Модернизация сверлильного станка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Сверление -- вид механической обработки материалов резанием, при котором с помощью специального вращающегося режущего инструмента (сверла) получают отверстия различного диаметра и глубины, или многогранные отверстия различного сечения и глубины.

Операции сверления производятся на следующих станках:

1) Вертикально-сверлильные станки

2) Горизонтально-сверлильные станки

3) Вертикально-расточные станки

4) Горизонтально-расточные станки

5) Вертикально-фрезерные станки

6) Горизонтально-фрезерные станки

7) Универсально-фрезерные станки

8) Токарные станки

9) Токарно-револьверные станки

В промышленности широко используются сверлильные и расточные станки. На станке 2Н57 можно выполнять сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы в разных плоскостях и под разными углами. Обработку деталей в широком диапазоне размеров из различных материалов с использованием инструмента из высокоуглеродистых и быстрорежущих сталей и твердых сплавов при ручном управлении.

Станки модели 2Н7 применяются в индивидуальном, мелкосерийном и серийном производстве.

1. Описание устройства радиально-сверлильного станка 2К52

Радиально-сверлильный станок модели 2К52 предназначен для сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы в разных плоскостях и под разными углами.

Рисунок 1- Радиально-сверлильный станок модели 2К52

1 Основание

2 Колонна

3 Бочка

4 Рукав

5 Сверлильная головка

6 Электрооборудование

Основание станка. Основание выполнено в виде жесткой отливки. Для повышения устойчивости станка, а также для выставки зеркала плиты в горизонтальной плоскости служат приставные опоры.

Колонна. Колонна несет на себе бочку с рукавом и сверлильной головкой.

К основанию крепится бачок для охлаждающей жидкости с насосом (поставляется по требованию заказчика).

Бочка. Бочка служит корпусом для ряда сборочных единиц: коробки скоростей, механизма переключения, механизма подъема, механизма зажима и электрооборудования.

Рукав. Рукав крепится к корпусу бочки и центрируется на ней деталью, представляющей собой одновременно червячное колесо поворота рукава.

Рукав поворачивается вручную рукояткой.

На валу монтируется предохранительное устройство от перегрузок по крутящему моменту, настроенное на заводе-изготовителе на крутящий момент 90 Н-м. При перегрузке устройство срабатывает, на что указывает:

--щелчок;

--прекращение вращения шпинделя под нагрузкой (без приложения нагрузки шпиндель вращается) ;

--лицевание толкателя с полумуфтой (при снятом кожухе).

Приведение станка в рабочее состояние после срабатывания предохранительного устройства производится двумя способами:

--резким вращением вручную в сторону противоположную вращению шпинделя, в момент срабатывания. Щелчок и лицевание толкателя с полумуфтой
указывает на включение предохранительного устройства;

--многократным (5- 6 раз) реверсированием вращения шпинделя станка при п = 1600 мин ^-1.

Подрегулировка механизма предохранительного устройства с целью увеличения усилия срабатывания недопустима, так как приводит к поломке станка.

Если срабатывание предохранительного устройства повторится, необходимо остановить шпиндель и устранить причины превышения крутящего момента.

Сверлильная головка. Сверлильная головка состоит из привода шпинделя, коробки подач, механизма подачи, штурвального устройства и механизма переключения подач.

2. Требования к электроприводам и системе управления

Требования к электроприводам и системам управления станками определяются технологией обработки, конструктивными возможностями станка и режущего инструмента. Основными технологическими требованиями являются обеспечение:

-самого широкого круга технологических режимов обработки с использованием современного режущего инструмента;

-максимальной производительности;

-наибольшей точности обработки;

-высокой чистоты обрабатываемой поверхности.

Удовлетворение всем этим и другим требованиям зависит от характеристик станка и режущего инструмента, мощности главного привода, электромеханических свойств приводов подач и системы управления.

Сверлильные станки относятся к точным станкам, поэтому кинематические передачи должны быть максимально просты, что достигается широким применением индивидуального привода.

Станок 2Н52 оборудован тремя асинхронными электродвигателями, так как они наиболее дешевы, просты и надежны в эксплуатации.

Станки этой серии выпускаются на напряжение 380В в силовой цепи, 110В в цепи управления и 24В в цепи местного освещения.

3. Расчет мощности и выбор электрических двигателей

3.1 Расчёт мощности двигателя главного привода

Процесс обработки деталей на сверлильных станках происходит при определённых значениях величин, характеризующих режим резания. Режимами резания являются: глубина резания t, подача S, скорость резания V, стойкость резца T.

Назначаемая скорость резания зависит от свойств обрабатываемого материала, материала сверла, вида обработки, способов охлаждения сверла и обрабатываемой заготовки.

Расчёт мощности двигателя производим при тяжёлых условиях работы: черновая обработка, материал заготовки - сталь, отверстие диаметром 50 мм.

1)Выбираем сверло и устанавливаем значения его геометрических элементов.

Сверло диаметром D=50 мм с рабочей частью из быстрорежущей стали Р6М5 для обработки стали.

2) Определяем подачу.

Для сверления стали сверлом диаметром 50 мм подача S₀=0,50,55 мм/об. Корректируем подачу по паспортным данным станка, принимая подачу

S₀=0,55 мм/об.

3) Назначаем период стойкости сверла.

Для сверла диаметром D=50 мм при обработке стали сверлом из быстрорежущей стали рекомендуется период стойкости Т=90 мин

4) Определяем глубину сверления, по формуле

t=0.5D_мах (1)

где D_мах - максимальный диаметр сверления

t=0.5•50=25 мм

5) Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами сверла, по формуле

(2)

где V_z - скорость резания, м/мин;

C_v - коэффициент, характеризующий свойства обрабатываемого материала и сверла;

D - диаметр сверла, мм;

T - период стойкости сверла, мин;

S - подача, мм/об;

z,y,m - показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала и сверла.

Коэффициент C_v и показатели степени определяем по справочнику [1].

C_v=7, z=0.4, y=0.7, m=0,2

м/мин

6) Определяем крутящий момент, по формуле

, (3)

где М_кр - крутящий момент, Н•м;

С_м - поправочный коэффициент.

Значение коэффициента С_м и показателей степени z, y, x определяем по справочнику [1].

С_р=0.0345, z=2, y=0.75 x=0

Н•м

7) Определяем мощность резания, по формуле

, (4)

где P_z - мощность резания, кВт;

n_д - действительная частота вращения шпинделя, мин^-1;

М_кр - крутящий момент, Н•м.

, (5)

где n - частота вращения шпинделя, мин^-1;

V_и - скорость резания, м/мин.

мин^-1

кВт

8) Определяем мощность на валу двигателя, по формуле

, (6)

где Р_дв - мощность двигателя, кВт;

з_d- КПД станка при данной мощности резания.

кВт

9) Проверяем достаточна ли мощность двигателя.

Обработка возможна, если выполняется условие

P_z ? Р_дв (7)

7,3 < 9,1 кВт

Т.к. условие выполняется, то обработка возможна.

10) По произведённым расчётам, скорости и ближайшей мощности выбираем по справочнику [2] асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 160S6Y3

Р_ном=12кВт; n_ном=1550 об/мин; з_ном=82%; cosц_ном=0.85; M = 108 Н м

3.2 Расчёт мощности двигателя насоса системы охлаждения

Для охлаждения режущего инструмента в станке используется шестерённый насос. В качестве охлаждающей жидкости применяется вода. В систему охлаждения станка входят: насос, бак-отстойник, фильтры, клапаны, краны, трубопроводы. В зону охлаждения жидкость подаётся под давлением, которое создаёт насос.

1) Определяем мощность насоса, по формуле

, (8)

где P_н - мощность насоса, кВт;

Q - производительность насоса, л/мин;

Р - давление, МПа;

з - КПД насоса.

По паспортным данным производительность насоса составляет 10 л/мин, давление жидкости, обеспечивающееся насосом - 0.27 МПа, КПД насоса - 0.75, т.е.: Q= 10л/мин; Р=0.27 МПа; з=0.75

кВт

2) По произведённым расчётам и ближайшей мощности выбираем по справочнику [2] асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии АИР 56 А4: Р_ном=0.12 кВт; n_ном=1350 об/мин; з_ном=58%; cosц_ном=0.66; M =0.85

3.3 Расчет мощности и выбор электродвигателя гидронасоса

Гидросистема станка приводится в действие насосной установкой, состоящей из лопастного насоса, приводного электродвигателя, пластинчатого фильтра и разгрузочного клапана.

Управление работой гидросистемы осуществляется при помощи гидропанели, смонтированной в передней части станины.

Гидросистема станка выполняет следующие функции:

· Перемещение стола;

· Реверс стола;

· Перегон стола при наладке;

Необходимая мощность для привода гидронасоса рассчитывается по формуле (8)

кВт

Расчетная мощность двигателя определяется по формуле (6)

кВт

По справочнику [2] выбираем двигатель согласно условию (7)АД т. АИР80В2 Р_ном=1,5кВт; n_ном=1550 об/мин; з_ном=78%; cosц_ном=0.83

4. Описание принципиальной электрической схемы станка

Включением вводного автоматического выключателя QF подается напряжение к силовой цепи и цепи управления.

При нажатии на кнопку SB2 получает питание катушка пускателя КМ1, которая, переходя на самопитание, включает электродвигатель привода вращения шпинделя М1 в прямом направлении вращения.

Остановка электродвигателя осуществляется нажатием кнопки SB1.

Перемещение рукава вверх осуществляется при нажатии на кнопку SB3. При этом получает питание катушка пускателя КМ2, который включает электродвигатель перемещения рукава М2 в направлении вращения «Вверх». Для прекращения перемещения рукава вверх необходимо отпустить кнопку SB3.

Перемещение рукава вниз происходит при нажатии на кнопку SB4. При этом получает питание катушка пускателя КМ3 и включается электродвигатель М2 в направлении вращения «Вниз». Для прекращения перемещения рукава вниз нужно отпустить кнопку SB4.

В крайних положениях рукава срабатывают концевые выключатели SQ1-2 отключая двигатель от сети.

Электронасос охлаждения М3 может работать только при включенном электродвигателе М1.

Лампа местного освещения EL питается от обмоток понижающего трансформатора ТУ напряжением 36В. Включение и выключение лампы осуществляется переключателем SA

5. Расчет и выбор аппаратов защиты и управления, проводов и кабелей

сверлильный станок электропривод автоматика

Аппараты управления предназначены для включения, отключения и переключения электрических цепей и электроприемников, регулирования частоты вращения и реверсирования двигателей, регулирования параметров силовых, осветительных, нагревательных и других электроустановок.

Защитные аппараты предназначены для отключения электрических цепей при возникновении в них ненормальных режимов ( короткие замыкания, значительные перегрузки, резкие понижения напряжения и др.)

От правильного выбора аппаратуры защиты и автоматики в большей мере зависят надежность работы и сохранность оборудования в целом, численные, качественные и экономические показатели производственного механизма и электробезопасности людей.

5.1 Расчет и выбор коммутационной аппаратуры

Для управления асинхронными двигателями применяем магнитные пускатели. Защита двигателей от перегрузок осуществляется тепловыми реле.

а) Расчёт и выбор магнитного пускателя KМ1 и теплового реле КК1.

Данные аппараты находятся в силовой цепи двигателя М1 мощностью

12 кВт.

1) Определяем длительный ток в линии двигателя по формуле

, (9)

где I_дл - длительный ток, А;

Р_д - мощность двигателя, кВт;

U_н - номинальное напряжение электродвигателя, В;

з_д - КПД двигателя;

cosц - коэффициент мощности.

А

2) Выбираем тепловое реле КК1.

Тепловое реле устанавливается в 3 фазы цепи двигателя независимо от магнитного пускателя. Тепловое реле выбирается согласно условию

I_тр?1.25•I_нд , (10)

где I_тр - ток теплового реле, А;

I_нд - номинальный ток двигателя, А.

I_тр?1.25•26

I_тр?32 А

По справочнику [4] выбираем тепловое реле, которое устанавливается независимо от магнитного пускателя ТРН-40 I_ном=40А, I_{н.теп.эл.}=40А

3) Выбираем провод для линии.

Т.к. линия с тепловым реле, то выбор провода производится с учётом соответствия этому аппарату защиты, т.е. должно выполняться условие

I_доп? К_зщ•I_тр , (11)

где I_доп - допустимый ток, А;

К_зщ - коэффициент защиты.

I_доп?1•32

I_доп?32А

По справочнику [3] выби раем провод марки ПВ с медными жилами. Провод проложен открыто S=2,5 мм² ; I_дп=40А

Проверяем выбранный провод с учётом длительного тока нагрузки, т.е. должно выполняться условие

I_дп?I_доп, (12)

где I_дп - допустимый ток провода, А.

40?32 А

Т.к условие выполняется, то провод выбран правильно.

4) Выбираем магнитные пускатели KМ1.

Р_дв=12 кВт

По справочнику [4] выбираем ближайший по мощности магнитный пускатель марки ПМЕ-3

б)Расчёт и выбор магнитных пускателей KМ2-КМ3

Данные аппараты находятся в силовой цепи двигателя М2 мощностью

1,5 кВт.

1) Определяем длительный ток в линии двигателя по формуле (9)

А

2) Выбираем провод для линии.

Т.к. линия без тепловым реле, то выбор провода производится с учётом соответствия этому аппарату защиты, т.е. должно выполняться условие (11)

I_доп?1,25•3,5

I_доп?4,3А

По справочнику [3] выбираем провод марки ВРГ в поливинилхлоридной оболочке с медными жилами. Провод проложен открыто.

S=0.5 мм² I_дп=11А

Проверяем выбранный провод с учётом длительного тока нагрузки, т.е. должно выполняться условие (12)

11?4,3 А

Т.к условие выполняется, то провод выбран правильно.

3) Выбираем магнитные пускатели KМ2-КМ3.

Т.к. магнитные пускатели КМ4-КМ5 предназначены для управления этим

двигателем, то расчёт сводим только к одному, например расчитаем магнитный пускатель КМ2, а другой возьмём такой же марки.

Р_дв=1,5 кВт

По справочнику [4] выбираем ближайший по мощности магнитный пускатель марки ПМЕ-0

в) Расчёт и выбор магнитного пускателя КМ4

Данные аппараты находятся в силовой цепи двигателя М3 мощностью

0,12 кВт.

1) Определяем длительный ток в линии двигателя по формуле (9)

А

2) Выбираем провод для линии.

Т.к. линия без тепловым реле, то выбор провода производится с учётом соответствия этому аппарату защиты, т.е. должно выполняться условие (11)

I_доп?1,25•0,47

I_доп?0,59А

По справочнику [3] выбираем провод марки ВРГ в поливинилхлоридной оболочке с медными жилами. Провод проложен открыто.

S=0.5 мм² I_дп=11А

Проверяем выбранный провод с учётом длительного тока нагрузки, т.е. должно выполняться условие (12)

11?0,59 А

Т.к условие выполняется, то провод выбран правильно.

3) Выбираем магнитный пускатель КМ4.

Р_дв=1,5 кВт

По справочнику [4] выбираем ближайший по мощности магнитный пускатель марки ПМЕ-0

5.2 Расчет освещения станка

На станке обрабатываются детали с точностью до 1мм, для этого используется светильник типа НБ, который установлен на кронштейне высотой 0,4м. и на расстоянии над обрабатываемой деталью 0,2м.

1) По справочнику, выбираем наименьшую освещённость () при комбинированном освещении лампой накаливания. = 300лк, лампа местного освещения должна давать освещённость 300лк.

2) Из справочника, по кривым равной освещённости, для светильника НБ, при установке светильника на заданной высоте h и расстоянии от обрабатываемой детали d, относительная освещённость e = 500лк.

3) Определяем необходимый световой поток лампы, по формуле

, (13)

где F_л - световой поток, лм;

Е_н - освещённость, лк;

е - относительная освещённость, лк.

лм

3) По справочнику [5], выбираю светильник, предназначенный для освещения сверлильных станков, светильник типа НКСО1, рассчитаный на напряжение не более 36В. Выбираем лампу накаливания со световым потоком 950лм марки М0Д36 - 60, U=36В, Р=60Вт.

5) Определяем ток, который потребляет лампа, по формуле

, (14)

где Р- мощность, Вт;

U- напряжение, В.

5.3 Расчет цепи управления

Цепь управления питается переменным напряжением 110В.

1) Выбираем предохранитель FU1.

Определяем ток, протекающий через предохранитель, по максимальному числу одновременно работающих аппаратов цепи управления. Одновременно могут работать следующие аппараты: магнитные пускатели КМ1, КМ2 или КМ3, и КМ4

I_макс=I_км1 + I_км2 + I_км3, (15)

где I_км1 - ток, потребляемый катушкой КМ1, А;

I_км2 - ток, потребляемый катушкой КМ2, А;

I_км4 - ток, потребляемый катушкой КМ4, А;

I_макс=0,14+0,14+0,186= 0,466А

По справочнику [4] выбираем плавкий предохранитель марки ПРС

I_н.п=1А; I_п.в=1А; I_{пред.откл}= 1.5кА

Проверяем выбранный предохранитель по условию

, (16)

где I_вс - ток плавкой вставки, А;

I_н.п - номинальный ток предохранителя, А.

1=1А

Т.к. это условие выполняется, то предохранитель выбран правильно.

2)Выбираем провода, подводящие питание к цепи управление.

Для цепи управления выбираем провода одной марки и сечения, что упрощает устранение возможных неисправностей. Т.к. линия защищена только от перегрузки (предохранителем), то провода выбираются с учётом условия:

I_доп? К_зщ•I_вс (17)

I_доп?1•1

I_доп?1 А

По справочнику [3] выбираем провод марки ВРГ в поливинилхлоридной оболочке с медными жилами. Провод проложен открыто.

S=0.5 мм² I_дп=11А

Проверяем выбранный провод по формуле (12)

11>1А

Т.к условие выполняется, то провод выбран правильно.

3) Выбираем предохранитель FU2 для цепи местного освещения.

Предохранитель FU2 цепи местного освещения выбираем по номинальному току лампы местного освещения I_EL1=1.7А.

По справочнику [4] выбираем плавкий предохранитель марки ПРС

I_н.п=2А; I_п.в=2А; I_{пред.откл}= 1 кА

Проверяем выбранный предохранитель по току вставки по формуле (20)

2=2А

Т.к. это условие выполняется, то предохранитель выбран правильно.

4) Выбираем провод, подводящий питание к лампе местного освещения.

Т.к. линия защищена только от перегрузки (предохранителем), то провода выбираются с учётом условия по формуле (21)

I_доп?1•2

I_доп?2А

По справочнику [3] выбираем провод марки ВРГ в поливинилхлоридной оболочке с медными жилами. Провод проложен открыто.

S=0.5 мм² I_дп=11А

Проверяем выбранный провод по формуле (12)

11>2 А

Т.к условие выполняется, то провод выбран правильно.

5.4 Расчет и выбор трансформатора

Данный трансформатор является однофазным трёхобмоточным: напряжение вторичных обмоток 24 и 110В.

1) Определяем токи, протекающие по вторичным обмоткам, по формуле

I_ц.у.=I_макс, (18)

где I_ц.у. - ток, протекающий в цепи управления, А;

I_макс - ток, протекающий через предохранитель FU1, А.

I_ц.у.=0,466А

I_м.о.=I_EL1, (19)

где I_м.о. - ток, протекающий в цепи лампы местного освещения, А;

I_EL1 - ток, потребляемый лампой местного освещения, А.

I_м.о.=1,7А

2) Определяем мощность вторичной обмотки трансформатора, по формуле

Р₂=•U₁•I_ц.у.•cosц+U₂•I_м.о..•cosц, (20)

где U₁ - напряжение, питающее цепь управления, В;

U₂ - напряжение, питающее цепь лампы местного освещения, В.

Р₂=110•0,466•0.8+24•1,7•0.8=73 Вт

По справочнику [6] выбираем ближайший по мощности трансформатор типа ОСМ-1 380/110/24 В.

3) Определяем мощность первичной обмотки трансформатора, по формуле

, (21)

где з - КПД (по справочнику [7] з=6070%).

Вт

4) Определяем ток первичной обмотки трансформатора, по формуле

(22)

А

5.6 Расчёт и выбор вводного автоматического выключателя QF1

1) Выбираем автоматический выключатель.

Этот автоматический выключатель подаёт напряжение на двигатели и трансформаторы, а также защищает их от коротких замыканий и перегрузок.

а) Определяем ток выключателя, по формуле

I_авт=I_п.дв + I_н - I_н.дв , (23)

где I_п.дв - пусковой ток самого большого по мощности двигателя, А;

I_н - сумма номинальных токов двигателей и первичных обмоток трансформаторов, А;

I_н.дв - номинальный ток самого большого по мощности двигателя, А.

I_авт=182+(0,12+0,21+1,5) - 26=157А

б) Определяем номинальный ток расцепителя, по формуле

I_нр?1.1•I_авт, (24)

I_нр?1.1•182

I_нр?200А

По справочнику [4] выбираем автоматический выключатель марки ВА51-35

I_нр=200А, I_{пред.откл.}=200 А, I_{ном.авт}=3000А.

в) Проверяем выбранный автоматический выключатель по формуле

I_нр ? Ik

200=182 А

Т.к. все условия выполняются, то автоматический выключатель выбран правильно.

Заключение

В ходе курсового проектирования выполнены проверочные расчёты мощности двигателей вращения шпинделя, и насоса охлаждающей жидкости.

Выбрана аппаратура управления и защиты: автоматический выключатель, тепловые реле, предохранители, магнитные пускатели.

Двигатели и аппаратура управления выбраны для двигателей, которые выпускаются промышленностью в настоящее время.

Устаревшие двигатели заменены на новые двигатели модели АИ, аппаратура управления и защиты заменены на новую аппаратуру более современных моделей с целью облегчения её замены в случае выхода из строя.

Таким образом, в ходе курсового проектирования произведена модернизация сверлильного станка.

Размещено на Allbest.ru