Электрооборудование металлорежущих станков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Металлорежущие станки являются распространенными производственными машинами, предназначенными для механической обработки заготовок из металла режущими инструментами. Путем снятия стружки заготовке придаются требуемая форма, размеры и чистота *поверхности. На электромашиностроительных заводах механическая обработка занимает значительное место в общем процессе изготовления электрической машины в условиях крупносерийного и массового производства.

В зависимости от характера выполняемых работ, вида применяемых инструментов и формы образуемой поверхности металлорежущие станки подразделяются на следующие девять групп: 1) токарные; 2) сверлильные и расточные; 3) шлифовальные; 4) комбинированные; 5) зубо- и резьбообрабатывающие; 6) фрезерные; 7) строгальные и долбежные; 8) отрезные; 9) разные. Внутри групп станки подразделяются на типы (модели).

В зависимости от технологических возможностей обработки деталей разных размеров, форм и от характера организации производства различают станки: 1) универсальные и широкого назначения, служащие для выполнения различных операций (например мочения, сверления, нарезания резьбы и др.) и способов обработки (например, фрезерования и растачивания отверстий) при обработке изделий многих наименований и типоразмеров; такие станки применяются при штучном и мелкосерийном производстве в ремонтных цехах, мастерских и т.д. 2) специализированные, предназначенные для обработки деталей, сходных по форме, но имеющих различные размеры; такие станки используются в серийном производстве; 3) специальные, служащие для обработки деталей одного типоразмера; станки такого вида применяются в крупносерийном и массовом производствах.

Станки токарной группы относятся к наиболее распространенным, металлорежущим станкам и широко применяются на промышленных предприятиях, в ремонтных мастерских и т. п. В эту группу входят: универсальные токарные и токарно-винторезные, револьверные, токарно-лобовые карусельные, токарно-копировальные станки, токарные автоматы и полуавтоматы. На токарных станках производится обработка наружных, внутренних и торцевых поверхностей тел вращения цилиндрической, конической и фасонной формы, а также прорезка канавок, нарезка наружной и внутренней резьбы и т.д. Режущими инструментами на токарных станках служат в основном резцы, но применяются также и сверла, развертки, метчики, плашки и др.

Характерной особенностью станков токарной группы является осуществление главного движения за счет вращения обрабатываемой детали. Подача режущего инструмента производится путем поступательного перемещения суппортов.

Наибольшее применение получили универсальные токарно-винторезные станки, на которых выполняются всевозможные токарные работы. В электромашиностроении на токарных станках производится обточка валов, подшипниковых щитов и других деталей электрических машин. электрооборудование мощность защита кабель

Совершенствование современных станков должно обеспечивать повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода главного движения. Исключительное значение приобретает повышение надежности станков за счет насыщения их средствами контроля и измерения, а также введения в станки систем диагностирования. Повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений связано с дальнейшим совершенствованием привода станков, шпиндельных узлов, тяговых устройств и направляющих прямолинейного движения. Применение композиционных материалов для режущих инструментов позволяет уже сейчас реализовать скорость резания до 1,5-2 км/мин, а скорость подачи довести до 20-30 м/мин. Дальнейшее повышение скоростей потребует поиска новых конструкций, использующих иные физические принципы и обеспечивающих высокую работоспособность ответственных станочных узлов. Применение станочных модулей возможно только при полной автоматизации всех вспомогательных операций за счет широкого использования манипуляторов и промышленных роботов. Это относится к операциям, связанным со сменой заготовок, режущих инструментов, технологической оснастки, с операциями измерения заготовки, инструмента, с операциями дробления и удаления стружки из рабочей зоны станка. Оснащение станков гибкого автоматизированного производства различными контрольными и измерительными устройствами является необходимым условием их надежной работы, особенно в автономном и автоматизированном режиме.



1. Состав и краткая техническая характеристика станка

Основные узлы станка: станина, передняя (шпиндельная) бабка с коробкой скоростей и шпинделем, суппорт, задняя бабка, коробка подач, фартук и шкаф с электрооборудованием.

Станина является основной несущей конструкцией станка. По направляющим станины перемещается нижняя каретка суппорта, а также задняя бабка. Шпиндель представляет собой полый вал, через который можно пропускать прутковый материал при обработке его на станке. На шпиндель навертывается патрон либо планшайба для закрепления обрабатываемого изделия, а также может устанавливаться передний центр при обработке изделия в центрах.

Суппорт служит для закрепления режущего инструмента (резца) и сообщения ему движений подачи: продольной и поперечной. Фартук соединен с нижней кареткой суппорта й перемещается вместе с ней вдоль станины. Движение суппорту передается через механизм фартука от ходового вала, либо от ходового винта, которые получают вращение от коробки подач. Ходовой винт используется при нарезании резьб, ходовой вал - при всех других видах обработки. Задняя бабка используется как вторая опора при обработке в центрах сравнительно длинных изделий. Она имеет выдвижную пиноль, в которой закрепляется задний центр или режущий инструмент для обработки отверстий - сверла, метчики, развертки и др.

Технологические возможности станков могут быть расширены применением делительной головки, накладного круглого стола.

Основные узлы станка:

- станина;

- передняя бабка;

- коробка скоростей;

- шпиндель;

- суппорт;

- задняя бабка;

- коробка подач;

- фартук;

- шкаф с электрооборудованием.

Таблица 1.1 - Основные технические данные и характеристики

Наименование параметра	Единица измерения	Величина параметра
Главный привод	усилие резания	Н	500
	скорость резания	м/мин	18
Привод электронасоса подачи охлаждающей жидкости	напор	м	1,2
	подача насоса	м 3/с	0,15
Привод каретки	момент	Н м	6,5
	частота вращ.	об/мин	1500

2. Требования к электрооборудованию, принцип действия электрооборудования и систем управления

Главный привод, а также привод каретки и привод насоса охлаждения осуществляются от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

В механических цехах машиностроительных заводов токарно-винторезные станки используются в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.

Питание силовой цепи будет осуществляться от сети 380 В. В целях повышения надежности работы аппаратов, в схеме управления будем использовать напряжение 110 В, для местного освещения - 24 В и для цепей сигнализации - 36 В. Для этого используем понижающий трансформатор ОСВМ - 1-380/110/36/24.

Электрические аппараты должны соответствовать следующим требованиям: изоляция электрических аппаратов должна быть рассчитана в зависимости от условий возможных перенапряжений, которые могут возникнуть в процессе работы. Аппараты, предназначенные для частого включения и отключения, должны иметь высокую механическую и электрическую износоустойчивость, а температура токоведущих элементов не должна превышать допустимых значений. При коротком замыкании токоведущая часть аппарата подвергается значительным термическим и динамическим нагрузкам, которые вызваны большим током. Эти нагрузки не должны препятствовать дальнейшей работе аппарата.

Установка электродвигателей и аппаратов должна осуществляться таким образом, чтобы они были доступны для осмотра, замены и ремонта. Электродвигатели должны быть заземлены или занулены в соответствии с требованиями ПУЭ.

На коммутационных аппаратах, пускорегулирующих устройствах, предохранителях и т. п. должны быть надписи, указывающие, к какому электродвигателю они относятся.

Перед началом работы необходимо убедиться; что все автоматические включатели включены.

Пуск электродвигателя главного привода М 1 осуществляется нажатием кнопки SB1 или SB2, которая замыкает цепь катушки контактора КМ 1, переводя его на самопитание.

Остановка электродвигателя главного приводе М 1осуществляется нажатием кнопки SB3 или SB4.

Управление вращением шпинделя осуществляется рукояткой включения фрикциона.

При отключенном фрикционе (шпиндель не вращается) замыкается размыкаемый контакт конечного выключателя QS и включаются реле временя КТ 1, тормозная муфта YA5. При этом загорается сигнальная лампа HL2. При работе двигателя главного привода на холостом ходу реле времени КТ, настроенное на выдержку времени 2,5…3 мин., отключает двигатель посредством контактов КТ. Одновременно реле времени КТ 1 потеряет питание и с выдержкой времени 25 с отключает тормозную муфту YA5.

При включенном фрикционе контакт QS размыкается, отключает реле времена КТ и тормозную муфту YA5.

При отключении двигателя М 1 кнопкой SB3 или SB4 посредством размыкаемого контакта КМ 1 включается реле времени КТ и тормозная муфта YA5.

Контроль за нагрузкой электродвигателя главного привода осуществляется по амперметру.

Рабочие подача суппорта осуществляются от двигателя главного привода, быстрые перемещения - двигателя быстрого хода. В фартуке станка имеются четыре электромагнитные муфты, две из которых используются для управления перемещением каретки в продольном направлении, две - для управления перемещением суппорта в поперечном направлении.

Управление муфтами производится рукояткой постового переключателя, имеющего пять положений: 1 - вертикальное нейтральное и четыре наклонных, соответствующих направлению перемещения каретки и суппорта. Включение электродвигателя быстрого хода при любом положении рукоятки переключателя обеспечивается толчковой кнопкой, встроенной в головку крестового переключателя.

Во избежание одновременного включения меточной гайки и электромагнитных муфт предусмотрен конечный выключатель QS1, установленный внутри фартука, который обрывает цепь питания муфт при включении маточной гайки.

Для предотвращения пробоя катушек электромагнитных муфт при их отключении и уменьшении искрообразования на контактах крестового переключателя предусмотрены разрядные сопротивления.

На фартуке установлен переключатель SA2 на три положения, который включает электромагнитные муфты на требуемый режим работы.



3. Расчет мощности и выбор двигателей

Выберем двигатели, соответствующие данному станку.

В зависимости от категории помещения по условиям окружающей среды в данном курсовом проекте будем использовать электродвигатели со степенью защиты IP44.

Выбираем электродвигатель главного привода (М 1).

Мощность электродвигателей для токарно-винторезного станка будем рассчитывать по формуле:

; (3.1)

; (3.2)

где, Рp - мощность двигателя, (кВт);

Fp - усилие резания, (Н);

Vp - нормативная скорость резания, (м/мин);

з = 0,6-0,8 - коэффициент полезного действия;

;

;

где F = 500 Н;

Vz = 18 м/мин.

Из справочника асинхронных электродвигателей серии 4А выбираем электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А 160S4У 3.

Характеристика электродвигателя.

Мощность на валу, кВт 15.

КПД при номинальной нагрузке, % - 88,5.

Cosц при номинальной нагрузке - 0,88.

i_п - 7,0.

Выбираем электродвигатель для насоса охлаждения (М 2).

Мощность электродвигателя рассчитываем по формуле:

(3.3)

где, Р - мощность двигателя, кВт;

с = 1200 кг/м ³ - плотность жидкости;

g = 9,81н/м;

H = 1,2 м - напор;

Q = 0,15 м ³/с - подача насоса;

з_н = 0,8 - коэффициент полезного действия;

з_пер= 1

Р

Из справочника асинхронных электродвигателей серии 4А выбираем электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А 100S4У 3.

Характеристика электродвигателя.

Мощность на валу, кВт 3

КПД при номинальной нагрузке, % 82,0

cosцпри номинальной нагрузке 0,83

i_п 6,5

Выбираем вспомогательный электродвигатель (М 3). Мощность электродвигателя рассчитываем по формуле:

; (3.4)

где Р - мощность двигателя, кВт;

М = 6,5Нм - крутящийся момент;

n_ф= 1500 об/мин - частота вращения;

.

Из справочника асинхронных электродвигателей серии 4А выбираем электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А 80A4У 3.

Характеристика электродвигателя.

Мощность на валу, кВт 1,1.

Число оборотов в минуту, об/мин 1500.

КПД при номинальной нагрузке, % 75.

cosцпри номинальной нагрузке 0,81.

i_п 5

4. Расчет и выбор электрических аппаратов и элементов электрической схемы

Расчет токов.

Ток, протекающий в силовой цепи, определяется электродвигателями.

Номинальный ток электродвигателя рассчитывается по формуле:

(4.1)

где P_HОM- номинальная мощность электродвигателя, Вт;

U- напряжение, кВ;

cosц - коэффициент мощности;

По формуле 4.1 определяем номинальные токи электродвигателей токарно-винторезного станка.

1. Номинальный ток электродвигателя главного привода М 1:

.

2. Номинальный ток электродвигателя насоса охлаждения М 2:

.

4. Номинальный ток электродвигателя подачи М 3:

.

Выбор электромагнитных пускателей.

Т.к. в цепи управления стоит понижающий трансформатор с 380В на 110В, то рабочее напряжение катушек пускателей будет 110В. Выбираем электромагнитные пускатели со степенью защиты IP20.

Электромагнитные пускатели КМ 1, КМ 2 и КМ 3 выбираем по номинальному току электродвигателей М 1, М 2 и М 3. Выбираем электромагнитные пускатели серии ПМЛ. Так как количество вспомогательных контактов электромагнитных пускателей КМ 2 и КМ 3 меньше необходимого, то используем приставку с дополнительными контактами типа ПКЛ-11(М) (1з + 1р), со степенью защиты IP20. Пускатель КМ 1 будем использовать без приставки. Результаты выбора заносим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Результаты выбора электромагнитных пускателей

Позиционные обозначения и типы	Напряжение главных контактов, В	Ток главных контактов, А	Число главных контактов зам./разм.	Число вспомога-тельных контактов зам./разм.	Напряжение катушки, В
КМ 1 ПМЛ-3161	требуется	380	29,3	3/0	2/1	110
	выбрано	380	40	3/0	2/2	110
КМ 2 ПМЛ-1260(с приставкой ПКЛ-11М)	требуется	380	4,07	3/0	1/1	110
	выбрано	380	10	3/0	1/1	110
КМ 3 ПМЛ-1160 (с приставкой ПКЛ-11М)	требуется	380	2,1	3/0	1/1	110
	выбрано	380	10	3/0	1/1	110

Выбор реле времени.

Выбор реле производится по:

- числу контактов;

- времени выдержки срабатывания контактов;

- напряжению катушки;

- степени защиты IP.

Выбираем реле КТ 1. Согласно схеме реле должно иметь 1 контакт на замыкание и 1 контакт наразмыкание, а так же 1замыкающий контакт с задержкой на размыкание. Так как в схеме используется всего 1 контакт с выдержкой времени на малое время, то наилучшим решением является использование промежуточного реле РПЛ в качестве управляющего элемента с приставкой ПВЛ, имеющей от 2-х до 4-х контактов с выдержкой времени. Из справочника выбираем промежуточное реле типа РПЛ-122М с номинальным током контактов 16А, напряжением катушки 110 В, степенью защиты IP20, с 2 замыкающимися и 2 размыкающимися контактами мгновенного действия. В качестве элемента с выдержкой времени дополнительно выбираем приставку ПВЛ-11М с 1 размыкающим и 1 замыкающим контактами. Приставка обеспечивает выдержку времени в диапазоне от 0,1 до 30с.

Результаты выбора реле заносим в таблицу 5.2

Таблица 5.2 - Результаты выбора реле

Позиционные обозначения и типы	Число контактов с выдержкой времени, зам./разм.	Число контактов мгновенного действия зам./разм.	Напря- жение питания, В	Выдержка времени, сек.	Степень защиты
КТ РПЛ-122М (с приставкой ПВЛ-11М)	требуется	1/0	1/1	110	10	IP20
	выбрано	1/1	2/2	110	0,1-30	IP20

Выбор сигнальных ламп и лампы местного освещения.

Выбор элементов сигнализации и местного освещения выполняется по условиям:

- величины рабочего напряжения;

- выполняемых функций;

- экономичности.

Выбираем лампу местного освещения HL1, результат выбора записываем в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Результат выбора лампы местного освещения

Тип	Напряжение, В	Мощность, Вт	Световой поток, Лм	Исполнение
ЛОН 25	24	25	200	1

Выбираем сигнальные лампы HL2 и HL3, результат выбора записываем в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Результат выбора сигнальных ламп

Марка	Напряжение, В	Ток, А	Мощность, Вт	Цвет лампы
СКЛ 1	110	0,2	1,2	красный

Выбор аппаратов ручного управления (кнопки управления, выключатели, переключатели).

Выбор этих аппаратов производится:

- по номинальному напряжению цепи;

- по длительно расчётному току цепи;

Для выбора аппаратов управления необходимо рассчитать ток цепи управления. Для этого необходимо суммировать мощность всех аппаратов цепи управления в наиболее тяжелом режиме работы, т.е. тогда, когда включено наибольшее количество мощных аппаратов. Полученную суммарную мощность необходимо разделить на напряжение этой цепи.

Выбор выключателей и переключателей.

В цепи местного освещения установлен выключатель SA1. Мощность лампы 25 Вт, напряжение обмотки трансформатора 24 В. Расчет производим по формуле:

(4.2)

Выбираем переключатель открытого исполнения ПЕО 11 с рукояткой на два положения и номинальным током 10 А, степень защиты IP40.

Выбираем переключатель SA2 и выключатели SA3 и SA4 в цепи управления. Расчет производим по формуле:

(4.3)

где S - наибольшая суммарная мощность, потребляемая аппаратами цепи управления при одновременной работе, ВА;

U_ном - напряжение цепи управления, В.

Т.к. максимальное количество одновременно включенных аппаратов: 3 пускателя (КМ 1, КМ 2, КМ 3) с номинальной мощностью обмоток равной 8 ВА, то ток цепи управления будет равен:

Выбираем выключатели SA3 и SA4 открытого исполнения ПЕО 11 на два положения и номинальным током 10 А. Выключатель SA2 выберем следующего типа: ПМО-Ф 45-Ж 31Д 1У 3.

Результаты выбора заносим в таблицу 5.5

Таблица 5.5 - Результаты выбора выключателей и переключателей

Позиционное обозначение	Серия	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А	Степень защиты
SA1	ПЕО 11	660	10	IP40
SA2	ПМО-Ф 45-Ж 31Д 1У 3	380	10	IP40
SA3	ППЗ-10	500	10	IP40
SA4	ППЗ-10	500	10	IP40

Выбор кнопочных выключателей.

Выбираем кнопочные выключатели серии КЕ по току цепи управления. Все кнопочные выключатели SB1 - SB4 выберем КЕ 011 с исполнением 2.

Результаты выбора заносим в таблицу 5.6.

Таблица 5.6 - Результаты выбора кнопочных выключателей

Позиционное обозначение и тип	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А	Цвет толкателя	Число контактов зам./разм.	Степень защиты
SB1, КЕ 011	380	10	черный	1/1	IP44
SB2, КЕ 011	380	10	черный	1/1	IP44
SB3, КЕ 011	380	10	красный	1/1	IP44
SB4, КЕ 011	380	10	красный	1/1	IP44

Выбор трансформатора.

Для питания цепей управления и сигнализации сложных схем с целью повышения надёжности работы электрических аппаратов и обеспечения более безопасного обслуживания электрооборудования применяют понижающие трансформаторы.

Мощность трансформатора для цепи управления определяется по формуле:

(5.4)

где, Ру = 8 - мощность, потребляемая каждым отдельным аппаратом во включенном состоянии;

n = 1 - число одновременно включаемых аппаратов при наибольшем числе включенных;

m = 4 - наибольшее число одновременно включаемых аппаратов;

Рв = 68 ВА - мощность, потребляемая каждым аппаратом при включении.

.

Мощность лампы освещения в цепи управления составляет 25 Вт.

Соответственно общая мощность трансформатора составляет:

. (5.5)

.

По каталогу выбираем трансформатор, понижающий типа ОСМ 1-0,1У 3 380/110/36/24 В.

Таблица 5.7 - Результат выбора трансформатора

Тип тр-ра	Ном.. напр-е первичной обмотки,	Ном. мощность, кВА	Частота, Гц	Масса, кг	Габаритные размеры, мм
ОСМ 1-0,1У 3	380	0,1	50	1,8	85х 86х 90

Выбор электромагнитов. При выборе тормозных электромагнитов необходимо, прежде всего учитывать усилие Н, которое способен создать электромагнит. Кроме этого необходимо учесть следующие факторы:

- назначение электромагнита;

- род тока;

- рабочее напряжение электромагнита;

- степень защиты, IP;

- класс износостойкости.

Выберем электромагнит YA5. Электромагнит в схеме станка предназначен для торможения двигателя с номинальным усилием 95 Н. Т.к. напряжение цепи питания электромагнитов 29В постоянного тока, то выбираем электромагнит постоянного тока на это напряжение. Всем условиям удовлетворяет электромагнит серии ЭМ 33.

Из каталога выберем электромагниты: ЭМ 33-52116-20У3.

5. Расчет и выбор аппаратов защиты

Выбор тепловых реле магнитных пускателей.

Тепловые реле выбираются по номинальному току электродвигателей. При выборе тепловых реле должно выполняться условие:

(6.5).

Выбираем тепловое реле для электродвигателя главного привода М 1. Т.к. расчетный ток двигателя М 1 равен 30 А, то выберем тепловое реле серии РТЛ 2055, с пределами регулирования тока несрабатывания 30-41 А, тогда , что соответствует условию выбора (6.5).

Выбираем тепловое реле для электродвигателя насоса охлаждения М 2. Т.к. расчетный ток двигателя М 2 равен 6 А, то выберем тепловое реле серии РТЛ 1012, с пределами регулирования тока несрабатывания 5,5-8,0 А, тогда , что соответствует условию выбора (6.5).

Выбираем тепловое реле для электродвигателя подачи М 3. Т.к. расчетный ток двигателя М 3 равен 2,2 А, то выберем тепловое реле серии РТЛ 1007, с пределами регулирования тока несрабатывания 1,5-2,6 А, тогда , что соответствует условию выбора (6.5)

Выбор автоматических выключателей.

Выбираем автоматический выключатель QF1. Т. к. автоматический выключатель питает несколько электродвигателей, то выбор производим исходя из условия:

; (6.6)

Номинальный ток автоматического выключателя равен:

.

По условию (6.6) выбираем автоматический выключатель с тепловым расцепителем на 50 А, тогда:

50 А > 47,8 А.

Проверяем ток срабатывания электромагнитного расцепителя (ток отсечки) автоматического выключателя с тепловым расцепителем на 50 А:

,

.

Согласно условию выбираем автоматический выключатель серии АЕ 2046М 63/50 (номинальный ток 63 А с установкой теплового расцепителя на ток 50 А).

6. Расчет и выбор проводов и кабелей

При выборе вида электропроводки и способа прокладки проводов и кабелей должны учитываться требования электробезопасности и пожарной безопасности. Сечение проводов и кабелей цепи питания, управления, сигнализации, измерения и т.п. должны выбираться из условия допустимого их нагрева электрическим током.

Выбираем провод для цепи управления.

Выбор проводов и кабелей будем проводить по двум условиям:

(7.1)

(7.2)

где I_{длит. доп.} - допустимый длительный ток для провода и кабеля;

I_расч. - длительный расчетный ток линии;

К_з - кратность допустимого длительного тока провода или кабеля по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата (для автоматических выключателей К_з = 1, для предохранителей К_з = 0,33).

I_з - ток срабатывания защитного аппарата.

Выбираем провод для цепи управления.

Расчетный ток цепи управления равен 0,29 А. Выбираем для цепи управления провод ПВ 10,5, т. к. допустимый ток, который может протекать по данному проводу равен 11 А. Т. к. провод цепи управления расположен в шкафу в жгутах, то длительно-допустимый ток провода уменьшаем на 20 %, следовательно, он составляет 8,8 А.

Согласно условию 7.1:

8,8 А 0,29 А.

Проверим выбранный провод по условию 7.2. Т. к. провод защищен автоматом, то К_з = 1, тогда:

8,8 11.

8,8 А 1 А.

Выбранный провод ПВ 10,5 соответствует выбору.

Выбираем провод для цепи местного освещения.

Расчетный ток цепи местного освещения равен 1,04 А, цепь управления защищена предохранителями ПРС - 6,3 с номинальным током плавкой вставки 2 А. Выбираем для цепи управления провод ПВ 10,5, т. к. допустимый ток, который может протекать по данному проводу равен 11 А.

Согласно условию 7.1:

11 А 1,04 А.

Проверим выбранный провод по условию 7.2. Т. к. провод защищен предохранителем, то К_з = 0,33, тогда:

11 20,33

11 А 0,66 А

Выбранный провод ПВ 10,5 соответствует выбору.

Выбираем провод для цепи торможения.

Расчетный ток цепи торможения равен 2,06А, цепь управления защищена предохранителями ПРС - 6,3 с номинальным током плавкой вставки 5 А. Выбираем для цепи управления провод ПВ 10,5, т. к. допустимый ток, который может протекать по данному проводу равен 11 А.

Согласно условию 7.1:

11 А 2,06 А.

Проверим выбранный провод по условию 7.2. Т. к. провод защищен предохранителем, то К_з = 0,33, тогда:

11 30,33

11 А 0,99 А

Выбранный провод ПВ 10,5 соответствует выбору.

Выбираем кабель для питания электродвигателей М 1, М 2, М 3, и трансформатора Т 1.

Расчетный ток в цепях равен 15,3 А. Данная цепь защищена автоматическим выключателем ВА 51-25 25/16. Выбираем для данной цепи кабель ВВГ 44 с допустимым током 40 А, т. к. 40 А > 39 А.

Проверим выбранный кабель по условию 7.2. Т. к. кабель защищен автоматическим выключателем, то К_з = 1, тогда:

40 139

40 А 39 А

Выбранный кабель ВВГ 44 соответствует выбору.

7. Размещение электрооборудования и схема соединений и подключения

На лицевой стороне шкафа управления располагается рукоятка включения и отключения вводного автоматического выключателя QF1, три сигнальные лампы марки СКЛ 1, кнопки управления SB1 и SB3.

Внутри шкафа управления размещаются: автоматический выключатель серии АЕ, понижающий трансформатор 380/110/36/24 В, три магнитных пускателя серии ПМЛ, тепловое реле серии РТЛ, два выпрямителя, состоящие из четырёх диодов каждый, два реле времени серии РПЛ.

На пульте управления находится семь кнопочных выключателей серии КЕ 011, четыре переключателя SA1 - SA4.

Три двигателя, пять электромагнитов находятся непосредственно на станке.

Соединение аппаратов, находящихся вне шкафа управления производится через клемные колодки.

Схема соединений и подключения находится на Листе 2 графической части проекта.

8. Монтаж электрооборудования станка

Монтаж электродвигателей. Перед монтажом электродвигателей, а также после длительных простоев при эксплуатации, особенно при повышенной влажности окружающей среды, следует измерить сопротивление изоляции мегомметром на напряжение 500 В сопротивление изоляции обмоток статора на корпус и между фазами должно быть не ниже 0,5 МОм.

Двигатель, имеющий сопротивление изоляции обмоток ниже 0,5 МОм, нужно подвергнуть сушке.

Перед монтажом двигатель следует очистить от пыли, а законсервированные поверхности - от антикоррозионной смазки. Смазку удалять ветошью, смоченной в керосине или бензине. При установке двигателя должно быть осуществлено крепление, обеспечивающее нормальные условия передачи вращения, а также не обходимую защиту от сотрясений и вибраций. Для этого двигатель устанавливается на прочный фундамент или соответствующее массивное основание.

При установке двигателя следует предусмотреть свободный приток в кожух вентилятора охлаждающего воздуха и его свободный отвод.

Кожух вентилятора должен отстоять от стенки не менее, чем на 20 мм. Допускается соединение двигателя с приводным механизмом при помощи эластичной муфты, ременной или клиноременной передачи.

При жестком сопряжении двигателей с приводным механизмом при помощи муфты следует обеспечить строгую соосность и параллельность валов. При несоблюдении этого требования могут возникнуть дополнительные усилия па подшипники, повышение вибрации и быстрый выход двигателя из строя. Такой способ сопряжения по указанным причинам не рекомендуется.

Если двигатель с фланцевым щитом крепится непосредственно к механизму, имеющему масляную ванну, необходимо предусмотреть уплотнения или предпринять другие меры, исключающие попадание масла внутрь двигателя по линии вала. При ременном приводе должно быть обеспечено натяжение ремня с помощью натяжного ролика или салазок, на которых монтируется двигатель. Ось двигателя при этом должна быть перпендикулярна направлению ремня. Не следует применять сшитые ремни. Ремни нужно натянуть так, чтобы избежать проскальзывания. Чрезмерное натяжение приводит к быстрому выходу из строя ремня и подшипника.

При любом способе вращения необходимо выполнять динамическую балансировку деталей, насаживаемых на вал: шкива, муфты, шестерня и т.п. При этом следует учитывать, что ротор двигателя отбалансирован без шпонки.

После окончательного монтажа вращением вручную проверить, свободно ли проворачивается ротор двигателя.

При монтаже электрических аппаратов необходимо соблюдать следующие правила:

1. Размещают аппараты, расположение которых в шкафу предопределено их назначением и использованием. Например, вводной выключатель или автоматический выключатель устанавливается так, чтобы его рукоятка находилась в удобном месте на уровне 1,5-1,7 м от пола; главные предохранители располагают ниже вводного выключателя или рядом с ним; тяжелые контакторы и пускатели располагают на нижней части панели.

2. В местах, наиболее удобных для обслуживания, располагают блоки и комплекты аппаратов главных узлов управления: усилительные и регулирующие устройства, измерительные приборы и др.

3. Предохранители для отдельных силовых цепей ставят выше, а тепловые реле ниже соответствующих контакторов.

Обычно панели делятся на вертикальные и горизонтальные зоны. Внутри каждой вертикальной зоны группируются аппараты и блоки управления, относящиеся к отдельному приводу станка. По горизонталям вертикальных зон располагают однотипные аппараты, имеющие примерно одинаковую высоту. При этом следует стремиться к сокращению межаппаратных связей, обеспечивая удобство и безопасность обслуживания.

При размещении аппаратов на панелях с передним монтажом следует предусматривать места для прокладки пучков межаппаратных и межпанельных проводов, горизонтальные дорожки и вертикальные промежутки между аппаратами, места для наборов зажимов и штепсельных разъемов, с помощью которых производится межпанельный монтаж.

Монтаж магнитных пускателей. Монтаж магнитных пускателей должен производиться на ровной, жестко укрепленной вертикальной плоскости (допустимое отклонение от вертикали ±5°). Пускатели с тепловыми реле рекомендуется устанавливать при наименьшей разности температуры воздуха, окружающего пускатель и управляемый им электродвигатель.

Для уменьшения влияния на работу тепловых реле дополнительного нагрева от посторонних источников тепла и соблюдения требования о недопустимости температуры воздуха более 40 °С, окружающего пускатель, не рекомендуется устанавливать его рядом с аппаратами теплового действия (реостаты и т. п.) и в верхних наиболее нагретых частях шкафов.

Для ввода проводников в оболочку пускателей защищенного исполнения в ней пробиваются отверстия по имеющимся кольцевым надрубам.

При подсоединении проводников алюминиевыми наконечниками последние необходимо зачистить мелким надфилем под слоем смазки К-17 ГОСТ 10877-64 или технического вазелина. После зачистки надфилем наконечники должны быть смазаны кварцевазелином или цинковазелиновой пастой.

Контакты и подвижные части пускателя смазывать не разрешается.

Перед пуском пускателя в эксплуатацию необходимо:

а) снять крышку кожуха (если пускатель в кожухе) и освободить якорь магнитной системы;

б) очистить пускатель от пыли, протереть полюса магнитной системы;

в) проверить ход подвижных частей пускателя (в вертикальном рабочем положении) и убедиться наружным осмотром в исправности всех его частей. Для проверки хода подвижных частей необходимо, нажимая на якорь и отпуская его, убедиться в отсутствии заеданий;

г) замерить мегомметром на 500В сопротивление изоляции пускателя в холодном состоянии (сопротивление изоляции должно быть не менее 100 мОм);

д) проверить затяжку всех винтов;

е) установить пускатель в вертикальной плоскости, надежно привернув его болтами;

ж) подсоединить провода силовой цепи и цепи управления к зажимам пускателя и проверить эксцентрик уставки токов реле на соответствующих делениях шкалы, а также соответствие катушки пускателя напряжению сети;

з) оболочки пускателей заземлить с помощью имеющихся на них болтов заземления;

и) соблюдая правила техники безопасности, подать напряжение на пускатель. Включая и отключая пускатель несколько раз вхолостую, убедиться в четкости его работы. При включенном контакторе допускается небольшое гудение электромагнита, характерное для шихтованных магнитных систем переменного тока;

к) прокладка проводов силовой цепи в оболочках пускателей не допускается;

л) для использования пускателей в реверсивных режимах, нажав от руки подвижную траверсу до момента начала замыкания главных контактов, проверить наличие в этом положении раствора р. контакта в. ц., это необходимо для надежной и безотказной работы электрической блокировки;

м) после вышеперечисленных операций и внешнего осмотра пускателя осторожно поставить крышку оболочки и хорошо закрепить ее.

Не допускается эксплуатация пускателя при рабочем токе главной цепи выше номинального тока пускателя I_н и для пускателей с тепловыми реле - выше максимального тока продолжительного режима.

Монтаж автоматических выключателей. Выключатели стационарного исполнения устанавливаются на вертикальной плоскости выводами неподвижных контактов вверх с возможностью поворота в указанной плоскости на 90° в обе стороны, выдвижного исполнения - на 90° влево (выводами неподвижных контактов влево). Допускается отклонение до 5° от рабочего положения в любую сторону. Монтаж выключателей стационарного исполнения с передним присоединением. Для предотвращения возникновения в корпусе напряжений изгиба при затяжке винтов, крепящих выключатель, между поверхностью свободно приложенного корпуса выключателя и конструкцией, к которой крепится выключатель, допускается зазор не более 0,3мм. Зазор регулируется подбором выпадающих прокладок.

Для установки и монтажа выключателя необходимо:

а) выполнить в конструкции, на которой крепится выключатель, отверстия.

б) отключить выключатель;

в) снять искрогаситель, крышку, закрывающую доступ к зажимам.

г) установить и закрепить выключатель четырьмя стальными винтами диаметром б мм. Крепеж выключателя плотно затянуть и во избежание самоотвинчивания поставить шайбы или контргайки;

д) подсоединить внешние проводники к главной цепи выключателя. Шины, присоединяемые к выводам неподвижных контактов, изолировать на длине 300 мм гак, чтобы оголенные проводники не выхолили за пределы оболочки выключателя. Для присоединения внешних проводников отвинтить гайку с лицевой стороны выключателя, надеть на шпильку шину или кабельный наконечник и закрепить их;

е) установить снятые сборочные единицы на место.

Сечения проводов и кабелей для присоединения к главной цепи выключателя выбираются из условия нагрева жилы до 65 C с учетом допустимой нагрузки и температуры окружающего воздуха.

Электрические соединения при монтаже выключателя осуществляются согласно технической документации на выключатель (в зависимости от исполнения выключателя). Выводы неподвижных контактов главной цепи выключателя присоединяются к источнику напряжения, подвижные - к нагрузке.

Выключатели стационарного исполнения устанавливаются на вертикальной плоскости выводами неподвижных контактов вверх с возможностью поворота в указанной плоскости на 90° в обе стороны, выдвижного исполнения - на 90° влево (выводами неподвижных контактов влево). Допускается отклонение до 5° от рабочего положения в любую сторону.

9. Выбор направления проведения модернизации, выбор технического решения модернизации

Эксплуатационные качества станка, такие как производительность, удобство обслуживания и надежность работы, в большой степени зависят от системы управления его механизмами. Общее направление развития современного станкостроения - автоматизация операций управления рабочими движениями и максимальное упрощение операций управления вспомогательными движениями, которые иногда выполняются вручную. При автоматизации управления облегчаются условия труда рабочего-станочника, который освобождается от тяжелых физических усилий и монотонных утомляющих движений, от необходимости запоминания зачастую сложной последовательности выполнения операций по управлению станком.

В соответствии с назначением и конструктивными особенностями станка, а также характером технологического процесса, система управления станком разделяется обычно на ряд цепей, которые могут работать независимо либо должны быть взаимно связаны или сблокированы. К системе управления станком предъявляются следующие требования:

безопасность и удобство управления - достигается расположением органов управления в легкодоступных местах, чтобы рабочему не приходилось много ходить вокруг станка;

быстрота управления, т. е. на операцию управления должно затрачиваться тем меньше времени, чем чаще она производится;

точность системы управления, которая устанавливается в зависимости от назначения системы и выполняемой ею функции. '

К настоящему времени наибольшее распространение получили электрические системы управления металлорежущими станками. Применение электрических элементов и устройств управления облегчает проведение широкой унификации и стандартизации узлов станка, что снижает его стоимость.

Электрическая автоматизация станков обладает значительными преимуществами перёд 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.

На станке установлена механическая коробка переключения скоростей главного движения. Т. к. коробка скоростей имеет большой габарит, трудоёмкое обслуживание и ремонт, то в схему станка предлагается ввести частотное регулирование скорости, т.е. установить частотный преобразователь, который изменяет частоту питания двигателя, а следовательно и скорость вращения двигателя.

10. Модернизация электрической принципиальной схемы

Преобразователь частоты установим в силовую цепь двигателя главного движения после магнитного пускателя КМ 1. Принцип работы схемы управления останется без изменений. Силовая часть схемы с ПЧ приведена на рисунке 11.1.



Рисунок 11.1 - Силовая часть схемы с преобразователем частоты



Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были получены выбора электродвигателей (в зависимости от места размещения электродвигателя, его продолжительности работы, электрических нагрузок и других требований), аппаратов защиты, устройств, предназначенный для пуска электродвигателей, ламп световой сигнализации и другого оборудования; также мною был произведен выбор проводов и кабелей.

Был получен опыт в выборе технического оборудования, его размещении, проведении расчетов, монтажа и полного технического описания работы электроустановки. Наиболее качественно научился строить монтажные схемы. Такой опыт очень поможет мне в будущем при столкновении с этими проблемами.



Список использованных источников

1. Электрооборудование промышленных предприятий и гражданских зданий. Курсовое проектирование. Авт. Повный, 2004 г.

2. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. Елкина Т.В., Елкин В.Д.

Размещено на Allbest.ru

...