Розробка приводу подачі координатно-розточувального верстата моделі 2А430

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Технічний процес не стоїть на місці, все більше відбувається впровадження в життя машинобудування та виробництва ЧПУ постійно вдосконалюючись. Верстати з ЧПУ, як нове розумне обладнання дозволяє виробництву перейти на наступний рівень розвинутих технологій. У сучасному промисловому та експериментальному виробництві використовуються верстати, в яких пристрої числового програмного керування (ЧПУ) виконані на базі мікропроцесорних платформ, сумісних з персональними комп'ютерами (ПК), як носії інформації використовуються дискети, або ж файли з керуючими програмами (КП) яка зчитується верстатом програмуючи його на виконання заданих операцій. Таким чином у галузі технологій машинобудування виробництво ставати більш великим.

Сучасне механічно-обробне виробництво, як правило, передбачає наявність і ефективне використання різного обладнання з числовим програмним управлінням (ЧПК). Це можуть бути найрізноманітніші фрезерні, токарні, електроерозійні як дротові, так і прошивальні верстати, фрезерні та токарні оброблювальні центри, преси для листового штампування, лазерне обладнання, координатно-вимірювальні машини і т.п. Для ефективного використання всього спектру обладнання необхідна сучасна комп'ютерна система розробки управляючих програм.

З усіх верстатів нового покоління оснащених ЧПУ найбільш затребувані в машинобудуванні та сфері металообробки (виготовлення різних деталей типу тіл обертання високої точності, монтажних одиниць для складання в вузли) саме токарні автомати і напівавтомати. Токарні верстати з числовим програмним управлінням призначені для зовнішньої і внутрішньої обробки складних заготовок деталей типу тіл обертання. Вони складають найзначнішу групу за номенклатурою у парку верстатів з ЧПК. На токарних верстатах з ЧПК виконують традиційний комплекс технологічних операцій: гостріння, відрізку, свердління, нарізування різьблення і ін.

Спираючись на пройдену історію розвитку верстатів у машинобудуванні їх модернізації та вдосконалення до автоматів та напівавтоматів, верстатів нового розумного покоління оснащених системами ЧПУ, що працюють за заданою керуючої програмі виконуючи бездоганно необхідні операції для виготовлення деталей різного типу і точності з матеріалів різної міцності, при цьому використовується керуюча програма зберігається в пам'яті верстата і при необхідності обробки аналогічних деталей коригується під них і запускається знову. Особливо найбільш доцільним є використання верстатів з ЧПУ для випуску продукції масового виробництва (тобто верстат виконує величезну кількість деталей по одній вже заданої УП). Точність і дотримання необхідних розмірів гарантовано, що призводить до поліпшення якості виготовленої продукції та підвищенню цінні і попиту, а також відповідно зниженню витрат на собівартість одиниці виробу, т.к немає необхідності в персональному операторі з високим рівнем кваліфікації для кожного верстата, одним оператором може обслуговуватися до 3х і більше верстатів з ЧПК.

1. Теоретична частина

1.1 Основні технічні характеристики верстатів з ЧПУ

Більшу частину технологічного устаткування з пристроями ЧПУ на даний час складають металообробні верстати. Верстатний парк металообробного устаткування дуже великий. В ньому можна виділити устаткування з ЧПУ, більшу частину якого складають металорізальні, електрофізичні, шліфувалні верстати та пресове устаткування. Різновид металорізальних верстатів, в основному, обумовлений конструктивно-технологічними особливостями оброблюваних деталей, всю різноманітність яких умовно можна поділити на деталі типу валів, дисків і корпусні деталі. До деталей типу валів відносяться тіла обертання довжиною більше двох діаметрів, а до деталей типу дисків - довжиною менше двох діаметрів. Корпусні деталі - це не тіла обертання, ними мусить бути нерухомі корпуси редукторів, плити, рейки тощо.

Устаткуванням для виготовлення деталей типу тіл обертання є токарні центрові та патронно-центрові верстати, а для корпусних - верстати розточувально-фрезерно-свердлильної групи. При обробці деталей можуть також використовуватись зубообробні, кругло-шліце-зубошліфувальні та інші верстати. Ці групи верстатів доповнюють верстати токарної та фрезерної груп. Електрофізичні верстати застосовуються, як правило, для обробки високотвердих матеріалів, а пресове устаткування (штампи) - для обробки листових матеріалів.

В міру свого розвитку системи ЧПУ наклали на технологічне устаткування деякі специфічні відмінності, пов'язані з особливостями виконавчих систем, а також автоматизації технологічних процесів у металообробці, що призвело до специфічності організації верстатів з ЧПУ як об'єктів управління.

Верстати з ЧПУ повинні забезпечувати високі точність і швидкість відпрацювання переміщень, заданих УП, а також зберегти цю точність в заданих межах при тривалій експлуатації. Конструкція верстатів з ЧПК повинна, як правило, забезпечувати поєднання різних видів обробки , автоматизацію завантаження і вивантаження деталей, і тд.

Тому, як об'єкт управління металообробне устаткування можна охарактеризувати кількома параметрами, загальними для всіх верстатів, до яких віднесені наступні:

1. Клас точності (дискретність). Він позначається літерами: П - підвищеної точності; В - високої точності; А - особливо високої точності, С - особливо точні (прецизійні).

По кожному класу точності та групі верстатів нормується прийнятна величина похибки. Переміщення механізму, що відповідає одному імпульсу управляючої програми (УП), визначає дискретність верстата. Дискретність переміщення визначає значення похибки, обумовленої поданням траєкторії руху в цифровій формі. Щоб знизити цю похибку, доцільно зменшити дискретність. Але це призводить до збільшення управляючої частоти для забезпечення потрібної швидкості переміщення. При зростанні частоти ускладнюються привід подач і вимірювальні перетворювачі зворотного зв'язку. Крім того, зниження дискретності не скрізь є виправданим, оскільки система “верстат-деталь” може вносити досить великі похибки. Виходячи з вимог точності та продуктивності в прецизійних верстатах фрезерної та свердлильної груп, в більшості випадків приймається дискретність 10 мкм, для багатоцільових, координатно-розточувальних, шліфувальних, електроерозійних вирізних верстатів - 0,5-1 мкм. У токарних і фрезерних верстатах збільшеної точності дискретність також не повинна перевищувати 1 мкм.

Для прецизійної обробки на верстатах із ЧПУ необхідна висока точність виготовлення всіх його деталей, вузлів і верстата в цілому. Точність верстата визначається точністю виготовлення його деталей і вузлів (особливо напрямних корпусних деталей, що несуть інструмент і заготовку), точністю виготовлення приводів механізмів, якістю складання верстата, твердістю його елементів, зазорами в з'єднуваних деталях, умовами тертя в напрямних при переміщенні робочих органів тощо. Жорсткість шпинделя та інших відповідальних вузлів верстата повинна перевищувати жорсткість аналогічних вузлів, призначених для традиційних верстатів.

При старті виконавчий орган починає рух не одночасно з дією керуючого сигналу, а тільки після того, як будуть прибрані зазори в передачах, відбудеться деяка деформація елементів, а зусилля, що впливає на керований орган, перевищить опір сил тертя і сил різання. Дію зазначених факторів особливо важливо враховувати при конструюванні ходових гвинтів - останніх ланок передач до виконавчих органів більшості металорізальних верстатів із ЧПУ. Саме тому у верстатах із ЧПУ застосовують кулькові гвинтові пари, що відрізняються високими точністю, зносостійкістю та твердістю завдяки застосуванню гайок з попереднім натягом. Ходовий гвинт кріпиться в осьовому напрямку, для чого застосовують упорні підшипники з попереднім натягом.

У верстатах з ЧПУ, в порівнянні з традиційними верстатами, кінематичні ланцюги, що передають рух від двигуна до виконавчого механізму, значно коротші завдяки застосуванню автономних приводів для всіх робочих рухів. Коробка швидкостей токарного верстата має твердий шпиндель із широким діапазоном частоти обертання, рух шпинделю передається через клиноременеву передачу, зміна частоти обертання здійснюється автоматичною коробкою швидкостей, яка розташована окремо від шпиндельної бабки. Ці конструктивні особливості дозволяють збільшити статичну і динамічну твердість привода.

Верстати з ЧПУ оснащуються напрямними кочення, що забезпечують високу точність переміщень виконавчих механізмів, а також беззазорними механічними передачами.

Точність переміщення робочих органів суттєво залежить від точності спрацьовування за часом механізмів зупинення: електромагнітних муфт, електродвигунів, гальмових пристроїв. Для зменшення часу гальмування і пуску конструктори прагнуть зменшити махові маси обертових деталей і електромеханічну постійну часу приводу.

2. Вид ЧПУ (спосіб управління). У відповідності з можливостями систем управління прийнята наступна система позначень моделей верстатів з програмним управлінням. До найменування моделі верстата додається один із наступних індексів: Ц - верстати з цикловим управлінням; Ф1 - верстати з цифровою індексацією положення, а також верстати з ручним введенням даних (у тому числі з попереднім набором координат); Ф2 - верстати з позиційними і прямокутними пристроями ЧПУ; Ф3 - верстати з контурними прямолінійними і криволінійними пристроями ЧПУ; Ф4 - верстати з контурно-позиційними (універсальними) пристроями ЧПУ. Крім того, введені індекси, що відображають конструктивні особливості верстатів, пов'язані з автоматичною зміною інструментів: Р - зміна інструмента поворотом револьверної головки; М - зміна інструмента з магазина. Індекси Р і М записуються перед індексами Ф.

Управління верстата може проводитись за різними законами. В першому випадку може бути обумовлене тільки кінцеве положення робочого органу (РО) за відповідними осями, в другому випадку, крім кінцевого положення, пристрій ЧПУ може задавати середнє значення швидкості переміщення по осях, і в третьому - закон зміни значення кожної координати в часі. В перших двох випадках мова йде про позиційні системи, коли траєкторні рухи РО в просторі строго не визначені, але гарантується встановлюється РО в кінцеве положення (позицію), що задане УП. При цьому переміщення РО може йти по декількох осях без обробки або почергово по одній із осей з обробкою (наприклад, у верстатах свердлильно-розточувальної групи). В третьому випадку траєкторія (контур) руху РО в просторі чітко визначена, і мова йде про контурне управління РО (контурну систему управління), що властиве при обробці по складних площинних і просторових траєкторіях.

Переміщення РО верстата по осях називають подачами, а здійснюються вони приводами подач. Діапазон зміни швидкостей подач дуже великий і визначається технологічними режимами обробки, але для дотримання заданих технологічних режимів обробки, як правило, задається контурна швидкість обробки (наприклад, лінійна швидкість руху центра фрези вздовж контуру обробки), а необхідні при цьому швидкості подач по осях обчислюються пристроєм ЧПУ в процесі виконання завдання.

Верстати з мікропроцесорними пристроями ЧПУ запезпечують як позиційне, так і контурне управління по осях.

Рух, що забезпечує переміщення робочої точки, лінії або поверхні інструмента відносно заготовки і при цьому обробляє заготовки, називають головним. Так, наприклад, в токарних верстатах таким рухом є обертання заготовки, затиснутої в патроні шпинделя, у фрезерних - обертання інструмента (фрези), встановленого у шпиндель, у шліфувальному - обертання шліфувального круга. Як правило, цей рух потребує найбільшої встановленої потужності його приводу у порівнянні з потужностями приводів подач, оскільки різноманітні технологічні режими обробки потребують великих діапазонів зміни швидкостей і сил обробки. З метою зниження встановленної потужності привід головного руху іноді забезпечується багатоступінчастим редуктором, передаточне число якого можна дискретно автоматично змінювати, наприклад, за допомогою електромагнітних муфт. Тому пристрій ЧПУ повинен мати можливість керувати зміною передаточного числа редуктора і швидкістю привода головного руху, а при виконанні деяких завдань (режимів) - приводом головного руху зі зворотним зв'язком по положенню.

3. Основні технологічні параметри верстата. До них належать: найбільший діаметр оброблюваного виробу (для токарних верстатів); найбільший діаметр свердління (для свердлильних верстатів); діаметр розточувального шпинделя (для розточувальних верстатів); ширина стола (для фрезерних верстатів) тощо.

4. Основні конструктивні параметри верстата. До них належать: габарити, маса верстата тощо.

5. Наявність інструментального магазина (інструментальної системи). Для обробки заготовок на верстаті, як правило, використовується не один, а декілька інструментів. Їх кількість іноді доходить до кількох сотень. Тому для постачання і заміни РО верстата інструментами, а також контролю інструмента організовуються цілі системи. Ці системи можуть бути прості або складні. Досить прості системи заміни інструмента при оснащенні верстатів револьверною головкою, що несе декілька інструментів (чотири-шість). Зміна інструмента при цьому виконується поворотом револьверної головки, її фіксацією та затисканням. Більш складні системи забезпечені магазинами інструментів поворотного або ланцюгового типу і автооператорами для заміни інструмента в шпинделі верстата.

Магазини стелажного типу мають велику щільність встановлення інструмента і менш громіздкі, але потребують для заміни інструмента більш складної системи його пошуку і встановлення. Важливу проблему на сьогодні представляє собою контроль зносу інструмента і адаптації до нього технологічного процесу. З цією метою створюються спеціальні системи контролю та прогнозування стійкості інструмента. Необхідно відмітити, що частина вартості інструмента та інструментальної системи в загальній вартості верстата з ЧПУ досить висока.

6. Наявність пристрою автоматичного завантаження заготовок. Сучасні верстати з ЧПУ мають верстатний транспорт, що забезпечує доставку супутників із заготовками і деталями при завантаженні та вивантаженні робочого стола верстата із нагромаджувачів супутників. Управління роботою цього транспорту також покладається на пристрої ЧПУ верстата.

Для обробки різних деталей, що надходять на робочий стіл верстата з верстатної транспортної системи, пристрій ЧПУ повинен розпізнати заготовку, тобто визначити, за допомогою якої УП, що зберігається в пам'яті, повинна оброблятися ця заготовка і яким інструментом, а також розпізнати цей інструмент.

Крім перерахованих задач управління, на пристрій ЧПУ покладаються ще додаткові задачі: контроль та управління різноманітними підсистемами верстатів, такими як система мастильно-охолодної рідини, прибирання відходів, управління затискними пристосуваннями, мастила, енергозабезпечення; забезпечення безаварійної роботи верстата і безпечної роботи оператора, що досягається в результаті спостереження за входом РО верстата в заборонені зони і за станом огородження робочої зони.

7. Загальне число керованих координат і одночасно керованих координат. Поняття координата (вісь) пов'язане з геометричним поданням переміщення в просторі робочих органів верстата в деякій системі координат.

При цьому положення кожного РО в просторі може задаватися у будь-якій системі координат трьома транспортуючими і трьома орієнтуючими координатами, а переміщення в просторі - законами переміщення та орієнтації по кожній з координат в часі.

Число керованих координат характеризує можливості верстата по формуванню просторової траєкторії РО, що несе інструмент або заготовку.

Координати РО верстата можуть змінюватись одночасно або почергово. Число одночасно керованих координат характеризує можливості верстата оброблювати складні просторові поверхні, а загальне число координат - можливості обробки заготовки без перевстановлення її на робочому столі або у затискних пристроях.

Так, при обробці в площині часто досить переміщувати РО за двома одночасно керованими координатами, що достатньо для управління, наприклад, токарним верстатом. При обробці в просторі необхідно мінімум три одночасно керовані координати, а для складних виробів, що потребують управління орієнтацією інструмента і заготовки, - більше трьох. Це характерно для універсальних верстатів типу обробних або спеціалізованих центрів, що виконують обробку просторово складних виробів (наприклад, лопасті турбіни або гребного гвинта)

Застосування верстатів з ЧПУ дозволяє створювати нові прогресивні форми організації виробництва з використанням обчислювальної техніки і значно скоротити терміни освоєння випуску нових виробів. При використанні верстатів з ЧПУ з'являється можливість централізованої підготовки програм із застосуванням сучасних засобів обчислювальної техніки, забезпечується можливість дистанційного керування верстатами та одночасного управління декількома верстатами. На верстатах з ЧПУ точність розмірів та форми оброблюваної деталі, а також необхідна шорсткість поверхні забезпечуються жорсткістю і точністю верстата, дискретністю і стабільністю позиціонування і введення корекції, а також якістю СЧПУ. Автоматична (за програмою) обробка на верстатах з ЧПУ забезпечує стабільність якості та ідентичність виготовлених деталей всієї партії, так як при цьому виключаються негативні фактори, які мають місце при ручному управлінні.

1.2 Паспорт верстата

Виробник координатно-розточувального верстата 2А430 Каунаський верстатобудівний завод ім. Дзержинського.

Координатно-розточувальні верстати призначені для обробки отворів в кондукторах, пристосування і деталях, для яких потрібна висока точність взаємного розташування отворів (в межах 0,005 - 0,001 мм), без застосування пристроїв для направлення інструменту.

Для забезпечення отримання більш точної відстані між центрами отворів координатно-розточувальні верстати повинні бути встановлені в окремих приміщеннях, в яких завжди необхідно підтримувати постійну температуру +20° з відхиленням не більше ніж ± 1°.

Вимірювання відстані між осями отворів можна здійснити за допомогою:

1. Жорстких і регульованих кінцевих мір, застосовуваних у поєднанні з індикаторними пристроями.

2. Точних ходових гвинтів з лімба і ноніуса.

3. Точних масштабів в поєднанні з оптичними приладами.

4. Індуктивних прохідних гвинтових датчиків.

За першим способом вимірюють набором кінцевих мір і штихмас. Вони розташовуються між рухомим упором, встановленим на столі, і штифтом індикатора, встановленого на нерухомій стійці.

За другим способом вимірюють за допомогою точно виготовлених ходових гвинтів, які призначені для переміщення столу і інших частин. Величину переміщення відраховують лімбом з ноніусом. Для усунення помилок ходового гвинта дуже часто застосовують корекційні лінійки, які через систему важеля виробляють додаткове переміщення столу.

Відлік вимірювання по третьому способу проводиться по дуже точному масштабу, що спостерігається через мікроскоп. Масштабом служить дзеркальний сталевий вал з нанесеною на його поверхні гвинтовий тонкої рискою з кроком t = 2 мм або у вигляді плоскої дзеркальної шкали.

Перевагою цього способу вимірювання є відсутність зносу дзеркального вала або дзеркальної шкали, які не використовуються для пересування столу.

Четвертий спосіб вимірювання із застосуванням індуктивних гвинтових прохідних датчиків забезпечує можливість дистанційного менш стомлюючого спостереження стрілки і шкали електроіндікатора.

Верстат координатно-розточний 2А430 виготовлявся починаючи з 1971 року. В даний час знято з виробництва.

Координатно-розточний верстат моделі 2А430 призначений для обробки точно розташованих отворів в деталях малих і середніх розмірів.

Верстат дозволяє також проводити чистове фрезерування площин і виміри готових виробів - перевірку координат марнування отворів.

Координатно-розточний верстат 2А430 - одностоєчний з «хрестовим» столом розмірами 270 Ч 470 мм, індуктивної вимірювальної системи з гвинтовими прохідними датчиками, пристроєм для попереднього набору координат і автоматичною зупинкою столу і санчат в заданому положенні. На верстаті є корекційний диск, кінематично пов'язаний з переміщенням столу, і важільна передача, замінюючи шкалу-ноніус.

Точність відстані між осями розсвердлених отворів 0,006 мм, точність діаметра розсвердлених отворів 0,004 мм.

Для обробки концентрично і похило розташованих отворів до верстата додаються простий і універсальний ділильні столи.

Крім того, до верстата додаються різні допоміжні приналежності і спеціальний різальний інструмент, що значно розширюють його експлуатаційні можливості.

Раціональне використання верстата при дбайливому ставленні до нього є запорукою тривалого збереження точності його основних робочих елементів і якісної обробки виробів.

Точні відстані між осями оброблених отворів і прийнятими базовими поверхнями отримують без застосування будь-яких пристосувань для направлення інструменту.

Для точного відліку переміщень рухомих вузлів верстат має спеціальні пристрої:

1. Точні ходові гвинти з лімба і ноніуса.

2. Жорсткі і регульовані кінцеві міри разом з індикаторними пристроями.

3. Прецизійні масштаби в поєднанні з оптичними приладами.

4. Індуктивні прохідні гвинтові датчики.

Верстат забезпечений хрестовим столом, який може переміщатися в двох взаємно перпендикулярних напрямках (поздовжньому і поперечному). Шпиндель має обертальний рух і рух подачі в осьовому напрямку.

Координатно-розточувальний верстат 2А430 можна використовувати і як вимірювальну машину для перевірки розмірів деталей і особливо точних розмічальних робіт.

1.3 Органи керування координатно-розточувального верстата моделі 2А430

На рисунку 1.1 Зображено органи керування координатно-розточувального верстата моделі 2А430

Рисунок 1.1 - Органи керування координатно-розточувального верстата моделі 2А430

1. Гвинт регулювання установки верстата, 2. Рукоятка перемикання швидкостей шпинделя, 3. Важіль включення тонкої установки поздовжньої координати столу, 4. Рукоятка набору перемикання подач столу, 5. Рукоятка включення механічної подачі столу і санчат, 6. Маховик налаштування поздовжніх координат, 7. Ручка щитка міліметрового лімба, 8. Ручка тонкої настройки поздовжніх координат, 9. Рукоятка відключення лімбів від відлікового гвинта поздовжніх координат, 10. Покажчик величини настройки поздовжніх координат, 11. Гвинт регулювання натягу ременів, 12. Гайка затиску інструменту, 13. Рукоятка затиску гільзи шпинделя, 14. Рукоятки включення механічної подачі або ручного переміщення шпинделя, 15. Маховик ручної повільної подачі шпинделя, 16. Гвинт регулювання затиску головки шпинделя, 17. Рукоятка включення перебору (перемикання з низьких оборотів шпинделя на високі), 18. Індикатор установки санчат в заданій поперечної координаті, 19. Маховик налаштування поперечних координат, 20. Рукоятка відключення лімбів від відлікового гвинта поперечних координат, 21. Ручка тонкої настройки поперечних координат, 22. Покажчик величини настройки поперечних координат, 23. Рукоятка затиску санчат, 24. Ручка тонкої установки санчат в заданій поперечної координаті, 25. Кнопка "Стоп" верстата, 26. Вимикач освітлення, 27. Рукоятка затиску головки шпинделя, 28. Рукоятка включення і реверсу механічної подачі шпинделя, 29. Індикатор точної настройки глибини розточення, 30. Рукоятки перемикання подач шпинделя, 31. Лімб грубого відліку величини переміщення шпинделя, 32. Лімб точного відліку величини переміщення шпинделя, 33. Маховик ручного переміщення шпиндельної головки, 34. Рукоятка затиску лімба грубого відліку величини переміщення шпинделя, 35. Рукоятка затиску столу, 36. Ручка тонкої установки столу в заданій поздовжній координаті, 37. Вступний вимикач, 38. Індикатор установки столу в заданій поздовжній координаті, 39. Квадрат для ручного переміщення столу, 40. Сигнальна лампа включення станка в електромережу, 41. Перемикач автоматичного відліку координат, 42. Кнопка "Пуск" верстата, 43. Важіль включення тонкої установки поперечної координати санчат, 44. Квадрат для ручного переміщення санчат.

2. Конструкторська частина

Згідно завдання на курсовий проект необхідно спроектувати автоматичну систему регулювання швидкості електроприводу подачі координатно-розточувального верстата моделі 2А430.

Вихідні дані для розрахунку:

Зусилля різання - Fz=17кН;

Маса столу з деталлю - m=1,2т;

Середній діаметр ходового гвинта - dсер=100мм;

Крок гвинта - tг=10мм;

Число заходів - z=2;

ККД редуктора - зр=0,8;

Максимальна швидкість робочої подачі - Vmax=0,6м/хв;

Діапазон зміни швидкості подачі -D=200;

Швидкість швидкого переміщення стола -Vc =1,1м/хв;

Площа частин, які труться - S=0,6м2;

Питоме зусилля прилипання - в=0,4Н/см2.

2.1 Розрахунок і вибір потужності двигуна

У загальному випадку зусилля, що передається в напрямку подачі при лінійному переміщенні рухомого органу верстата [7]:

,

де Fx?Fy=0,4•Fz=0,4•17000=6800 (Н)- складові зусилля різання в напрямку подачі.

k =1,2ч1,5 - коефіцієнт запасу.

N? - сума нормальних сил, що діють на напрямні, Н.

SТР - площа прилягання поверхонь, що труться, см2.

Сума нормальних сил:

.

де GСТ+GВИР - вага переміщуваного вузла верстата з деталлю.

NУ=12000?9,81+6800+6800=131320 (H)

При визначенні потужності подачі, необхідно врахувати три можливі випадки роботи:

1. Рушання з місця коли відсутня робоча подача (Fx=0):

,

де FП1 - зусилля різання при рушанні з місця, Н.

м0=0,2ч0,3 - коефіцієнт тертя спокою.

FП1=0,25•117720+0,4•6800=32150 (Н)

2. Режим робочої подачі .

FП2=k•Fx+µ•NУ

де FП2 - зусилля різання в режимі робочої подачі, Н.

м=0,05ч0,15 - коефіцієнт тертя при русі робочих органів станка.

FП2=1,3•16800+0,1•117720=20612 (Н)

3. Рух стола з деталлю без різання (позиціонування).

FП3=м•(GСТ+GВИР).

де FП3 - зусилля різання в режимі позиціонування, Н.

FП3=0,1•117720=11772 (Н)

Для максимального зусилля визначимо обертовий момент на ходовому гвинті за формулою:

де б - кут нахилу різьби,

ц=(3ч5)о- кут тертя ходового гвинта

Тоді

Далі по заданій швидкості подачі VМАКС визначається швидкість обертання ходового гвинта, 1/с

де - крок ходового гвинта, м/об

Тоді

Статична потужність двигуна, Вт:

де РСТ - статична потужність двигуна, Вт.

зПЕР = зРЕД•зХВ= 0,8•0,95=0,76 ? ККД передачі.

зХВ= 0,95 - ККД гвинтової передачі.

Якщо двигун працює з частими динамічними навантаженнями, наприклад в контурних системах програмного керування, коли координатні швидкості безперервно змінюються, то розрахункова потужність двигуна, повинна перевищувати статичну потужність РСТ. Тому за розрахункову потужність двигуна приймають [7].

Для приводу подач металорізальних верстатів найбільшу швидкодію може бути отримано при використанні високомоментних двигунів серії ПБ [7]. За отриманими значеннями потужності РСТ і частоти обертання двигуна щДН, по каталогу вибираємо електродвигун, з параметрами близький до розрахункових.

Вибираємо двигун: ПБСТ - 62.

Номінальна потужність - РН=4,7кВт,

Номінальна напруга -UН=220В,

Номінальний струм якоря -ІН=24 А,

Номінальний момент -МН=46,6Нм,

Частота обертання -nН=1000об/хв,

Опір якоря -RЯ=0,11Ом,

Момент інерції якоря - JД=1,03кГ•м2.

Перевірка попередньо вибраного двигуна виконується по режиму відтворення кола мінімального радіуса з максимальною швидкістю різання. Перевірка виконується на нагрівання по середньоквадратичному моменту двигуна і на перевантаження по амплітудному значенню необхідного моменту електродвигуна.

Перевірка на нагрівання.

де МСК - середньоквадратичний момент двигуна, Нм.

МС - момент статичного опору, приведеного до валу двигуна.

- амплітуда кутового прискорення двигуна при обході кола радіуса R=0,08 м з результуючою швидкістю VPmax, м/с.

Vmax- швидкість прискореного переміщення стола.

J - сумарний момент інерції привода, кг•м2.

Нм - номінальний момент двигуна.

Момент статичного опору, приведеного до валу двигуна.

,

де і - передавальне відношення редуктора між валом двигуна і ходовим гвинтом,, щН - номінальна частота обертання двигуна, 1/с.

щХВ - частота обертання ходового гвинта, 1/с.

Тоді.

Сумарний момент інерції, приведений до валу двигуна.

де JД - момент інерції двигуна, кг•м2.

КР=1,2ч1,5 - коефіцієнт, який враховує махові маси редуктора.

Vmax - максимальна швидкість руху стола, м/с.

m - маса рухомих поступально частин, кг.

Кінцево маємо

Перевірка на перевантаження.

де л=4 - кратність допустимого, по умовах комутації, моменту (струму) електродвигуна. Тоді отримуємо.

Звідси слідує, вибраний двигун ПБСТ-62 задовільняє умовам перевірки на нагрівання і перевантаження.

Однією з основних вимог, які пред'являються до сучасних електроприводів металорізальних верстатів, є техніко-економічні показники самого верстата. Під цим необхідно мати на увазі декілька критеріїв.

По-перше, точність їх роботи, тобто стабільність забезпечення верстатом за-даної геометричної форми оброблюваної деталі, якість її поверхні і точність розмірів. Іншою не менш важливою характеристикою верстата, є його продуктивність, тобто кількість оброблюваних деталей за одиницю часу.

По-друге, верстат повинен працювати безвідмовно і забезпечувати безперебійну обробку заготовок. З впровадженням системи ТП-Д, значення коефіцієнта надійності стає в межах 0,95-0,99. Це досягається тим, що кінематична схема верстата спрощується, тому що система ТП-Д може забезпечити широкий діапазон регулювання швидкості, без громіздких коробок передач, що зменшує кількість поломок по механічній частині верстата в зубчастих передачах. А економічні витрати пов'язані з їх експлуатацією та обслуговуванням систем ТП-Д, набагато менші, ніж при обслуговуванні релейно-контакторних схем і систем Г-Д.

Тому при проектуванні приводу враховуються економічні затрати, які пов'язані зі створенням приводу і його експлуатацією. При розрахунку окупності витрат важливо взяти до уваги підвищення продуктивності і якості оброблюваного металу, які можна отримати за рахунок раціональної системи приводу. Це в свою чергу досягається реалізацією вимог що пред'являються до електроприводу подачі координатно-розточувального верстата.

Виходячи з технічних вимог [6], електроприводи подачі повинні забезпечувати:

- широкий діапазон регулювання частоти обертання двигуна (до 10000).

- високу стабільність вихідних характеристик, тобто стабілізацію швидкості.

- високу швидкодію при аперіодичному характері перехідних процесів розгону і гальмування.

- високу рівномірність руху при різному навантаженні на всіх швидкостях.

- високу швидкодію при набиранні і скиданні навантаження, а також при реверсі під навантаженням при малих частотах обертання двигуна.

Найбільшою мірою перерахованим вимогам задовольняють елект-роприводи постійного струму з використанням систем з керованими тиристо-рними випрямлячами, тобто системи ТП-Д, оскільки ні релейно-контакторні схеми регулювання швидкістю двигуна, ні система Г-Д не можуть:

- по-перше, забезпечити всі технічні вимоги, що пред'являються до електроприводів металорізальних верстатів;

- по-друге, економічні витрати, пов'язані з їх експлуатацією та обслуговуванням набагато більше, ніж при обслуговуванні систем ТП-Д

Таким чином, для проектованого електроприводу вибираємо систему ТП-Д.

2.2 Вибір комплектного електроприводу

Електроприводи типу «Кемток» виробництва НРБ призначені для використання в приводах подач токарних верстатів з ЧПУ.

У комплект приводу входять:

- двокоординатний тиристорний перетворювач типу 4ЕВ23;

- два високомоментних електродвигуни постійного струму типу МВН;

- силовий трансформатор, загальний для обох координат;

- зрівняльні дроселі;

- блок динамічного гальмування.

Основні технічні характеристики приводу повністю відповідають вимогам "Інтерелектро" до приводів подач металорізальних верстатів.

Загальний вид перетворювача наведено на рисунку2.1. Він являє собою двокоординатний модуль, виконаний за блочною конструкції, що забезпечує вільний доступ до більшості елементів схеми.

Обидва перетворювачі виконані за двоконтурною схемою підлеглого регулювання з пропорційно-інтегральними регуляторами швидкості і струму.

Управління перетворювачами - узгоджене нелінійне на низьких частотах обертання і роздільне на високій частоті обертання. Передбачено нелінійне обмеження відповідно до комутаційних кривих двигунів і адаптивне регулювання коефіцієнта передачі регулятора швидкості. Систему імпульсно-фазового управління (СІФУ) побудовано за вертикальним принципом з лінійною опорною напругою і можливістю регулювання початкового струму якоря.Блок електронних захистів загальний для обох координат, забезпечує зруч-ну і безаварійну експлуатацію приводу.

Блок-схема приводу наведена в додатку Б. На цій блок-схемі

РШ - регулятор швидкості; РС - регулятор струму; АР - адаптивний регулятор; КЛ - коригуюча ланка; МТГ - схема виділення модуля напруги тахогенератора; ФП - функціональний перетворювач; ПЕ - пороговий елемент; БНСО - блок нелінійного струмообмеження, РЗС - регулятор зрівняльного (початкового) струму; СІФУ - система імпульсно-фазового управління,

ТП - тиристорний перетворювач; TP - силовий трансформатор; Я - двигун,

ТГ - тахогенератор; Sh - шунт; L - урівнюючі дроселі, OL - захист від тривалого перевантаження по струму; TG - захист від обриву кола тахогенератора; CP - захист від неправильного подключення; RD - готовність; ON - сигнал «Робота» (деблокування привода).

Блок нелінійного струмообмеження БНСО призначений для обмеження гранично допустимого струму якоря в функції частоти обертання і відповідно до «комутаційної кривої»двигуна.

Регулятор швидкості PШ охоплений двома колами зворотного зв'язку, виконаними на D56 і D57, на входи яких подаються напруга виходу Upc і напруга функціонального перетворювача Uфп, виконаного на ОП D55.

Вихідна напруга функціонального перетворювача є функцією частоти обертання двигуна, причому форма кривої Uфп = f (n) копіює комутаційну криву електродвигуна.

Якщо Upc<Uфп то вихід кіл зворотного зв'язку має полярність, яка запирає діоди VDI62 і VDI63, і струмообмеження не працює.

При Upc>Uфп відкривається одинз діодів - VD162 або VDI63 в залежності від напрямку обертання, шунтуючи вхід регулятора швидкості.

Внаслідок цього зменшується напруга на виході PШ, тобтозавдання для регулятора струму РС, відбувається обмеження величини струму до допустимого на даній частоті обертання значення.

Система імпульсно-фазового управління (СІФУ) призначена для формування і синхронізації подачі керуючих імпульсів на силові тиристори.

Систему імпульсно-фазового управління виконано за вертикальним принципом і складається з трьох однакових каналів для кожної з фаз живлення. Характерною особливістю структури побудови СІФУ є наявність каналу, загального для обох перетворювачів генератора пилкоподібної напруги.

Напруга синхронізації подається на входи каналів СІФУ з подільників силової напруги, утворених резисторами R20іR5, R25 і R6, R30 і R7 відповідно. Ця напруга, затримується ланкамиRPIC3I приблизно на 32 електричних градуси (1,8 мсек) і надходить на інвертуючий вхід компаратора D3 і на неінвертуючий вхід компаратора D4.

За рахунок подачі на протилежні входи компараторів різнополярних напруг зсуву, регульованих потенціометром RP7, взаємоінверсні вихідні напруги D3іD4 перекривають одна одну. Схема «І», виконана на діодахVD27 і VD28, формує короткий негативний імпульс, який запускає очікуючий генератор пилкоподібної напруги, виконаний на ОП D5 і транзисторі VTI. Амплітуда пилкоподібної напруги регулюється потенціометром RP2.Резистор R57 і діод VD30 формують позитивний імпульс пилкоподібної напруги.

На компараторах D6іD7 здійснюється порівняння величини пилкоподібної напруги з керуючими різнополярними напругами, поступаючими з ОП, D25 (анодна група) і D24 (катодний група). У момент рівності цих напруг компаратори D6 і D7 переходять з позитивного стану насичення в негативний. Цей перепад диференціюєтьсяконденсаторами С41 і С44, негативний імпульс на виході яких відкриває транзистор VT2 або VT4 (той, уякого на другому діодному вході VD32 або VD36, негативна напруга з виходу компаратора D3 або D4).

Транзистори VT2 і VT4 відкривають силові підсилювачі VT3 або VT5відповідно, навантаженням яких є імпульсні трансформатори управління тиристорами. Передбачено блокування імпульсів СІФУ від схеми захисту через транзистор VT28.

Розділення каналів управління тиристорами анодної і катодного груп здійснюється ОПD25 і D24, вхідним сигналом яких є вихідна напруга регулятора струму РТ. На входах ОПD25 і D24 відбувається підсумовування напруги зміщення позитивної полярності, регульованої потенціометром RP8, і напруги Uрт, причому за рахунок включення діодних ланокVD103, R151 і VD102, R146 забезпечується різний темп зміщення керуючих імпульсів на групах тиристорів.

Силова схема системи ТП-Д являє собою реверсивний тиристорний перетворювач (ТП), зібраний за трифазною мостовою схемою випрямлення і працює по розділюючому способу управління групами вентилів (див. додаток В). Необхідно розрахувати і вибрати узгоджувальний трансформатор TV, силові вентилі VS1…VS12, згладжу вальний дросель LЗД

2.3 Вибір перетворювального трансформатора

Для узгодження заданої величини випрямленої струму UН і мережі живлення U1П, а також для обмеження швидкості зміни струму в тиристорах, розрахуємо і виберемо трансформатор.

Розрахунок орієнтовного значення Еd0.

,

де - активний сумарний опір кола випрямленого струму,

величину орієнтовно можно приняти (0,1ч0,2).

- коефіцієнт, визначаючий можливі коливання мережі.

бMIN = (7-10)o - мінімальний кут регулювання.

А = 0,5 - коефіцієнт, що характеризує нахил навантажувальної характеристики ТП.

UК= (3-7)% - напруга короткого замикання трансформатора

ДUВ=(0,1-0,5) В- напруга випрямлення ВАХ тиристора.

- коефіцієнт, що визначає степінь завантаження трансформатора.

ЕДВН- ЕРС двигуна в номінальному режимі.

К1=2 - коефіцієнт перевантаження по струму.

ІДВН - номінальне значення струму двигуна.

Величина необхідної фазної напруги на вторинній обмотці трансформатора.

Тоді.

трансформатор верстат фазний

Визначимо типову потужність трансформатора.

(2.3.2)

Діюче значення струму вторинної обмотки трансформатора.

І2=0,816•ІdH=0,816•24=19,6(А)

По розрахованим даних, вибираємо трансформатор [5], з параметрами не нижче розрахованих, тип ТСЗП 10/0.7УХЛ4.

Номінальна потужність -РН=7,3 кВт,

Мережева напруга -U1Л=380 В,

Напруга вторинної обмотки -U2Л=205В,

Струм вторинної обмотки -І2=20,5А,

Напруга короткого замикання -UК=5,8%,

Потужність короткого замикання -РК3=320Вт.

З врахуванням вибраного трансформатора перерахуємо Еd0,



2.4 Вибір тиристорів

Необхідний клас вентилів може бути вибраний зі співвідношення.

,

де - максимальна зворотна напруга на вентилях.

КП=1,25; КН=1,5 - коефіцієнти, які враховують повторні та короткочасні перенапруги на вентилях.

Тоді.

Вибір вентиля по струму повинен виконуватися на основі величини, максимального середнього значення струму, що проходить через тиристор IVCP.

З довідника [6] виберемо тиристор по параметрах, не нижче розрахованих Т6-10 IVH=10А, клас по напрузі не нижче 6.

2.5 Вибір згладжуючого дроселя

Для зменшення пульсацій випрямленого струму, які зменшують комутацію двигуна і збільшують його нагрівання, розрахуємо згладжуючий дросель.

Визначимо необхідну індуктивність кола випрямленого струму зі співвідношення.

де щ=2рf=324 1/c - кругова частота мережі.

е%= (2 - 10)% - допустиме діюче значення основної гармоніки.

UDM- основна складова гармоніки.

,

при К=1.

р=6 - пульсність схеми .

Необхідна величина індуктивності згладжуючого дроселя визначається зі співвідношення.

,

де LТР - індуктивність фази трансформатора.

LЯД - індуктивність якоря двигуна.

n=2 - число фазних обмоток трансформатора, що знаходяться в колі випрямленого струму.



де UК% - напруга короткого замикання трансформатора.

де рД=4 - число пар полюсів електродвигуна.

nH=1000 об/хв - номінальна швидкість двигуна об/хв.

К=0,5 ч0,6 для некомпенсованих машин постійного струму.

Тоді.

По каталогу [2] вибираємо згладжуючий дросель: СРОСЗ - 65/0,5 У3.

IH=65 А,

LСД=6,5 мГн,

RСД=0,0176 Ом.

Рисунок 2.1 - Структурна схема системи управління

Вже згадана структура підпорядкованого регулювання (див. рис 2.1) дозволяє виконувати розрахунок регуляторів, їх оптимізацію і настройку для кожного контуру окремо. При розрахунку параметрів регуляторів з достатньою точністю можна знехтувати протидією ЕРС двигуна, тобто вважати ЕД=0В [9].

2.6 Розрахунок контура регулювання струму

Структурна схема контура струму представлена на рисунку 2.4.

З врахуванням принятих припущень передавальна функція електродвигуна приМС=0:

Передавальна функція тиристорного перетворювача.

де ТТП=Тµ=0,007с.

Виконаємо оптимізацію внутрішнього контура струму (див. рис. 2.4) по модульному оптимуму.

Передавальна функція об'єкта регулювання контура струму.



Рисунок 2.2 - Структурна схема контура струму

Постійну інтегрування контура струму визначимо поумові настройки на “оптимум по модулю”.

.

Передавальна функція розімкнутого оптимізованого контура струму.

При оптимізації контура струму нехтуємо впливом зворотного зв'язку по ЕРС двигуна. Фізично це припущення пояснюється тим, що як всяка замкнута система, струмовий контур намагається відтворити на виході вхідний сигнал, яким у даному випадку являється напруга регулятора швидкості. Зміна ЕРС, яка виникає при зміні швидкості двигуна, являється для нього збуренням і приводить до відхилення струму якоря від значення, задаваного вхідним сигналом. Якщо зміни швидкості внаслідок значної ТЕвідбуваються порівняно повільно, а швидкодія контура струму велика, струм якоря зміниться у відповідності зі зміною напруги регулятора швидкості незалежно від діючого на контур збурення у вигляді зміни ЕРС двигуна. Передавальна функція пропорційно-інтегрального (ПІ) регулятора струму.



де КРТ, ТРТ- коефіцієнт підсилення і постійна часу регулятора струму.

Величини коефіцієнта підсилення і постійної часу регулятора струму можна визначити з формул:

Для знаходження передавального коефіцієнта тиристорного перетворювача використовуємо регулювальну характеристику (див. рис. 2.5), яка визначена по залежності Еd = Ed0•cosб, а результати розрахунку зведемо в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1 - Регулювальна характеристика ТП

	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
Uяд, В	277	273	260	240	212	178	139	95	48	0

По залежності Ed=f(UУ) знаходимо UУ і коефіцієнт підсилення тиристорного перетворювача, при ЕТП=UН, (див. рис. 2.5).



Рисунок 2.3 - Регулювальна характеристика перетворювача

Передавальний коефіцієнт кола зворотного зв'язку по струму рівний:

де UЗСМАХ=10В - напруга обмеження регулятора швидкості, ІП=(2-2,5)ІЯН- пусковий струм двигуна.

Електромагнітна постійна часу якірного кола рівна, TЕ с;

де LУ- сумарна індуктивність якірного кола; RУ - активний сумарний опір якірного кола.

.

де RK- комутаційний опір контакту;

RЩ- опір щіткового контакту;

RЗД=0,0176Ом - активний опір згладжуючого дроселя;

RTP - активний опір фазної обмотки трансформатора в колі випрямленого струму.

де PK- активна потужність втрат.

.

де m=6 - пульсність схеми випрямлення.

де падіння напруги ДUприймають рівним 2 В.

Тоді.

Тепер можна визначити.

.

Визначимо параметри регулятора струму (див. рис. 2.6). Приймемо СОТ=10 мкФ, отримаємо:

Рисунок 2.5 - Схема регулятора струму

також приймаємо RЗТ=RОСТ, отримаємо:

2.7 Розрахунок контура регулювання швидкості

Рисунок 2.6 - Структурна схема контура швидкості

Передавальна функція замкнутого оптимізованого контура струму може бути представлена виразом.

або при першому наближенні.

Передавальна функція розімкнутого оптимізованого контура швидкості.

Передавальна функція об'єкта регулювання швидкості

де ТКШ=2Тµ- некомпенсована постійна контура швидкості.

Тоді передавальна функція пропорційного регулятора швидкості.

З чого видно, що коефіцієнт підсилення регулятора швидкості рівний.



де електромагнітна постійна часу при JУ=1,36JЯ рівна.

Передавальний коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості.

де UЗШMAX=10В - максимально можлива напруга задання по швидкості.

Тоді кінцево визначаємо:

Визначимо параметри регулятора швидкості (див.рис. 2.8).

Приймаємо RЗШ=1 кОм,

Тоді.

Опір у колі зворотного зв'язку по швидкості.

де передавальний коефіцієнт тахогенератора рівний.

Рисунок 2.7 - Схема регулятора швидкості

Контур швидкості досліджуємо з максимальним задаючим впливом по швидкості UЗШ=10В, приІС=0А, тобто холостий хід системи ТП-Д, потім здійснимо накид номінального навантаження.

Рисунок 2.8 - Залежність струму якоря від часу



Рисунок 2.9 - Залежність частоти обертання двигуна від часу

Дослідимо перехідні процеси системи ТП-Д при статичному струмі, рівному номінальному струму двигунаІС=ІН=24 А.

Рисунок 2.10 - Залежність струму якоря від часу при ІС=ІН

Рисунок 2.11 - Залежність щД=f(t) приІС=ІН.

3. Охорона праці

3.1 Основи електробезпеки та захист працівників

Сучасне виробництво нерозривно пов'язане з використанням електроенергії. В умовах експлуатації потужних енергосистем, електричних машин та апаратів, розвитку обчислювальної техніки і приладобудування, роботизації та комп'ютеризації виробництва важливого значення набуває проблема в електробезпеці - захисті електротехнічного персоналу та інших осіб, які обслуговують електроустаткування від ураження електричним струмом.

Аналіз загальної кількості виробничих нещасних випадків свідчить, що кількість електротравм становить 1,0-1,5%, а в енергетиці навіть 3-5%. Але серед нещасних випадків зі смертельним наслідком електротравми становлять 20-40% на виробництві, а в енергетиці до 60%, займаючи одне з перших місць. При цьому 60-85% смертельних уражень електричним струмом відбувається в електроустановках напругою до 1000 В (127-380 В).

Електротравматизм порівняно з іншими видами травматизму має деякі відмінні особливості.

Перша особливість полягає у тому, що організм людини не має органів, за допомогою яких можна дистанційно визначити наявність напруги, як, наприклад, теплову, світлову енергію, деталі, які рухаються. Тому захисна реакція організму виявляється тільки після потрапляння під напругу.

Друга особливість електротравматизму полягає в тому, що струм, який проходить крізь людину, діє не тільки в місцях контактів та на шляху протікання крізь організм, а й викликає рефлекторну взаємодію, спричиняючи порушення нормальної діяльності окремих органів (серцево-судинної системи, системи дихання).

Третьою особливістю є можливість отримання електротравми, не маючи безпосереднього контакту зі струмопровідними частинами - переміщення по землі поблизу пошкодженої установки (у випадку замикання на землю), ураження через електричну дугу.

Четверта особливість електротравматизму - це те, що у більшості випадків для розслідування, обліку та аналізу доступні тільки електротравми з тяжкими та смертельними наслідками.

Безпека людини на виробництві залежить від багатьох факторів і, зокрема, від рівня електробезпеки. Грамотне вирішення проблеми електробезпеки має забезпечувати людині використання електричної енергії в будь-яких умовах без ризику для життя.

Електробезпека - це система організаційних та технічних заходів і засобів, які забезпечують захист людей від шкідливого та небезпечного електричного струму, електричної дуги, електромагнітного поля та статичної електрики.

Електричний струм, який проходить крізь живий організм, чинить термічну, електролітичну та біологічну дію. Термічна та електролітична дія властива будь-яким провідникам, а біологічна - тільки живій тканині.

Термічна (теплова) дія струму виявляється в опіках окремих ділянок тіла, нагріванні до високої температури кровоносних судин, нервів, серця, мозку та інших органів, які перебувають на шляху протікання струму, що викликає серйозні функціональні розлади цих органів й організму в цілому.

Електролітична (хімічна) дія струму виражається в розкладі (електролізі) органічних рідин, в тому числі й крові, що супроводжується значними порушеннями їх фізико-хімічного складу.

Біологічна дія струму виявляється в подразненні та збудженні живих тканин організму, а також у порушенні внутрішніх біоелектричних процесів, які протікають у нормально діючому організмі й тісно пов'язані з його життєвими органами.

Подразнювальна біологічна дія на тканини організму може бути прямою, коли струм проходить безпосередньо по цих тканинах, і рефлекторною, тобто дія відбувається через центральну нервову систему, а шлях струму пролягає за межами цих тканин.

Механічна (динамічна) дія струму виявляється в розшаруванні, розриві та інших подібних пошкодженнях різних тканин організму, в тому числі м'язової тканини, стінок кровоносних судин легеневої тканини тощо внаслідок електродинамічного ефекту, а також миттєвого вибухоподібного утворення пари від перенагрітої струмом рідини тканини і крові.

Різноманітність дій електричного струму на організм людини може призвести до різних електротравм, які умовно можна звести до двох видів: місцевих електротравм, коли виникає місцеве пошкодження організму, і загальних електротравм, так званих електричних ударів, коли уражається (або створюється загроза ураження) весь організм через порушення нормальної діяльності життєво важливих органів і систем.

Приблизний розподіл нещасних випадків від електричного струму в промисловості за зазначеними видами травм такий: 20% - місцеві електротравми; 25% - електричні удари; 55% - змішані травми, тобто одночасно місцеві електротравми й удари.

Травми обох видів часто супроводжують одна одну. Але вони різні і мають розглядатися окремо. Характерні місцеві електротравми - це електричні опіки, електричні знаки, металізація шкіри, механічні пошкодження та електроофтальмія.

Електричний опік - найбільш поширена електротравма. Залежно від умов виникнення розрізняють два основних види опіків: струмовий (або контактний), який виникає в електроустановках з відносно невеликою напругою - не вище 2 кВ, при проходженні струму безпосередньо крізь тіло людини внаслідок контакту зі струмопровідною частиною. При більш високій напрузі, як правило, утворюється електрична дуга або іскра, яка й спричиняє виникнення опіку другого виду -- дугового. Розрізняють чотири ступеня опіків: І - почервоніння шкіри; II - утворення пухирів; III - відмирання усієї товщі шкіри; IV - обвуглювання тканини.

Звичайно тяжкість пошкодження організму при опіках визначається не ступенем опіку, а площею поверхні тіла, ураженою опіками.

Електричні знаки, які називаються ще позначками струму, це плями сірого або блідо-жовтого кольору у вигляді подряпин, невеликих ран, бородавок, мозолей на поверхні шкіри в місцях контакту зі струмопровідними частинами. Найчастіше знаки мають круглу або овальну форму і діаметр 1-5 мм із заглибленням у центрі. Електричні знаки, як правило, є безболісними і з часом зникають.

Електрометалізація шкіри -- проникнення у верхні шари шкіри дрібних частинок металу, що розплавилися під дією електричної дуги. Уражена частина шкіри має жорстку поверхню, колір якої визначається кольором сполуки металу, який потрапив у шкіру.

...