4,11

 

Потери мощности в ременной передаче относятся к ведомому валу.

Постоянные потери мощности в зубчатом зацеплении, отнесённые к ведущему валу,

,

где C₃ – коэффициент: для каждого колеса, не передающего крутящий момент, ; для передающего ; b – ширина венца зубчатого колеса, мм; υ; – окружная скорость в зацеплении, м/с; μ; – динамическая вязкость смазочного материала, Па·с.

Такую же потерю мощности от трения в зубчатом зацеплении относят и к ведомому валу.

Постоянные потери мощности в одном подшипнике качения

,

где f – коэффициент трения, зависящий от типа подшипника и способа смазывания; d_m – средний диаметр подшипника, мм; υ; – кинематическая вязкость смазочного материала, м²/с; n – частота вращения подшипника, об/мин.

Определение нагрузочных потерь мощности. Нагрузочные потери привода определяют путём суммирования потерь мощности на каждом валу, которые слагаются из потерь в ременных и зубчатых передачах, в подшипниках и других элементах.

Нагрузочные потери мощности в клиновой или поликлиновой ременной передаче

,

где φ; – коэффициент тяги, учитывающий предварительное натяжение ремней: для поликлиновых передач с ремнями сечения К, Л и М φ; равно соответственно 2,0; 0,8 и 0,5; F – передаваемая окружная сила, H.

Нагрузочные потери мощности в подшипнике качения

,

где f ₁ – коэффициент, учитывающий конструкцию подшипника и отношение нагрузки на него к статической грузоподъёмности; F_П – приведённая нагрузка на подшипник, H.

Определение КПД привода. Коэффициент полезного действия механической части привода можно определить по зависимости

или по выражению

,

где P_I – мощность на входном валу привода, кВт; – среднее значение КПД ременной передачи, зубчатых передач и подшипников качения в механической части привода.

Произведение характеризует собой нагрузочные потери. Входящие в него средние значения КПД элементов привода считаются независимыми от нагрузки и скорости и принимаются равными:

 

ременная передача	0,97…0,99
цилиндрическая прямозубая передача	0,99…0,995
цилиндрическая косозубая передача	0,98…0,99
коническая зубчатая передача	0,97…0,98
подшипник качения	0,9975…0,9985

Значение η`, вычисленное по выражению , можно считать удовлетворительной оценкой коэффициента полезного действия односкоростных приводов при полном использовании номинальной мощности электродвигателя. Однако это значение КПД получается сильно завышенным для верхних ступеней частоты вращения при использовании приводов с большим диапазоном регулирования.

Зависимость даёт удовлетворительные оценки коэффициента полезного действия любого главного привода со ступенчатым регулированием. При этом мощность P_I на входном валу привода задают как долю α; номинальной мощности электродвигателя P, т.е. .