Для надёжного закрепления колонны должно соблюдаться следующее условие:
где dср – средний диаметр ходового винта, м;
ηп – КПД червячной передачи;
i – передаточное число червячной передачи;
α – угол наклона ходовой линии винта, град;
α –угол наклона клина, град;
φ – угол трения ходового винта, град;
φ1 – угол трения клина, град.
Знак «+» в формуле (10.53) относится к зажиму колонны, знак «–» – к отжатию колонны.
Во время зажима до соприкосновения поверхностей клина и колонны станка электродвигатель развивает незначительный момент, обусловленный трением в передачах механизма. С начала соприкосновения клиновых поверхностей момент сопротивления начинает увеличиваться. Предел статического момента может наступить или при переходе через максимальный момент двигателя, или раньше – при автоматическом отключении двигателя, когда приведённый момент статического сопротивления не достигнет максимального момента двигателя.
Нагрузочная диаграмма электропривода при зажатии колонны изображена на рис. 10.15.
а – конец разгона двигателя; b – начало зажатия; с – автоматическое отключение двигателя
Рис. 10.15. Нагрузочная диаграмма привода зажима колонны при зажатии
Кривые для случая 1 показывают, что двигатель перегружается и останавливается в режиме короткого замыкания. В случае 2 двигатель автоматически отключается при моменте сопротивления, меньшем, чем максимальный момент электродвигателя, за счёт срабатывания максимального реле.
Упрощённая кинематическая схема механизма зажима траверсы (для фрезерных, карусельных, продольно-строгальных и т.д. станков) показана на рис. 10.16.
1 – двигатель зажима; 2 – червячная пара; 3 – рычаг; 4 – поперечина; 5 — станина
Рис. 10.16. Схема привода зажима поперечины
Момент на валу двигателя в данном случае вычисляется по формуле:
где q – передаточное отношение рычагов;
остальные обозначения те же, что и для выражения (10.53).
Значение начального (пускового) момента двигателя рассчитывается из условия отжатия. При этом наибольшее усилие определяется с учётом предположения, что максимальное реле при зажатии не сработает и электродвигатель остановится. Для того чтобы двигатель мог быть пущен для отжатия, в кинематической цепи зажимного устройства создаётся специальный люфт, во время выбирания которого электродвигатель успеет разогнаться до полной скорости. При отжатии с полной скоростью момент статического сопротивления покрывается моментом двигателя и динамическим моментом привода (рис. 10.17).
т – конец разгона; п – конец отжатия; k – установившийся режим (холостой ход)
Рис. 10.17. Нагрузочная диаграмма привода зажима колонны при отжатии
Электродвигатели вспомогательных механизмов станков обычно работают в кратковременном режиме и должны обладать повышенным пусковым моментом и высокой перегрузочной способностью.