Расчет потерь в шпинделе

[agitarius777]

Всем доброго времени суток! Прошу вас помочь с дипломной работой. Разрабатываю систему охлаждения для фрезерно гравировального станка. Шпиндель имеет такие характеристики
Мощность, кВт: 1.5
Скорость вращения, об/мин: 6 000 - 24 000
Напряженив, В: 220
Номинальный ток, А: 5
Номинальная частота, Гц: 400
Тип цанги: ER-11
Тип подшипников: 2*UTE 7004
1*UTE 7002

Тип охлаждения: Жидкостное
Тип смазки: Консистентная
Диаметр, мм: 80
Длинна, мм: 188

Не могу рассчитать потери электрические и механические.

[AlexTskan]

на холостом ходу или рабочем?
Какой фрезой на каких режимах и по какому материалу?
В потери входит ли затраты на насос? если да - то учтите что насос может на определённых режимах шпинделя(такой мощности) кушать на уровне с последним)))
По работе пришлось обосновывать почему 18кВт шпиндель останавливает 80мм фрезой... Выясняли необходимость рекламации поставщику.
Но я исходил только из своих пониманий и предположений о КПД шпинделя и потерях в редукторе.
Поднимал параметры усилие реза для данной фрезы для данного материала. А остальное классика - КПД, крутящий момент и прочее... Прикидка была грубая.
Результатом рассчёта была рекомендация не брать этой фрезой по заданному материалу больше 30% от высоты режущей части. А также стали протоколировать нагрузку на шпиндель для оптимизации УП.

[agitarius777]

на холостом ходу или рабочем?
Какой фрезой на каких режимах и по какому материалу?
В потери входит ли затраты на насос? если да - то учтите что насос может на определённых режимах шпинделя(такой мощности) кушать на уровне с последним)))
По работе пришлось обосновывать почему 18кВт шпиндель останавливает 80мм фрезой... Выясняли необходимость рекламации поставщику.
Но я исходил только из своих пониманий и предположений о КПД шпинделя и потерях в редукторе.
Поднимал параметры усилие реза для данной фрезы для данного материала. А остальное классика - КПД, крутящий момент и прочее... Прикидка была грубая.
Результатом рассчёта была рекомендация не брать этой фрезой по заданному материалу больше 30% от высоты режущей части. А также стали протоколировать нагрузку на шпиндель для оптимизации УП.

Расчеты думаю нужно приводить в двух режимах, на холостом ходу и наиболее тяжелом режиме работы на высокой скорости. После прикинуть потребляемую мощность и из этого рассчитать мощностные потери мощностьвход - мощностьвых. Затраты на насос не входят.

[Fisher]

Считайте один расчет по пиковым нагрузкам. Зачем считать холостой ход? Температура будет всяко ниже, чем под нагрузкой.

[agitarius777]

Взял приблизительные потери при пиковой нагрузке, 330 Вт.

[agitarius777]

Может кто знает как устроена рубашка охлаждения шпинделя?

[AlexTskan]

Зачем считать холостой ход?

ни один серийный автомобиль не способен работать длительное время на пиковых нагрузках. И его система охлаждения (ну может для особых разве случаев) не рассчитывается под такие условия работы.
Я думаю аналогия понятна. и рассчёт требуется скорее всего для реальных условий работы. А затраты на охлаждение - местами и не такие уж и пренебрежимые. поэтому наверное коэффициент использования должен быть. ХХ/РХ/простой.

Может кто знает как устроена рубашка охлаждения шпинделя?

вам лучше знать - шпиндель-то ваш. скорее всего каналы в магнитопроводе...

[Fisher]

ни один серийный автомобиль не способен работать длительное время на пиковых нагрузках. И его система охлаждения (ну может для особых разве случаев) не рассчитывается под такие условия работы.

Для достаточности расчета требуемого охлаждения как раз на пиках и нужно искать максимальное тепловыделение. И если система будет достаточна для максимальной мощности, то для холостого хода и подавно.

[agitarius777]

Может кто знает как устроена рубашка охлаждения шпинделя?

вам лучше знать - шпиндель-то ваш. скорее всего каналы в магнитопроводе...

Я не могу наглядно работать со шпинделем, потому что его у меня нет. Есть только характеристики и фотографии по которым я могу ориентироваться
Пробую смоделировать для этого шпинделя систему охлаждения в SolidWorks, вот как устроены каналы внутри рубашки я не знаю.

[aliwt]

Взял приблизительные потери при пиковой нагрузке, 330 Вт.

А откуда взял? В данных на шпиндель не увидел КПД, откуда понятно, что КПД 22%? Потери в э/двигателе следующие:
1) Активное сопротивление обмотки. Меряется омметром, считается P=I^2*R или P=U^2/R. Единственная величина, которую можно вычислить без спецлаборатории. Обычно не более 5%.
2) Гистерезисные потери в магнитопроводе. Основной вид потерь, увеличивается с повышением частоты сети. Высчитать на коленке невозможно, задается производителем.
3) Потери на трение (подшипники и аэродинамические). Обычно пренебрегают, потому как не более 1%.
Ну ладно, пусть даже с потолка упало 0,33kW. И чего это дает? Ведь должна задаваться разница температур и тип охлаждающей жидкости. Ведь теплоемкость воды - 0,005kWh/кг/С, а теплоемкость масел 0,002-0,0025kWh/кг/С. Т.е. для 0,33kWh на воде при разности темп 1С нужно всего 0,33/0,005= 66 литров в час, а при разности в 50С соответственно в 50 раз меньше...
В э/двигателях с жидкостным охлаждением охлаждается корпус статора, потому как через сверления магнитопровода статора жидкость прокачать невозможно, магнитопровод набран из пластин, и жидкость, проникая через зазоры, быренько зальет моторчик...

По работе пришлось обосновывать почему 18кВт шпиндель останавливает 80мм фрезой.

А на каких режимах? Какой фрезой? По какому материалу? Сомневаюсь, что на 200 об/мин при глубине резания 20мм и подаче 0,1мм/зуб на шестизубой фрезе по Ст3 (реальные режимы фрезера) остановятся даже 5kW... У меня 6Р80 не останавливается.

[AlexTskan]

Фреза сандвик 345ая 6z на 80 мм 6,8 мм макс режущая(если правильно помню), толщина стружки от 0,15 обороты под рукой нет - получались около 700, подача около 500(усилие реза брали из каталога того же сандвика, уж не помню сколько там килоньютон)... на 40Х(на ст 3 приложили потом, а другое ею и не обдираем)
Происходил выход за рабочие параметры и останов шпинделя по выходу за предел нагрузки.
Ограничили глубину захода до 2,5мм - до 80% нагрузка на шпиндель. Две передачи.
Только перед перевариванием инфы - учтите - что привод практически прямой(вроде серва, но асинхронная). обороты до 12тыс. а на низких оборотах здесь крутящий момент большим быть не может.
на старичках у нас 9 квт 120 или 140 фрезой после резака обдирает помоему по 5-6мм без напряга... тут могу соврать - я за чпу отвечаю.

[agitarius777]

Модель готова и расчеты вроде тоже, но все равно мне кажется что я чего то не учел. Кто сможет помочь?