фрезерные станки. Курсовая работа. Введение в настоящее время наблюдается тенденция на повышение уровня автоматизации производственных процессов

• Название: Введение в настоящее время наблюдается тенденция на повышение уровня автоматизации производственных процессов
• Анкор: фрезерные станки
• Дата: 18.03.2022
• Размер: 1.37 Mb.
• Имя файла: Курсовая работа.docx
• Тип: Документы; #403721
• страница: 2 из 3

2.3 Выбор типоразмера и номинальной скорости двигателя

Для привода главного движения выберем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором из серии двигателей 4А специально разработанных для частотно-регулируемых электроприводов. Из справочника выбираем двигатель согласно условию: P_ЭД ≥ P_C. Этому Условию соответствует двигатель: 4АБ2П100М4ПБ, который имеет следующие данные:

Данные главного привода движения.

Номинальная мощность	P	кВт	4000Вт
Номинальная частота вращения ротора	n	об/мин	2870
Номинальный КПД	η	о.е	86
Момент инерции ротора	J	кг‧м2	0,0056
cos			0,83
Максимальный момент двигателя	Mmax	о.е	2
Масса двигателя	m	кг	28
Критическое скольжение	sk	%	22
КПД при ХХ	ηxx		0,92
КПД под нагрузкой	ηнагр		0,88

Рассчитаем номинальную скорость вращения:

(2.15)

Номинальный момент двигателя:

(2.16)

Поскольку диапазон регулирования меньше 50, будем использовать электрическое бесступенчатое регулирование скорости. И в место коробки скоростей применим редуктор. Для расчета передаточного числа редуктора принимаем, что максимальная скорость шпинделя будет при номинальной частоте двигателя.

Придаточное число редуктора n_эд – номинальная частота вращения ротора

Тогда:

(2.17)

2.4 Построение нагрузочной диаграммы электропривода

Для построения нагрузочной диаграммы электропривода произведем расчет электромагнитного момента двигателя на каждом этапе работы. Для этого определим динамический момент и момент холостого хода.

Динамический момент рассчитывается по формуле:

(2.18)

где JΣ – суммарный момент инерции:

(2.19)

где δ – коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора, соединительной муфты, δ = 0,1; шп – момент инерции шпинделя, J_шп = 0,02 кг м2;

(2.20)

ε – допустимое ускорение, ε= 600 рад/с2

M_оин =0,00616 600

Момент холостого хода зависит от многих факторов и не остается постоянным при различных скоростях. Однако, учитывая, что его величина не превышает 10-15% от номинального момента двигателя, рассчитаем по упрощенной формуле:

(2.21)

Электромагнитный момент двигателя при фрезеровании:

(2.22)

Угловую скорость ротора определим по формуле:

(2.23)

Определим момент и время каждого участка работы привода:

Пуск привода:

(2.24)

(2.25)

Фрезерование заготовки:

(2.26)

(2.27)

Ускоренный отвод детали:

(2.28)

(2.29)

Торможение привода:

(2.30)

(2.31)

По данным расчетам построим нагрузочную диаграмму, которая представлена на рис. 2.1



Рисунок 2.2 - Нагрузочная диаграмма

2.5 Проверка выбранного электродвигателя по нагреву и перегрузочной способности

Упрощенная нагрузочная диаграмма электропривода используются для проверки двигателя по нагреву и перегрузочной способности. Электропривод работает в циклическом режиме с переменной нагрузкой. Для проверки двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента. Условием правильного выбора двигателя по нагреву.

На станке после обработки одной детали производится обработка следующей и т.д. Время потребное на одну деталь не превышает 2 мин (с учетом смены детали). Поэтому заключаем, что двигатель работает в циклическом режиме.

В циклическом режиме эквивалентный момент определяется только для рабочих участков:

(2.32)

где Мi – момент на i-м интервале; - продолжительность работы на i-м

интервале; -число рабочих интервалов в цикле.

(2.33)

Номинальный момент двигателя М_ном= 13,3 больше эквивалентного момента М_Э = 10,1 , значит условие правильности соблюдено.

Проверим выбранный двигатель по перегрузочной способности:

(2.34)

где Mmax – максимальный электромагнитный момент за цикл работы;

Мдоп – допустимый максимальный момент двигателя с учетом возможного снижения напряжения сети на 10%.

Из представленных расчетов делаем заключение, что электродвигатель выбран правильно.

2.6 Выбор автоматических предохранителей

В промышленной установки согласно ПУЭ для защиты сети и оборудования от перегрузок и токов короткого замыкания применяются автоматические включения и предохранители. Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при коротких замыканиях в конце защищаемой линии в сетях с глухо заземленной нейтралью. Аппаратуры защиты располагается по возможности в доступных для обслуживания местах таким образом, чтобы была исключена возможность их механических повреждений. Установка их должна быть выполнена так, чтобы при оперировании с ними или при их действии была исключена опасность для обслуживающего персонала и возможность повреждения окружающих предметов.

В электрооборудовании станка предусмотрены следующие средства защиты:

Для подключения станка к питающей цепи, а так же для отключения от сети во время перерыва в работе или в аварийных ситуациях предусмотрел специальный вводной выключатель с нулевым расцеплением, исключающим самопроизвольное включение станка при восстановлении внезапно исчезнувшего напряжения питания;

Кнопки для аварийного отключения снабжены защелками;

В электрооборудовании станка предусмотрены необходимые блокировки, обеспечивающие безопасность операторов и безаварийную работу станка;

На шкафах, соединительных коробок, нишах, содержащих электрическую аппаратуру, помещены знаки электрического напряжения.

Выбор сечения проводников:

Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и после аварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями. Для проверки на нагрев принимаются получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети. Сечение проводов и кабелей электрической сети выбираются по нагреву расчетным током и потере напряжения. Электрическая сеть должна также обладать механической прочностью.

Выбор проводников зависит от места прокладки, количества прокладываемых проводников в одной трубе или коробе.

Для прокладки проводников применяем кабель с медной жилой марки ВВГ и ПВГ

Для выбора сечения рассчитываем токовые нагрузки приходящиеся на один двигатель.

Токовая нагрузка на главный двигатель станка исходит из паспортных данных двигателя. Что составляет I= 4 А. Выбираем кабель ВВГ(4*2,5+1 Ч 1) с нагрузкой I_{дл. каб.} = 16 А

Выбор защитной аппаратуры.

В качестве аппаратов защиты применяются плавкие предохранители или автоматические выключатели с встроенным тепловым (для защиты от перегрузки) и электромагнитным (для защиты от токов короткого замыкания) реле.

Выбор автоматического выключателя производится:

По напряжению установки U_уст ≤ U_H

По роду тока и его значению I_p ≤ I_H

По коммутационной способности I_КЗ ≥ I_откл. Где:

U_уст – напряжение на установки, В

U_H – напряжение номинальное автоматического выключателя, В

I_P – рабочий ток установки

I_H – номинальный ток автоматического выключателя

I_КЗ – ток короткого замыкания

Для защиты двигателя применяем автоматический выключатель 5.5 – 8 А ф. Sitmens

На станке устанавливаем двигатель с номинальным током – 4 А. Устанавливаем автоматический выключатель с тепловым расщипителем равным 8 А, U_H = 380 В, f = 50 Гц.

Проверяем выбранный автоматический выключатель на соответствие по формуле:

(2.35)

(2.36)

Условие выполняется.

Окончательно применяем к станку автоматический выключатель с сильной коммутационной способностью, с номинальным током 100А, размыкателем по перегрузке 80-100А, с нулевым расцепителем – 380В, 50Гц, с задней осью, с набором главного выключателя на заднюю ось, с шильдиком. С параметрами:

I_H – 100А

U_H – 380В

I_расц. – т=100А

I. оэ = 3I_H. оэ = 3I_H

Проверка выбранной защитной аппаратуры и силовых питающих кабелей по токам короткого замыкания.

Расчет токов короткого замыкания в системах электроснабжения требуется для проверки работы аппаратов защиты и проводников в режиме сверхтоков, а так же для проверки автоматического отключения линий в сетях до 1000 В с глухо заземленной нейтралью при возникновении замыканий. В соответствии с ПУЭ по режиму короткого замыкания проверяются распределительные щиты, токопроводы и силовые шкафы. Стойкими при токах короткого замыкания являются те аппараты и проводники, которые при расчетных условиях выдерживают воздействия этих токов не подвергаясь электрическим, механическим и иным разрушениям.

Для расчета тока короткого замыкания воспользуемся формулой:

(2.37)

Где: U_ф – напряжение но одной фазе в точке короткого замыкания и находится как отношение:

(2.38)

Z_m – полное сопротивление трансформатора, берется из паспорта или из справочников и вычисляется по формуле:

(2.39)

(2.40)

Где: U_к% = 5,5 – напряжение короткого замыкания, В

U_H = 400 – номинальное напряжение обмотки низкого напряжения, В

S_H – номинальная мощность трансформатора установленного в цехе.

Z_n – полное сопротивление петли «фаза – нуль» и выключает в себя:

Активное и индуктивное сопротивление проводников, шин, кабелей;

Суммарное сопротивление различных контактных соединений;

Активное и индуктивное сопротивление токовых катушек автоматических выключателей;

Активное и индуктивное сопротивление трансформаторов тока.

Данные сопротивлений берутся из справочной литературы и вычисляется по формуле:

(2.41)

Находим полное сопротивление до РП, включающее в себя шинопроводы в распределительном устройстве, шинопроводы идущие по цеху, кабель соединяющий распределительное устройство с шинопроводом и суммарное сопротивление различных контактных соединителей что составляет:

Активное сопротивление r = 0,107757 Ом

Индуктивное сопротивление x = 0,008403 Ом

Рассчитываем ток короткого замыкания в РП.

Сопротивление активное и индуктивное питающего кабеля, сопротивление заземления. Ток короткого замыкания равен:

(2.42)

(2.43)

Проверяем на соответствие вводного выключателя линии контроля с параметрами:

I_H = 100А

U_H = 380В

I_расц.т = 230А

I_оэ 4I_H

Рассчитаем ток короткого замыкания на вводе включающего сопротивления активное и индуктивное питающего кабеля длиной 17м.

ПВГ 6 Ч 70 + 1 Ч 50, сопротивление заземления. Ток короткого замыкания равен:

(2.44)

Проверяем автоматический выключатель на соответствие по условию:

I_КЗ ≥ 4I_ЭО

1620

2.7 Расчет и выбор питающих проводов

Кабель проложен в канале.

По длительно допустимому току выбираем кабель из следующего условия: I_{дл. доп.} I_{рас max}

(2.45)

I_{дл. доп.} = 40А

40 ≥31,1 А

Предварительно выбираем кабель марки АВВГ 4, сечением S = 10ммI

По допустимой потере ,

Где – расчетная потеря напряжения, %

∆U_доп. – допустимая потеря напряжения, %

Допустимая потеря напряжения составляет ∆U_доп. = 5%. Расчет по формуле:

(2.46)

0,06% ≤ 5%

где P – активная мощность двигателя, Вт

Q – реактивная мощность двигателя, ВАР

(2.47)

r0 – берется из литературы из таблицы активных сопротивлений кабелей с алюминиевыми жилами. Для этого достаточно знать предполагаемое сечение кабеля и число жил.

r0 = 4,5 Ом/км

x – индуктивное сопротивление кабеля

x – 0,09 Ом/км

L- длина кабеля (линии), км

L = 0,01км

Проверяем на отключение однофазного короткого замыкания

I_КЗ ≥3*I_тр

Где I_тр – ток теплового расцепителя автоматического выключателя, А

(2.48)

Где Z_т – полное расчетное сопротивление трансформатора, 1,319 Ом

R_пк – омическое сопротивление кабеля проложенного от РУ 0,4 КВ до РП29.

R_{п –} омическое сопротивление петли фаза – нуль

(2.49)

Где y – удельная проводимость, для алюминия = 34Ом*ммI/м

(2.50)

Тогда:

(2.51)

Проверка на соответствие между током срабатывания защитного аппарата и длительно допустимым током по нагреву для кабелей силовых сетей

I_{дл. доп.} ≥ Кз*I_З

Где Кз – коэффициент защиты, согласно ПУЭ равен 1

46≥1*40 А