Здесь разобрано, как двигатель задает количество оборотов шпинделя, как связаны его мощность и крутящий момент и какие параметры сверяют при замене. Конкретные марки не рассматриваются: подходящая модель зависит от машины и от того, что уже стоит на ее раме. Разговорное «движок» в тексте означает тот же электродвигатель.

Сколько оборотов в минуту дает двигатель сверлильного станка

У асинхронного двигателя частота вращения поля статора зависит от частоты сети и числа пар полюсов: n = 60·f/p. При частоте сети 50 Гц получается ряд, который задает класс привода.

Число пар полюсов pЧисло полюсовСинхронная частота, об/мин
123000
241500
361000
48750

Ротор всегда отстает от поля. Номинальное скольжение составляет 2–8 %, поэтому под нагрузкой обороты примерно на столько же ниже синхронных. На шильдике четырехполюсного мотора стоит значение от 1380 до 1470 оборотов в минуту. При скольжении 4 % получится 1440. Расчеты привода ведут по цифре с шильдика. Синхронную частоту берут для оценки класса.

Как обороты двигателя доходят до шпинделя и сверла

Мотор задает только исходную частоту, остальное делает передача. Нужное количество оборотов зависит от диаметра сверла и скорости резания: n = 1000·V/(π·D), где V в метрах в минуту, D в миллиметрах. Сверлить крупное отверстие приходится на низких оборотах, а мелкое требует высоких.

Возьмем скорость резания 30 м/мин. Сверло диаметром 10 мм требует 955 оборотов, диаметр 20 мм дает 477, а диаметр 3 мм уходит на 3183. Крайние значения различаются в 6,7 раза. Для сверлильных станков встречается диапазон около 100–3600 об/мин, и все эти значения в него укладываются.

Сверлильные станки для глубокого сверления

Весь раздел →

Допустим, мотор дает 1440 оборотов. Тогда ступенчатому шкиву нужно понижение примерно 3 к 1 для крупного диаметра: малый шкив сидит на валу мотора, большой шкив на шпинделе. Для мелкого диаметра нужно повышение примерно 1 к 2,2, и шкивы меняются местами. Скорость резания зависит от материала, поэтому для разных металлов диапазон шире приведенного примера. Настольные модели с вариатором меняют частоту плавно. Вертикальные модели по металлу переключают ступени шкива или коробку скоростей. Диапазон набирают шкивами, коробкой или вариатором.

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Мощность и крутящий момент на шпинделе

Инструмент нагружается моментом, а мотор описывается мощностью. Связь между ними: M = 9550·P/n, где P в киловаттах, n в оборотах в минуту, M в ньютон-метрах.

Для примера возьмем мощность 0,75 кВт при 1440 оборотах. Момент на валу равен 4,97 Н·м. Мощность на шпинделе та же за вычетом потерь в передаче, а крутящий момент обратно пропорционален частоте: на 477 оборотах около 15 Н·м, на 3183 около 2,25 Н·м.

Отсюда правило выбора. Самый тяжелый режим лежит на нижних скоростях, где большой диаметр берет максимальный момент. Мощность оценивают по этому режиму. Ремень, коробка, шпиндель и жесткость стойки имеют собственный предел момента, и запас мощности двигателя его не поднимет. При слабом натяжении ремень проскальзывает под нагрузкой, и шпиндель недобирает момент. Маленький моторчик настольной модели ограничивает диаметр отверстия: чугун и сталь требуют больше момента, чем дерево.

Однофазный или трехфазный двигатель

Исполнение бывает разным и зависит от модели. У небольших настольных станков встречается однофазный мотор с конденсатором. Промышленные вертикально- и радиально-сверлильные станки чаще комплектуют трехфазным мотором, который подключают к трехфазной сети. Точное исполнение указано в паспорте и на шильдике.

Радиально-сверлильные станки по моделям

Весь раздел →

Отказы выглядят по-разному. При неисправном конденсаторе мотор гудит и не набирает скорость на пуске. Трехфазный мотор при обрыве одной фазы тоже гудит и быстро греется, поэтому питание сразу отключают. Конденсаторный привод хорошо запускается только с исправным конденсатором. Для реверса при нарезании резьбы в трехфазном моторе переставляют две фазы. В конденсаторном переключают обмотку по схеме производителя.

Регулировка оборотов частотным преобразователем

При прямом приводе без ремня обороты меняют только преобразователем или регулятором. Преобразователь меняет частоту питания, а вместе с ней и обороты по той же формуле n = 60·f/p. Четырехполюсный мотор на 25 Гц дает синхронную частоту 750, на 50 Гц дает 1500, на 100 Гц дает 3000.

Ограничения такие. Выше номинальной частоты момент на валу падает. На низкой частоте вентилятор на валу охлаждает слабее, и долгая работа на малых оборотах требует отдельного обдува. Предельные обороты шпинделя и допустимая скорость ремня указаны в паспорте, и разгонять привод выше них нельзя.

Отдельный случай: дрель на стойке. Если в стойку вставлена дрель с коллекторным мотором, которую держат в руках, обороты задает блок управления с электронным регулятором, а формула с полюсами к нему не применима. Перфоратор в стойку для работы по металлу не ставят: ударный механизм там лишний. Такая конструкция описана в разделе сверлильных станков из дрели.

Когда двигатель пора менять

Двигатель меняют после диагностики, а перед ней привод снимают с рамы и проверяют отдельно. Гул подшипников и люфт ротора устраняются заменой подшипников, а корпус остается. Запах горелой изоляции, нагрев при холостом ходе и замыкание обмотки на корпус при проверке мегаомметром указывают на повреждение обмотки. Тогда выбирают между перемоткой и новым мотором.

Если станок теряет момент на нижних скоростях при исправной сети, сначала проверяют передачу и пусковую цепь: ремень и конденсатор. Диагностику самого мотора ведут после них.

Что сверять при подборе замены двигателя

Совпадения по одной мощности недостаточно, параметры сверяют точно. Перед демонтажем делают фото шильдика и схемы подключения: у двигателя китайского производства маркировка бывает неполной. По шильдику и месту установки сверяют:

  • напряжение и число фаз;
  • мощность, не ниже прежней;
  • число полюсов, то есть синхронную частоту;
  • высоту оси, диаметр и длину вала, размер шпонки, фланец или лапы;
  • режим работы и степень защиты;
  • габариты и вес: замена должна встать на место прежней и не перегрузить раму;
  • направление вращения.

Число полюсов меняет весь ряд. Если четырехполюсный мотор заменить двухполюсным, синхронная частота вырастет с 1500 до 3000, то есть вдвое. Самый быстрый режим из примера превратится в 6366 и выйдет за диапазон до 3600. При той же мощности момент на каждой ступени упадет вдвое, и нижний режим для больших диаметров станет слабым.

Шкив переносят со старого вала или заказывают новый под диаметр вала замены. Крепление и посадочные размеры сверяют до покупки.

Вертикально-сверлильные станки

Весь раздел →