Технические данные станка
 Скачать 356.5 Kb.
|
|
2.2 Анализ системы электропривода и схемы управления Электропривод токарно-винторезного станка 16Б16П питается от сети переменного напряжения 380 В. Напряжение цепи управления 110 В переменного тока, напряжение цепи управления электромагнитными муфтами 24 В постоянного тока .Напряжение цепи местного освещения 24 В переменного тока, цепи сигнализации 29 В переменного тока. Электропривод станка состоит из четырех трехфазных асинхронных электродвигателей: привода шпинделя типа 4АМI32М8/4У3 мощностью 5 кВт, n=1500 об/мин, U=380 В; привода быстрых перемещений каретки и суппорта типа ДПТП224СIУ3 мощностью 0,37 кВт, n=1500 об/мин, U=380 В; привода насоса охлаждающей жидкости типа X1422МУХЛ4 мощностью 0,12 кВт, n=3000 об/мин,U=380 В; привода насоса смазки,в комплекте со станцией смазки С4814 мощностью 0,12 кВт, n=3000 об/мин,U=380 В; Электродвигатели установленные на станке имеют низкий коэффициент полезного действия, и создают много шума в работе. Коробка скоростей главного привода станка имеет две электромагнитные муфты, посредствам которых осуществляется пуск и торможение шпинделя станка. Органы управления станком сосредоточены в шкафу управления. На станке размешается пульт управления . На нем находятся следующие кнопки: рукоятка включения электрооборудования станка в сеть; рукоятка включения насоса охлаждения; рукоятка переключения скорости главного электродвигателя; кнопка включения ускоренных ходов каретки и суппорта; рукоятка пуска станка и реверсирования шпинделя; кнопка аварийная; кнопка пуска главного электродвигателя; Также на пульте управления находится сигнальная лампа HL2, сигнализирующая наличие питания сети и HL1,сигнализирующая наличие питания трансформатора. Установленные автоматические выключатели устарели и не отвечают требованиям безопасности . Они нуждаются в замене на более современные с лучшими характеристиками. Необходимая скорость вращения двигателя М1 главного привода задается установкой переключателя S1 в положение 1 –первая, малая скорость, или в положение 2 –вторая скорость. Установкой рукоятки вводного выключателя F1 в положение 1 электрооборудование станка подключается к питающей сети и включается сигнальная лампа НL1. При воздействии на кнопку управления S7 включается реле К2, К3,КТ и магнитные пускатели К1, К7 . Магнитный пускатель К7 включает электродвигатель М1 главного привода, а магнитный пускатель К1 –электродвигатель М4 станции смазки. После запуска электродвигателя М1 могут быть включены: переключателем S11 –магнитный пускатель К10 электронасоса охлаждения М3, а рукояткой управления, левой или правой –шпиндель станка. Перемещение каретки может происходить независимо от запуска электродвигателя М1; кнопкой управления S10 включается магнитный пускатель К9 электродвигателя М2 быстрых перемещений каретки и суппорта. Работа одновременно двумя рукоятками управления, например, включение шпинделя правой рукояткой, а отключение левой –невозможно. Если одной из рукояток шпиндель включен –вторая рукоятка никакого действия на работу привода не оказывает, так как, если работает правой рукояткой, реле К2 оказывается отключенным, а при работе левой рукоятки отключается реле К3 . Но, если обе рукоятки находятся в нейтральном положении и реле К2 и К3 включены, то начинать работу можно любой рукояткой управления. Для останова шпинделя рукоятку управления следует перевести из положения 3 в положение 2 “Шпиндель стоп”.При этом контакты переключателя s9 в цепях 3 и 5 замыкаются и включается реле КЗ, а контакт в цепи 9 размыкается и отключает реле К4 и через него К6 . Контакт К6 в цепи 25 отключает электромагнитную муфту Y1, а в цепи 27 включает электромагнитную муфту Y2 . Шпиндель тормозится и останавливается, но электродвигатель М1 продолжает вращаться в прямом направлении . После останова шпинделя реле К11 отключается и отключает электромагнитную муфту Y2. При торможении реле К11 включается и отключается с помощью модуля времени АТ . Время торможения шпинделя задается в пределах 2…3 секунды и регулируется потенциометром модуля времени АТ1. Чтобы включить обратный ход шпинделя “Шпиндель назад “, рукоятку управления следует перевести из положения 2 “Шпиндель стоп “ в положение 1 “Шпиндель назад”. При этом контакты переключателя S9в цепях 3 и 5 размыкаются и реле КЗ отключается, а контакт S9 в цепи 10 замыкается и включает реле К5. При включении реле контакт К5 в цепи 13 размыкается и отключает магнитный пускатель К7 хода вперед электродвигателя М1 главного привода, контакт К5 в цепи 15 замыкается, включает магнитный пускатель К8 хода назад, и электродвигатель М1 начинает вращаться в обратном направлении .Другой контакт реле К5 в цепи 12 включит реле К6. Контакт К6 в цепи 25 замыкается, включает электромагнитную муфту Y1, и шпиндель станка начинает вращаться в обратном направлении. Для останова шпинделя рукоятку управления из положения 1 следует перевести в положение 2 “Шпиндель стоп” . При этом контакты переключателя S9в цепях 3 и 5 замыкается и включается реле КЗ, контакт S9 цепи 10 размыкается и отключается реле К5 . Обесточенное реле К6отключает электромагнитную муфту Y1 и включает электромагнитную муфту Y2 . При отключении реле К5 магнитный пускатель К8 остается включенным и двигатель М1 продолжает вращаться в обратном направлении. При управлении шпинделем станка правой рукояткой управления команда“Шпиндель вперед“ или “Шпиндель назад“ подается переключателем S8 . При подаче этих команд переключателем S8 реле К2 отключается, а реле К3 остается включенным . В остальном действие электросхемы аналогично действию при управлении шпинделем станка левой рукояткой управления. Релейноконтакторная схема используемая для управления станком 16Б16П обладает следующими недостатками: низкая надежность; большая потребляемая мощность; большие габариты схемы; затраты энергии на срабатывание; при длительном хранении катушки реле стареют. Используемое напряжение 110 В, для цепи управления не отвечает нынешним требованиям ГОСТа и является опасным для работающих на станке. Контакты реле и пускателей изнашиваются, в них возникает искрение,что может привести к возникновению пожара. Тепловые реле используемые для защиты электродвигателей от перегрузки устарели и не могут обеспечить надежную защиту. Понижающий трансформатор используемый для питания цепей управления и местного освещения уже устарел, нуждается в замене .Он потребляет большую мощность при низком коэффициенте полезного действия. В связи с указанными недостатками возникает необходимость модернизации станка 16Б16П. 2.3 Предложения по модернизации Схему управления станком 16Б16П переводим на постоянное напряжение 24В, которое является безопасным для обслуживающего персонала и повышает надежность работы схемы . Для питания местного освещения используем источник питания с напряжением 24В переменного тока . Силовая цепь питается напряжением 380В, частотой 50Гц; Производим замену устаревших типов электродвигателей на современные серии АИР и RA . В них применены высокопрочные алюминиевые сплавы и пластмассы, использована более совершенная система вентиляции, обеспечивающая снижение температуры нагрева двигателей. Также применены подшипники с улучшенными виброакустическими характеристиками, что позволит снизить уровень шума при работе электродвигателя и повысить надежность; Применяем современные конструкции аппаратов управления и защиты . Они обладают более высокой надежностью, меньшим шумом в работе и меньшими габаритами и массой; В данной схеме применяется большое коли чество магнитных пускателей, что делает схему энергоемкой, а также приводит к большому коли честву переключений, изза чего снижается надеж ность схемы . Поэтому магнитные пускатели заменяем тиристорными, с управлением на герконовых реле . Двигатель быстрых перемещений суппорта, а также двигателя насоса охлаждения и насоса смазки включаем с помощью герсиконового контактора . Герконовые реле и герсиконовые контакторы имеют гермитичные магнитоуправляемые контакты, находящиеся в среде защитного газа . В результате их контактная система имеет повышенную износостойкость и надежность контактирования. Контакты не окисляются, не загрязняются и не требуют постоянного ухода и обслуживания; Производим замену плавких предохранителей в силовой цепи на автоматические выключатели, которые обладают более высокой надежностью и быстродействием; Защиту цепей управления и местного освещения осуществляем при помощи предохранителей. 2.4 Выбор электродвигателей Электродвигатели выбирают по следующим условиям: по роду тока и величине напряжения; по конструктивному исполнению; по степени защиты от воздействия окружающей среды; по частоте вращения ротора; по мощности. Покажем выбор электродвигателя для главного привода. Выбор осуществляем по условиям: nном nмех ( ) Рном Рz / ( ) где nном – номинальная частота вращения электро двигателя, об/мин; nмех – частота вращения входного вала механизма, об/мин; Рном –номинальная мощность электродвигателя,кВт; коэффициент полезного действия станка, по паспорту принимаем =0,9. По условиям ( ) и ( ) имеем: nном 1500 об/мин Рном 4,47/0,9 = 4,97 кВт По ( ) выбираем электродвигатель марки АИР112М4 с Рном =5,5 кВт, ном= 85,5 %, nном= 1500 об/мин, cos =0,86, Iп/Iном=7,0. Выбор электродвигателей М2М4 аналогичен . Данные выбора заносим в таблицу 3. Номинальный ток электродвигателя Iном, А, определяем по формуле: Iном = Рном / ( 3 Uc ном cos ном ), ( ) где Uc –номинальное напряжение сети, кВ; ном– коэффициент полезного действия электро двигателя, о.е.; cos ном –номинальный коэффициент мощности, о.е.. Пусковой ток электродвигателя Iп, А, определяем по формуле: Iп = Iном Iп/Iном, ( ) где Iп/Iном –кратность пускового тока, о.е. Для электродвигателя М1 по формулам ( ) и ( ) имеем: Iном = 5,5 /( 3 0,38 0,855 0,86 ) =11,3 А Iп =11,3 7 =79,1 А Расчет номинальных и пусковых токов остальных электродвигателей аналогичен . Данные заносим в таблицу 3. Таблица 3
2.5 Разработка схемы управления и описание ее работы Разработку схемы управления токарновинторезного станка модели 16Б16П ведем согласно с предложениями по модернизации .Схема электрическая принципиальная после модернизации представлена на листе2 графической части проекта. Перед началом работы станка необходимо электрическую часть подключить к цеховой сети посредствам автоматического выключателя QF2, при этом загорается сигнальная лампа HL1. Необходимая скорость вращения электродвигателя М1, задается установкой переключателя SА1 в положение 1 –первая, малая скорость, или в положение 2 –вторая скорость. При воздействии на кнопку управления SВ2 включаются герконовые реле КV7, КV8,КV3 и герсиконовый контактор КМ3. Герконовое реле КV3 включает электродвигатель М1 главного привода замыкая свои контакты КV3.1КV3.3 в цепи тиристорного пускателя. Рассмотрим работу тиристорного блока на примере фазы А . В момент похождения положительной полуволны напряжения на фазе А,происходит открытие тиристора VS1 ( так как положительная полуволна является прямой для VS1 ) и закрытие тиристора VS2 (так как положительная полуволна является обратной для VS2 ). Формируется открывающий импульс тока в цепи управления тиристора VS1. Открывающий импульс на управляющий электрод тиристора VS1 подается по цепи : фаза А, диод VD1, токоограничивающий резистор R1, Замыкающий контакт KV2.1, управляющий электрод тиристора VS1, катод тиристора VS1 . Тиристор VS1 открывается и на фазе А двигателя М1 появляется напряжение . Ток на обмотку статора двигателя поступает по цепи : фаза А, тиристор VS1, обмотка статора двигателя М1, тиристор VS4 – фаза В или тиристор VS6 – фаза С . В следующий полупериод прохождения отрицацельной полуволны напряжение в фазе А происходит закрытие тиристора VS1, и открытия тиристора VS2 . Открывающий импульс на управляющий электрод тиристора VS2 поступает по цепи : другая фаза ( на которой сейчас положительная полуволна ), обмотка статора двигателя М1, диод VD2, замыкающий контакт KV2.1, токоограничивающий резистор R1, управляющий электрод тиристора VS2 . Тиристор VS2 открывается и на обмотке двигателя появляется напряжение . В остальных фазах работа тиристорных блоков аналогична. Герсиконовый контактор КМ3, замкнув свой контакт КМ3.1 включает электродвигатель М4 станции смазки. После запуска электродвигателя М1 могут быть включены: переключателем SA3 –герсиконовый контактор КМ2 электронасоса охлаждения М3. Нажатием кнопки управления SB3 включается герсиконовый контактор КМ1 электродвигателя быстрых перемещений каретки и суппорта М3. Работа одновременно двумя перключателями управления, например, включение шпинделя переключателем SA4, а отключение переключателем SA5 –невозможно. Если одним из переключателей шпиндель включен –второй переключатель никакого действия на работу привода не оказывает, так как, если работает переключатель SA4, герконовое реле КV7 оказывается отключенным, а при работе переключателем SA5 отключается герконовое реле КV8 . Но, если оба перключателя находятся в нейтральном положении и герконовые реле КV7 и КV8 включены, то начинать работу можно любым переключателем управления. Чтобы включить рабочий ход шпинделя переключателем SA4, его нужно перевести из положения 2 “Шпиндель стоп “ в положение 3 “ Шпиндель вперед “ . При этом герконовое реле KV7 отключается, а герконовое реле KV6 включается и замкнув свой контакт KV6.2 включает герконовое реле KV4. Герконовое реле замкнув свой контакт KV4.2 включает электромагнитную муфту YC1 и шпиндель начинает вращаться. Для остановки шпинделя переключатель управления SA4 следует перевести из положения 3 в положение 2 “Шпиндель стоп”.При этом переключатель SA4 включает герконовое реле КV7 и отключает герконовое реле КV6, а через него отключают герконовое реле KV4 . Герконового реле KV4 размыкает свой контакт KV4.2 и отключает электромагнитную муфту YС1, и замыкая свои контакты KV4.1 и KV4.3 включает электромагнитную муфту YС2 . Шпиндель тормозится и останавливается, но электродвигатель М1 продолжает вращаться в прямом направлении . После остановки шпинделя герконовое реле КV1 отключается и разомкнув свой контакт KV1.1 отключает электромагнитную муфту YС2. При торможении герконовое реле КV1 включается и отключается с помощью модуля времени KT1. Время торможения шпинделя задается в пределах 2…3 секунды. Чтобы включить обратный ход шпинделя “Шпиндель назад “, переключатель управления SA4 следует перевести из положения 2 “Шпиндель стоп “ в положение 1 “Шпиндель назад”. Переключатель SА4 отключает герконовое реле КV7 и включает герконовое реле КV5. При включении герконового реле KV5 размыкается его контакт KV5.2 и отключает герконовое реле КV3 хода вперед электродвигателя М1 главного привода . Контакт КV5.1 замыкается и включает герконовое реле КV2 хода назад, каторое, замкнув свои контакты КV2.1КV2.3 осуществит запуск электродвигателя М1 в обратном направлении . Контакт реле КV5.3 замыкается и включает герконовое реле КV4. Контакт КV4.1 замыкается и включает электромагнитную муфту YС1, и шпиндель станка начинает вращаться в обратном направлении. Для остановки шпинделя переключатель управления SA4 из положения 1 следует перевести в положение 2 “Шпиндель стоп” . При этом контакты переключателя включают герконовое реле КV7 и отключают реле КV5 . Обесточенное реле КV4 отключает электромагнитную муфту YC1 и включает электромагнитную муфту YC2 . При отключении реле КV5 магнитный пускатель КV2 остается включенным и двигатель М1 продолжает вращаться в обратном направлении. При управлении шпинделем станка переключателем управления SA5 при подаче команд “Шпиндель вперед“ или “Шпиндель назад“ происходит включение герконового реле КV7 и отключение герконового реле КV8 . В остальном действие электросхемы аналогично действию при управлении шпинделем станка левой рукояткой управления. Отключение станка осуществляется переводом рукоятки выключателя QF2 в положение “ Отключено “ На станке имеется амперметр А1, измеряющий нагрузку главного электродвигателя М1. Защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью плавких предохранителей FU1FU3 и автоматических выключателей QF2, QF3. Защита электродвигателей от перегрузок осуществляется тепловыми реле КК1КК3. |