|
|
Ремонт электрооборудования токарного станка. ПЗ. 1. общая часть 1 История развития эп
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 История развития ЭП
1.2 Характеристика оборудования
2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет мощности приводных электродвигателей
2.2 Выбор схемы управления
2.3 Выбор аппаратуры защиты и управления
2.4 Выбор питающего кабеля
2.5 Разработка схемы соединений
2.6 Описание заземления электрооборудования
3. ОХРАНА ТРУДА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение
Электрификация обеспечивает выполнение задачи широкой комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, что позволяет усилить темпы роста производительности общественного труда. На базе использования электроэнергии ведется техническое перевооружение промышленности, внедрение новых технологических процессов и осуществление коренных образований в организации производства и управлении им, поэтому роль электрооборудования то есть совокупности электрических машин, аппаратов,
Приборов и устройств, по средствам которых производиться преобразование электрической энергии в другие виды энергии, и обеспечивается автоматизация технологических процессов.
Электромашиностроение – одна из ведущих отраслей машиностроительной промышленности. Процесс изготовления электрической машины складывается из операций, в которых используется разнообразие технологического оборудования. При этом основная часть современных электрических машин изготовляется методами поточно-массового производства. Специфика электромашиностроения заключается главным образом в наличии таких процессов, как изготовление и укладка обмоток электрических машин для чего применяется не стандартизированное оборудование, изготавливаемое обычно самими машиностроительными заводами. В преобладающей же своей части, технологическое оборудование электромашиностроительных заводов, типичны, для машиностроения в целом. Электромашиностроения характерно многообразием технологических процессов, использующих электрическую энергию: литейное производство, сварка, обработка металлов давлением и резанием. Предприятия электромашиностроения широко оснащены элекрофицированными подъемно-транспортными механизмами, насосными, компрессорными и вентиляторными установками. Автоматизация затрагивает не только отдельные агрегаты и вспомогательными механизмами, но во всеобщей степени целые комплексы, образующие полностью автоматизированные, поточные линии и цеха. Первостепенное значение для автоматизации производства имеют многодвигательный привод и средство электрического управления. Развития электропривода идет по пути упрощения механических передач и приближения электродвигателей к рабочей органам машин и механизмов, а также возрастающего применения электрического применения скорости привода. Широко внедряются комплектные тиристорные преобразовательные устройства. Применение тиристорных преобразователей не только позволило создать высокоэкономичные электроприводы постоянного тока, но и открывает большие возможности для использования частотного регулирования двигателей переменного тока, в первую очередь наиболее простых и надежных асинхронных двигателей короткозамкнутым ротором.
Расширение и усложнение выполняемых электроприводом функций, применение в нем новых средств управления требуют высокого уровня подготовки специалистов, занятых его проектированием, монтажом, наладкой и эксплуатации. Характерным для многих рабочих машин является наличие не одного, а двух или даже нескольких взаимодействующих исполнительных органов. Возможность использования преимуществ электрического управления и стремление значительно упростить кинематику отдельных звеньев станка, привели к автоматизированному многодвигательному приводу, в котором различные движения на станке выполняются от отдельных электродвигателей. Многодвигательный привод позволяет полнее увязывать свойства и конструкции электродвигателей с условиями работы и конструкциями отдельных узлов станка. При использовании многодвигательного привода может быть достигнуто:
плавное и точное регулирование скорости рабочего органа станка и , следовательно, установление наиболее рационального режима обработки, что снижает машинное время, особенно значительное сокращение машинного времени имеет место при автоматическом регулировании скорости вращения привода в процессе обработки;
повышение производительности благодаря сокращению вспомогательного времени за счет применения отдельных приводов для вспомогательных движений, осуществляемых при повышенных скоростях;
упрощение конструкции станка вследствие уменьшения числа передач и повышения в связи с этим точности работы;
ускорение и облегчение процесса управления станком за счет применения автоматических способов управления и осуществления взаимной координации движений отдельных элементов станка при помощи сравнительно простых электрических связей;
автоматическое контролирование за работой отдельных механизмов станка.
Рационально сконструированный станок и его электропривод должны обеспечить наиболее полное использование режущих свойств, применяемого инструмента при всех возможных на данном станке технологических операциях. Поэтому, для проектирования электропривода и схемы автоматического управления станка необходимо знать особенности вида обработки, основные и вспомогательные движения и уметь определить показатели, характеризующие возможные режимы резания на данном станке, как – то: требуемые диапазоны скоростей движения рабочих органов станка, мощности на валу электродвигателя главного движения, максимальные усилия подачи, машинное время и другие.
В современном промышленном производстве, коммунальном хозяйстве и в других областях наибольшее применение имеет электрический привод, который потребляет более 60% вырабатываемой в стране электроэнергии. Возможности современного электропривода продолжают постоянно расширятся за счет использования достижения в смежных областях науки и техники – электромашиностроении и электроаппаратостроения, электроники и вычислительной техники, автоматики и электротехники. (1), (2), (3)
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 История развития ЭП
Из глубины веков дошли до нас греческие и римские геммы – украшения из камня, отшлифованные кусочки яшмы, сердолика, малахита, на которых резец древнего скульптора оставил какой-либо орнамент или рисунок мифологического характера. Сама Греция считается страной происхождения токарного дела.
В XIV-XV вв. стали распространяться токарные станки с ножным приводом, который состоял из очепа – упругой жерди, консольно закрепленной над станком, к ней крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки, а своим нижним концом крепилась к педали. При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один-два оборота, а жердь – согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась, тянула вверх бечевку, при этом заготовка делала те же обороты в другую сторону.
Примерно к 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун и кривошип, так получили привод. С этого времени заготовка на токарном станке стала вращаться только в одну сторону в течение всего процесса точения. В 1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет, который мог быть укреплен в любом месте между центрами. На таких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, – вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишком маломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки, поэтому обработка металла оказывалась в результате малоэффективной. Появление водяного колеса привело к повышению производительности труда, а с середины XIV в. водяные приводы стали распространяться в металлообработке.
В XVII в. в токарных станках обрабатываемое изделие приводилось в движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец по-прежнему токарь держал в руке. В начале XVIII в. токарные станки все чаще использовали для резания металлов, а не дерева, поэтому стала очень актуальной проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности.
В 1712 г. Андрей Константинович Нартов, механик Петра I, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок, в котором была блестяще решена проблема самоходного суппорта. К идее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго, а Нартов не только решил задачу механизации этой операции, но в 1718-1729 гг. сам усовершенствовал схему: копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Таким образом, было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки.
Вторая половина XVIII в. в станкостроении ознаменовалась резким увеличением сферы применения металлорежущих станков и поисками конструкции универсального токарного станка для различных целей. Накопленный опыт позволил к концу XVIII в. создать такой универсальный токарный станок, ставший основой машиностроения. Его автором стал Генри Модсли, основавший в 1798 г. собственную мастерскую по производству станков, где в результате отработки нескольких экспериментальных образцов он пришел к созданию универсального токарного станка, содержащего все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня. Модсли первым стал внедрять стандартизацию резьб на винтах и гайках. Одним из учеников и продолжателей дела Модсли был Р. Робертс, который улучшил токарный станок, расположив ходовой винт перед станиной, добавил зубчатый перебор, ручки управления вынес на переднюю панель станка для более удобного управления им. Другой бывший сотрудник Модсли Д. Клемент создал лоботокарный станок для обработки деталей большого диаметра. Он учел, что при постоянной скорости вращения детали и постоянной скорости подачи по мере движения резца от периферии к центру скорость резания будет падать, поэтому создал систему увеличения скорости.
В 1835 г. Джозеф Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении, которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное совершенствование токарного оборудования. На заводе Витворта были впервые реализованы принципы стандартизации и взаимозаменяемости резьбы на винтах, нашедшие впоследствии широчайшее применение в машиностроении и ставшие основой создания унифицированных и стандартных деталей и узлов машин.
Следующий этап – автоматизация токарных станков. Здесь пальма первенства принадлежала американцам. Основным достижением американского станкостроения было не развитие традиционного токарного станка, а создание его модификации – револьверного станка. В связи с необходимостью изготовления нового стрелкового оружия (револьверов) С. Фитч в 1845 г. разработал и построил револьверный станок с восемью режущими инструментами в револьверной головке. Быстрота смены инструмента резко повысила производительность станка при изготовлении серийной продукции. Это был серьезный шаг к созданию станков-автоматов. Один из первых металлорежущих автоматов создал американец X. Спенсер в 1873 г. на базе револьверного станка. В качестве управляющего устройства в этом автомате использованы кулачки и распределительный вал. Технический прогресс станкостроения привел к созданию в 90-х гг. XIX в многошпиндельных станков-автоматов; их появление было вызвано стремлением максимально увеличить число одновременно работающих инструментов и тем самым повысить производительность станка с помощью совмещения операций. Сегодня станок представляет собой комплекс Механики, Электроники (системы ЧПУ и контроллеры) и, конечно, ПО (Программное обеспечение).
1.2 Характеристика оборудования
Станки токарной группы относятся к наиболее распространенным металлорежущим станкам и широко применяются на промышленных предприятиях, в ремонтных мастерских. В эту группу входят: универсальные токарные и токарно-винторезные, револьверные, токарно - лобовые, карусельные, токарно - копировальные станки, токарные автоматы и полуавтоматы. Группа токарных станков весьма многочисленна как по своему конструктивному исполнению, так и по своему технологичному назначению. Для обработки детали на токарном станке она приводится во вращение вокруг своей оси, а резец при этом перемещается вдоль детали и снимает с нее слой металла. Вращение детали осуществляет шпиндель станка, а механизм подачи станка поступательно перемещает резец. Подача режущего инструмента производится путем поступательного перемещения суппортов. При токарной обработке главным движением является вращение обрабатываемого изделия, движение подачи – поступательное перемещение резца. К вспомогательным движениям на токарном станке можно отнести быстрый подвод и отведение каретки суппорта с режущими инструментами, зажим и отжим обрабатывамого изделия, перемещение задней бабки. Скорость, с которой точка соприкосновения обрабатываемого изделия с резцом перемещается по отношению к нему, называется скоростью резания. Скорость резания зависит от качества обрабатываемого материала, материала резца и его геометрической формы, а также от способа и условий охлаждения резного и обрабатываемого изделия. Большим скоростям резания соответствуют меньшие подачи и глубины резания. То, очевидно, большим скоростям резания соответствует меньшее усилие резания, а меньшим скоростям – большие усилия; отсюда постоянство мощности резания.
И так, на токарных станках производится обработка наружных, внутренних и торцевых поверхностей, вращение цилиндрической, конической и фасонной формы, а так же прорезка канавок, нарезка наружной и внутренней резьбы. Наибольшее применение из станков токарной группы получили универсальные токарно – винторезные станки. В электомашиностроении к таким станкам относятся универсальный токарно – винторезный станок модели УТ16В, выполняющий разнообразные токарные работы, в том числе производит обточку валов, подшипниковых щитов и других деталей электрических машин, а также для нарезания резьб: метрической, дюймовой, модульной, нитевой и архимедовой спирали.(1)
Основными узлами станка модели УТ16В являются:
станина;
передняя (шпиндельная) бабка с коробкой скоростей и шпинделем;
суппорт;
задняя бабка;
коробка подач;
фартук;
шкаф с электрооборудованием.
На станке установлены три трехфазных короткозамкнутых асинхронных электродвигателей. На станке могут применяться следующие величины напряжения переменного тока :
50 Гц, 220 В, 380 В;
цепь управления 50 Гц, 110 В;
цепь местного освещения 50 Гц, 24 В.
Электрооборудование станка предназначено для подключения к трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной или изолированной нейтралью. В левой нише задней стороны станины установлен конечный выключатель для ограничения холостого хода главного привода. Для освещения рабочего места имеется светильник с гибкой стойкой типа СГС – 1 с лампой МО (24 В, 40 В ). На каретке установлена кнопочная станция S3, S4 для пуска и остановки электродвигателя главного привода и кнопка для аварийного отключения электрооборудования. В рукоятки фартука встроен конечный выключатель S8 для управления двигателем, перемещения каретки и суппорта. Шкаф управления установлен на задней стенке передней бабки. На лицевой стороне шкафа управления имеются следующие органы управления:
рукоятка включения и отключения вводного автоматического выключателя с максимальным и независимым расцепителем для подключения и отключения от питающей сети;
сигнальная лампа с линзой белого цвета, показывающая включенное состояние вводного выключателя;
переключатель для включения и отключения электронасоса охлаждения;
указатель нагрузки, показывающий нагрузку электродвигателя главного привода, имеющий три шкалы: две белых и черную. Белая слева показывает недогрузку станка, черная – нагрузку от 85 до 100%, белая справа показывает недогрузку.
При подключении станка убедиться в соответствии напряжении и частоты питающей сети электрическим параметрам станка, указанным в таблице на внутренней поверхности дверцы шкафа управления. Ввод проводов заземления и электропитания может быть выполнен как через верхнюю плоскость шкафа управления, так и через нижнюю. При заземлении станка стальной шиной используется специальный болт. Запрещается работать с открытой клеммой коробкой и шкафом управления. Защита электродвигателей главного привода механизма передачи, электронасосы охлаждения и трансформаторы от токов коротких замыканий производиться автоматическими выключателями и плавкими предохранителями. Защита двигателей от длительных перегрузок осуществляется тепловыми реле. Нулевая защита электродвигателя осуществлена катушками пускателей, которые при понижении напряжения до 85% от номинального, автоматически отключают электродвигатели от питания.(1), (3)
Основным требованием, которое предъявляют к электроприводу станка является достаточная мощность электродвигателей, приводящих в движение механизм станка. Необходимая мощность достигается путем рационального расчета и выбора правильного электродвигателя, и прежде всего, он должен быть экономически выгоден и должен удовлетворять особенностям технологического процесса на указанном станке. Необходимо также рационально расположить провода и кабели, что приводит к уменьшению массы проводов. Надежность работы электрооборудования и системы управления достигается применением аппаратов защиты. Соблюдение правил технической эксплуатации ведет к безопасной работе, обслуживающего персонала на станке. К аппаратам защиты предъявляют такие требования как то: надежность, долговечность, простота конструкции, точность и безопасность работы. Помимо выше перечисленных требований необходимо периодически проверять состояние пусковой и релейной аппаратуры. Все детали электроаппаратов должны быть очищены от пыли и грязи. Во избежание появления ржавчины, поверхность стыка сердечника с якорем пускателем периодически смазывают машинным маслом с последующим обязательным протиранием сухой тряпкой. При осмотрах релейной защиты особое внимание следует обращать на надежность замыкание и размыкание контактных мостиков.
2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет мощности приводных электродвигателей
Для электропривода токарных станков с небольшим регулированием скорости и с постоянной мощностью применяют наиболее простые и надежные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и регулированием скорости коробкой передач. Малые частоты вращения предназначаются для специфических видов обработки. В главных приводах токарных станков основным типом привода является привод от асинхронного привода. Он конструктивно хорошо сочетается с коробкой скоростей станка, надежен в работе, не требует специального ухода. Регулирование частоты вращения шпинделя станка в таком приводе осуществляется путем переключений шестерен коробки скоростей. В токарных станках пуск, остановка и изменение направления вращения шпинделя часто производиться с помощью фрикционных муфт. Двигатель при этом остается подключенным к сети и вращается в одном направлении. По форме исполнения электродвигатели станков обычно выбирают закрытого исполнения, а при наличии взрывоопасной среды – взрывозащищенного исполнения. Для двигателей станков предъявляются повышенные требования к уровню вибрации и точности по биению фланца, что отмечается в маркировке таких двигателей. Например, двигатель, имеющий обозначение АС2-41-4-с1, представляет собой закрытый обдуваемый двигатель для станков повышенной точности первого класса.
Двигатели по способу их крепления к станку могут быть: нормального исполнения на лапах (Щ2), применяемые при горизонтальном расположении вала двигателя, как в токарных станках; фланцевого исполнения с горизонтальным (Ф2) положением вала или вертикальном (В3) расположением вала; встроенного исполнения (АВ) с общим валом двигателя и шпинделя. Мощность, необходимая для работы станка, определяется режимом работы станка с учетом обеспечением его высокой производительности, экономичности и безопасности обслуживания. Станки универсальные токарные, работающие в цехах мелкосерийного производства, имеют длительный режим работы с мало изменяющейся нагрузкой. Поэтому мощность двигателей таких станков может выбираться по номинальной мощности станка с учетом его коэффициента полезного действия (кпд). Таким образом, определение мощности электродвигателей для станков, имеющих разные режимы работы, требует наличие графика нагрузки станка выраженной мощностью или током зафиксированных за определенный промежуток времени или за цикл его работы. Как известно, режимы резания и другие режимы обработки деталей на станках характеризуется определенными расчетными параметрами, к которым относятся: глубина резания t, мм ; подачу или перемещение резца на один оборот шпинделя S , мм; скорость резания или скорость перемещения стружки относительно резца (V) v , м/мин. По указанным параметрам, а также по коэффициентам, характеризующим обрабатываемый материал и материал резца, можно найти усилие резания или усилие другой обработки, а по ней и скорости резания определить необходимую мощность станка. Эта мощность определяется тяжелым режимом резания, задаваемым технологической картой станка или картами технологических нормативов станков.
Мощность двигателя (кВт) для токарно-винторезных станков определяется по формуле:
Fp · q · v
Pдв = ———— (1)
1000 ·η ст
где
Fp – удельное сопротивление резанию. Н/м2 ( принимается 3 –5 кратное значение от удельного сопротивления разрыву ) ;
q – сечение стружки, м2
v- скорость резания, м/ с ;
η ст - номинальный КПД станка (η ст = 0,9) ;
Удельное сопротивление разрыву Fpаз принимают: для стали (от 294 до 1180) · 106 , Н/м2 .
Принимаем удельное сопротивление резания для стали 140 Н/м2 . Зная подачу S = 3 мм и глубину резания принимаем в пределах от 1 до 5 , t = 5 найдем сечение стружки, q .
q= S · t (2)
q= 3 · 5 = 15 мм2
Подставляем найденные значения в формулу (1)
140 · 15 · 4,5
Pдв = —————— = 10,5 кВт
1000 · 0,9
Из справочника выбираем двигатель типа 4А132М,
P = 11 кВт ; n + 1460 об/мин ; cos φ = 0,9 ; η = 0,87 .
Так как условие Pрез ≤ Pшп удовлетворяется, следовательно выбор двигателя сделан верно и обработка деталей на станке возможна. (2) , (6)
Вспомогательные механизмы станков – поворотные и зажимные устройства – работают в кратковременном режиме работы. Поэтому, мощность двигателей таких вспомогательных приводов определяется допустимой максимальной перегрузкой для выбранного типа двигателя.
Для расчета мощности и выбора электродвигателя механизма подачи необходимо учитывать перегрузочную способность λ м , выбранного двигателя, вес перемещаемых частей G , скорость их перемещения v, коэффициент перемещения μ , КПД передачи от двигателя к механизму ηп .
С учетом приведенных параметров мощность двигателя для таких вспомогательных механизмов и устройств станков (кВт) находится по формуле:
G · μ · v
P = —————— , (3)
60 · 102 · η п · λ м
где
G = 540 кг – вес суппорта ; μ = 0,1 ; η п = 0,1 ; λ м = 1,6
Скорость подачи будет зависеть от подачи, S и находится по формуле :
v = S · n (4)
v = 3 · 4,5 = 13,5 м/мм
Определяем мощность двигателя при перемещении суппорта по (3) :
540 · 0,1 · 13,5
P = —————— = 0,73 кВт
60 · 102 · 0,1 · 1,6
Предварительно подбираем ближайшую мощность двигателя 4АА80В4 – 0,75 кВт ; 1400 об/мин ; кратность пускового момента
Мп
λ п = —— (5)
Мн
λ п = 1,8
Для окончательного выбора следует определить момент сопротивления при трогании с места Мсо и сравнить его с пусковым моментом Мп предварительно выбранного двигателя. При этом Мп > Мсо ( кГ· м ) , где
0,16 · G · μ ·
Мсо = —————————— (6) ,
η п · n0 · ( 1 - λ м · Sном )
где Sном – номинальное скольжение
n0 - n
Sном = ———— (7)
n0
Определяем пусковой момент выбранного двигателя, учитывая, что
0,75 Рн Мн = ——— (8)
nн
откуда следует
Мп = λ п · Мн (9)
1,8 · 975 · 0,75
Мп = —————— = 0,95 ( кГ · м )
1400
Определяем номинальное скольжение , S = 0,06
Определяем момент сопротивления при трогании с места по (6)
0,16 · 540 · 0,2 · 13,5
Мсо = ——————————— = 0,93 ( кГ · м )
0,1 · 1400 · ( 1 – 1,8 · 0,06 )
Из расчетов видно, что Мп > Мсо , следовательно выбранный ранее двигатель удовлетворяет расчетам и отвечает предъявленным требованиям. (2),(6)
2.2 Выбор схемы управления
От правильного выбора системы управления зависят эксплуатационные качества станка. К системе управления станков предъявляются следующие требования:
1) безопасность и удобство управления – достигается расположением органов управления в легкодоступных местах, чтобы рабочему не приходилось много ходить вокруг станка;
2) быстрота управления, то есть на операцию управления должно затрачиваться тем меньше времени, чем чаще она производится;
3) точность системы управления, которая устанавливается в зависимости от назначения системы и выполняемой ею функции.
В настоящее время в системах управления станками применяются механические, электрические, гидравлические, пневматические устройства.
Механические элементы и средства автоматизации широко используются для управления рабочими и вспомогательными движениями в станках – автоматах и полуавтоматах, предназначенных для крупносерийного и массового производства типовых деталей.
Гидравлическое управление находит широкое применения в агрегатных копировальных и других станках благодаря его простоте, быстродействию, плавности хода элемента гидропривода, уменьшающего вибрацию станка. Гидравлические системы имеют и недостатки: связи между отдельными элементами осуществляются по средствам рычагов и шлангопроводов, что усложняет конструкцию станков; при эксплуатации в гидросистеме могут нарушаться уплотнения и появляется течь; в станке постоянно находится большое количество масла, которое необходимо периодически менять.
Последние годы непрерывно расширяется применение в станкостроении пневматических устройств управления. Пневматические элементы и системы большей частью применяются в сочетании с гидравлическими или электрическими элементами. В таких системах движущая сила создается с жатым воздухом, от гидравлической или электрической аппаратуры, которая используется для регулирования перемещения.
В станках широко применяют дистанционное управление, когда пульт управления расположен на более или менее значительном расстоянии от управляемых элементов. Системы дистанционного управления могут быть электромеханическими, электрогидравлическими и другими.
Наибольшее распространение получили электрические системы управления металлорежущими станками. Применение электрических элементов и устройств управления облегчает проведение широкой унификации и стандартизацией узлов станка, что снижает его стоимость. Электрическая автоматизация станков обладает значительными преимуществами перед всеми другими способами автоматизации, обеспечивая удобную эксплуатацию и простую наладку станка, расширяя тем самым возможности создания и применения станков автоматов. В некоторых случаях эффективно применение смешанных систем управления, например: гидравлики или пневматики для выполнения силовых функций, а электрических устройств для управления ими. Такие системы управления получили названия электрогидравлические или электропневматические. В системах управления станков и автоматических линий нашли широкое применение низковольтные электрические аппараты: магнитные пускатели, контакторы, реле напряжения и тока, электромагниты и электромагнитные муфты, путевые выключатели и переключатели, автоматические выключатели. В станке модели УТ16В применяют электропневматическую систему управления в сочетании с механической системой управления. Пневмооборудование в токарно-винторезном станке служит для создания воздушной подушке облегчающей перемещение задней бабки по станине и предотвращающей износ направляющих. Пневмоаппараты смонтированы с задней стороны станка. Электрооборудование станка предназначено для подключения к трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной или изолированной нейтралью (2), (3)
2.3 Выбор аппаратуры защиты и управления
В системах управления металлорежущими станками нашли широкое применение низковольтные электрические аппараты, серийно выпускаемые промышленностью; магнитные пускатели, контакторы, реле напряжение, реле тока, электромагниты, электромагнитные муфты, автоматические выключатели, предохранители, указывающие и сигнальные аппараты.
Для дистанционного управления станка используются магнитные пускатели, среди которых наибольшее применение нашли пускатели серии ПМЕ, ПМА, ПАЕ. Пускатели серии ПМЕ имеют магнитную систему с управлением переменным током; изготавливаются в защищенном и пылебрызгонепроницаемом исполнении, с тепловым реле и без него, реверсивные и нереверсивные.
Выбор магнитных пускателей производится по номинальному току электродвигателя, рассчитываемому по формуле:
Рн
Iн = ———————— ( 12 )
 · Uн· Cos φ · η
Рассчитаем ток для главного электродвигателя станка
22
Iн = ———————— = 22,3 А
· 0,38· 0,86 · 0,87
Из справочника выбираем пускатель марки ПАЕ – 312, этот пускатель рассчитан на мощность более 10 кВт и выполнен с открытым исполнением контактов.
По формуле (12) рассчитываем ток электродвигателя механизма передач
0, 75
Iн = ———————— = 1,5 А
· 0,38· 0,86 · 0,87
и из справочника выбираем пускатель марки ПМЕ – 111 , для двигателя мощностью до 4 кВт. В выбранных нами магнитных пускателях тепловые реле отсутствуют.
В схеме управления для реверсированного электропривода главного движения и для ограничения подачи применяют выключатели путевые ВПК – 2111 и ВПК – 2010 с автоматическим возвратом в схеме реверсирования главного движения. Данные выключатели рассчитаны на номинальное напряжение 110 В ток 4,4 А. Сведен в таблицу 1.14.1 технические данные по ВПК – 111
Таблица 1.14.1 Технические данные ВПК – 2111
Тип
|
ГОСТ
|
Номинальное напряжение, В
|
Номинальный ток, А
|
Коммутационная износостойкость
|
ВПК - 2111
|
18147 - 72
|
110
|
4,4
|
4 · 106
|
Включение всей электрической части станка осуществляется пакетным выключателем ПВМ3-25 , который мы выбираем по номинальному току и напряжению, числу полюсов и коммутационной износостойкости. Для коммутации двигателя охлаждения используем пакетный выключатель
ПВМ1-10, выбранный по величине тока и напряжения и числу полюсов. Сводим в таблицу 1.14.2 технические данные выключателей
Таблица 1.14.2 Технические данные ПВМ3 – 25 и ПВМ3 – 10
Тип
|
Номинальное напряжение, В
|
Номинальный ток, А
|
Номинальный переменный ток, А
|
Число полюсов
|
ПВМ3 – 25
|
220 ÷ 380
|
25
|
16
|
3
|
ПВМ3 - 10
|
220 ÷ 380
|
10
|
6,3
|
3
|
Для переключения числа полюсов в схеме электродвигателя главного привода используем пакетно-кулачковый переключатель типа ПКВ25-2-30-1, который выбран исходя из значений тока, напряжений, числа полюсов и коммутационной износостойкости.
Также в схеме управления станком применяют реле времени, которое своими контактами отключает магнитный пускатель. При выборе учитывают номинальное напряжение, ток, число полюсов. В результате мы выбираем реле времени РВП – 72-3121. Реле пневматическое у которого в обозначение входят: 72- номер серии; 3 – величена реле; 1 – показывает на число контактов (1 замыкающий и 1 размыкающий с выдержкой времени); 2 – указывает на род тока; 1 – управляемые подачей напряжения.
Таблица 1.14.3 Технические данные РВП – 72 – 3121
Тип
|
Номинальное напряжение, В
|
Ток нагрузки, А
|
Диапазон с выдержкой, с
|
Степень защиты
|
Масса,
кг
|
РВП– 72 - 3121
|
110
|
2.0
|
0,4 ÷ 120
|
IPOO
|
0,8
|
Также в электрической схеме станка установлен амперметр, показывающий нагрузку главного электродвигателя. Амперметр следует выбирать по величине тока, классу точности и системе измерительного механизма. Наиболее всего нам подойдет амперметр модели Э8022 ГОСТ 8711-60 (1), (5), (4)
В системах электроснабжения могут возникать режимы характеризующиеся электрическими, тепловыми и механическими нагрузками значительно превышающими нагрузки нормального режима нагрузки и представляющие поэтому опасность для элементов электроснабжения. Причинами тепловых, тепловых и механических перегрузок могут быть нарушения нормального режима работы вызывающие незначительные перегрузки, опасные только при их большой длительности; повреждения и аварии элементов электроснабжения, вызывающие значительные перегрузки, опасные даже при их малой длительности. В процессе эксплуатации электрооборудования станка в силовых цепях и цепях управления могут возникать токи, многократно превышающие номинальные. Эти явления возможны в результате перегрузок электроприводов и аварийных коротких замыканиях, возникающих в процессе эксплуатации. При перегрузках электродвигателя увеличивается нагрев его обмоток, что может повлечь за собой преждевременный вывод электродвигателя из строя. И в этом случае необходимо отключить двигатель от сети, как только его температура превысит установленную. При коротком замыкании в цепи электродвигателя или в схеме управления необходимо немедленно отключить соответствующую часть схемы от питания. Простейшим аппаратом, обеспечивающим защиту сетей и электродвигателей от перегрева, является плавкие предохранители. Защитные свойства плавких предохранителей не регулируются и определяются типом предохранителя, габаритом патрона, номинальным током плавкого элемента. Временем срабатывания плавкого предохранителя считается время плавления главного элемента до момента появления электрической дуги. Плавкие предохранители делятся на инерционные и безинерционные.
Номинальный ток плавкой вставки для инерционных предохранителей определяется по длительному расчетному току. Номинальный ток плавкой вставки для безинерционные предохранителей определяется из условий
I в ≥ I эл и I пуск
I вст ≥ ——— (13)
К
где к – коэффициент выбирающейся в пределах от 1,6 до 0,9 в зависимости от длительности прохождения тока.
I пуск = (5 ÷ 7) I ном – пусковой ток у двигателя.
Номинальный ток для электродвигателей главного привода будет находиться по формуле:
Рн
Iн = ———————— (12)
· Uн· Cos φн · ηн
Рн – номинальная мощность двигателя, кВт;
Uн – фазное напряжение, В ;
Cos φн - номинальный коэффициент мощности двигателя ;
ηн – КПД двигателя
11
Iн = ————————— = 22,3 А
· 0,38· 0,87 · 0,86
Определяем номинальный ток электродвигателя подач по (12)
0,75
Iн = ————————— = 1,5 А
· 0,38· 0,87 · 0,86
Находим рассчитанный ток электродвигателя насоса охлаждения
0,125
Iн = ————————— = 0,27 А
· 0,38· 0,7 · 0,6
Для определения тока плавкой вставки предохранителя воспользуемся следующей формулой
5 Iн
I вст = —— ( 14 )
2,5
где 5 Iн = I пуск - пусковой ток
Рассчитаем ток плавкой вставки для главного электродвигателя
5 · 22,3
I вст = ——— = 44,6 А
2,5
Для электродвигателя подач ток вставки предохранителя будет
5 · 1,5
I вст = ——— = 3 А
2,5
Найдем ток плавкой вставки для двигателя охлаждения
5 · 0,27
I вст = ——— = 0,54 А
2,5
По токам плавкой вставки предохранителей выбираем из справочника (5) предохранитель резьбовой типа ПРС 63-л с плавкой ставкой типа
ПВл1-50, рассчитанной на номинальный ток 50 А для электродвигателя главного привода и предохранитель резьбовой типа ПРС6П с плавкой вставкой ПВл1-6, рассчитанной на ток 6А для электродвигателя подачи и электродвигателя охлаждения. Для цепи управления и защиты лампы местного освещения выбираем предохранитель резьбовой ПРС6П с плавкой вставкой ПВл1-6.
Для защиты электродвигателей от перегрева при длительных нагрузках применим тепловые реле. Тепловые реле надежно защищают электродвигатель от перегрузки, когда он длительно работает с нагрузкой, близкой к номинальной. Трехполюсное тепловое реле снабжено регулятором тока срабатывания. Оно отрегулировано так, что отключает двигатель при достаточно продолжительном токе, превышающем ток электродвигателя при его номинальной нагрузке.
Ток теплового расцепителя рассчитывается по формуле
I тр = (1,2 ÷ 1,3) Iн (15)
Для электродвигателя главного привода Iн = 22,3 А тогда ток расцепителя составит
I тр = 1,2 · 22,3 = 26,7 А
Для двигателя насоса охлаждения ток расцепителя составит
I тр = 1,2 · 0,27 = 0,32 А
Для защиты электродвигателя главного привода выбираем из справочника реле тепловое ТРН – 40, а для защиты электродвигателей насоса охлаждения выбираем реле типа ТРН – 1 с током расцепителя 0,5 А . ( 5) , ( 6 )
Для питания электродвигателя насоса охлаждения Iном = 0,27 А, а Iдоп = 14 А выбираем провод ПГВ 4(1х1)мм2 .
Для питания трансформатора цепи управления Iтр = 0,42 А, а Iдоп = 14 А
выбираем провод с медной гибкой жилой и с поливинилхлоридной изоляцией ПГВ4(1х1)мм2.
Для монтажа электрооборудования панели станка по условиям механической прочности применим провод с медной жилой и с поливинилхлоридной изоляцией ПВ (1х1) мм2.
Для питания лампы местного освещения применим провод многожильный
ПГВ 2(1х1)мм2 . (5) , (14)
2.4 Выбор питающего кабеля
2.5 Разработка схемы соединений
2.6 Описание заземления электрооборудования
3. ОХРАНА ТРУДА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ |
|
|
Скачать 50.58 Kb.