10.15. Выбор конструкции и типа двигателей для станков

Кроме нормального исполнения электродвигателей на лапах, существуют электродвигатели специальных исполнений, такие как встроенные двигатели, фланцевые двигатели (с фланцем на щите, с фланцем на станине для горизонтальной и вертикальной установки и с фланцем и лапами). Приводные электродвигатели специальных исполнений могут быть смонтированы ближе к рабочему органу.

Встроенные электродвигатели монтируются в самом станке.  Станиной встроенного двигателя является соответствующая часть станка (например, шпиндельная бабка шлифовального станка), а валом двигателя является один из валов станка. В шлифовальных станках шпиндель станка и вал двигателя часто представляют собой одно целое.

Фланцевые электродвигатели используются для привода рабочих органов в станках с вертикальной осью вращения (в частности, в вертикально-сверлильных, продольно-фрезерных, плоскошлифовальных и др.). Применение фланцевого двигателя вертикального исполнения, ось которого параллельна оси вращения шпинделя станка, позволяет упростить конструкцию станка, так как в этом случае отсутствуют конические шестерни, предназначенные для изменения направления оси вращения.

Для станков также могут применяться электродвигатели с малыми радиальными размерами и относительно большой длиной, электродвигатели с наружным ротором в виде кольца, а также электродвигатели, у которых при включении ротор смещается в осевом направлении, развивая при этом значительное усилие для преодоления действия механического тормоза, воздействующего на вал двигателя. Кроме того, выпускаются электродвигатели с электромагнитными тормозами, встроенными в подшипниковый щит и электродвигатели с пристроенными редукторами, коробками скоростей и с различными механическими вариаторами для бесступенчатого регулирования скорости вращения.

В зависимости от условий работы станков выполняется защита приводных электродвигателей от вредного воздействия окружающей среды. Для привода станков применяются электродвигатели со следующими способами защиты от воздействия окружающей среды:

— защищённые;

— закрытые;

— взрывобезопасные.

Защищённые электродвигатели имеют решётки, закрывающие вентиляционные отверстия в подшипниковых щитах. Такие двигатели могут применяться, если при работе станка не образуется мелкая металлическая пыль и отсутствует возможность попадания в электродвигатель масла, эмульсии и посторонних предметов. Воздух в цехе, в котором установлен станок, не должен содержать металлической или абразивной пыли. Если при данных условиях возможно попадание на электродвигатель отвесно или под углом капель и брызг масла или эмульсии, то надо применять двигатели с защитой от брызг и капель.

Закрытые обдуваемые электродвигатели имеют вентилятор, надетый на вал снаружи подшипникового щита без отверстий. С внешней стороны  вентилятор прикрыт металлическим кожухом, который направляет воздушный поток определенным образом. Воздух засасывается через отверстия в лобовой части кожуха и прогоняется вдоль наружной поверхности корпуса двигателя.  Наружная сторона станины имеет рёбра, способствующие увеличению площади охлаждаемой поверхности. Надо учитывать, что при одинаковых габаритных размерах закрытый электродвигатель развивает мощность значительно меньшую, чем мощность, развиваемая двигателем защищённого исполнения.  Например, электродвигатель в защищённом исполнения развивает мощность 7 кВт, а такой же двигатель в закрытом обдуваемом исполнении имеет мощность примерно 4,5 кВт.  Это объясняется тем, что поскольку охлаждение закрытого двигателя осуществляется только снаружи, то он охлаждается менее эффективно по сравнению с двигателем защищённого исполнения.

Закрытые обдуваемые электродвигатели применяются в тех случаях, когда при работе станков образуется легко взвешиваемая в воздухе металлическая пыль (абразивная, чугунная), когда возможно попадание на двигатель металлической пыли или мелкой стружки, а также, когда возможно попадание в электродвигатель капель и брызг масла или охлаждающей эмульсии. При установке на станках встроенных электродвигателей их охлаждение должно осуществляться чистым воздухом, без примеси пыли.

Взрывобезопасные электродвигатели применяются на станках, а которых производится обработка легковоспламеняющихся сплавов, а также в тех случаях, когда для охлаждения инструмента используется керосин, пары которого могут образовывать взрывоопасную среду.

При выборе двигателей переменного тока для электроприводов  станков, работающих с постоянной скоростью, следует ориентироваться на наибольшие значения скоростей (синхронная скорость 1500 или 3000 об/мин). В некоторых случаях, обусловленных конструктивными соображениями. можно выбирать двигатели  меньшими значениями скоростей (синхронная скорость 1000 или 750 об/мин).

При выборе двигателей постоянного тока, применяемых обычно в тяжёлых станках, требующих плавного регулирования скорости, но пускаемых сравнительно редко (токарные, карусельные и др.), также необходимо ориентироваться на наибольшие значения номинальных скоростей вращения. В электроприводах с большим количеством пусков и реверсов (например, главный привод продольно-строгального станка) чаще применяются низкоскоростные двигатели.

В следящих электроприводах (копировальных станков, станков с программным управлением и т.д.) целесообразно использование специальных исполнительных малоинерционных двигателей постоянного тока с гладким якорем мощностью до 4 кВт защищённого исполнения с принудительной вентиляцией (с встроенным тахогенератором или без него), предназначенных для длительного и повторно-кратковременного режимов работы. Такие двигатели имеют независимое возбуждение и допускают широкое регулирование скорости вращения вниз от номинальной при моменте равном номинальному. Также они допускают регулирование скорости вращения вверх от номинальной (изменением тока возбуждения) в диапазоне от 1500 до 5000 об/мин при неизменной мощности на валу,  равной номинальной. Двигатели с гладким якорем допускают кратковременную перегрузку по току, равную 8Iном при номинальном магнитном потоке.