Построение металлорежущего станка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

электродвигатель станок мощность

Электроэнергетика - это составляющая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию хозяйства страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии. Она имеет очень важное преимущество перед энергией других видов - относительную легкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, преобразование в другие виды энергии.

Главным приоритетом [1] энергетической политики нашего государства является повышение эффективности использования энергии как средства для снижения затрат общества на энергоснабжение, обеспечения устойчивого развития страны, повышения конкурентоспособности производительных сил и охраны окружающей среды.

Потребление электроэнергии в республике в 2020 году вырастет до 41 млрд кВтч (на 23% выше уровня 2000 г.). Импорт электроэнергии не превысит 4 млрд кВтч и в зависимости от конъюнктуры рынка может быть прекращен, поскольку установленная мощность собственных генерирующих источников позволит обеспечить необходимый объем производства электроэнергии.

Прогноз структуры потребления электрической и тепловой энергии по отраслям экономики на 2020 г. определен исходя из динамики макроэкономических показателей развития народного хозяйства и реализации потенциала энергосбережения в республике. Ожидается уменьшение потребления электроэнергии промышленностью на 13%, а основным потребителем электроэнергии станет коммунально-бытовой сектор. Следует отметить, что в перспективе до 2020 г. основным видом топлива для производства электроэнергии и тепла остается природный газ. Однако его доля должна быть снижена до 60% от общего потребления котельно-печного топлива за счет увеличения потребления электроэнергетикой мазута до 4,2 млн т у.т., использования 1,75 млн т у.т. угля, 3,7 млн т у.т. дров, гидроэнергетических ресурсов. На основе параметров перспективного топливно-энергетического баланса республики определены основные направления дальнейшего развития белорусской энергетической системы.

Согласно данным последней переписи (2009 года), население Беларуси составляет 9 млн. 452 тыс. человек, уменьшившись за последние 10 лет примерно на полмиллиона, и этот тренд вряд ли претерпит изменения в ближайшем будущем. Около 70% населения проживает в городах. Страна только на 14% обеспечена собственными топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР), остальные 86% - импорт из России, в основном природный газ (в 2009 году - около 20 млрд. куб. м).

Имеющихся генерирующих мощностей в Беларуси на сегодняшний день в целом достаточно для покрытия потребностей страны. Суммарная установленная мощность электростанций Беларуси составляет более 7,7 тыс. МВт. Тренды потребления/производства электроэнергии очевидны и стабильны в последнее десятилетие. дернизированные тепловыделяющие сборки (ТВС) со средним обогащением

2.68% по урану-235. Вес топлива в одной ТВС 571 кг. Вес топливной загрузки в реактор составляет около 93 т. Для сравнения: один килограмм низкообогащенного урана, используемого в ядерном топливе, при полном расщеплении ядер урана-235 выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 100 т высококачественного каменного угля или 60 т нефти. Длительность работы полной топливной загрузки примерно один год. В первую перегрузку в активную зону одного реактора загружается 42 свежих ТВС. Перегрузка топлива выполняется на остановленном реакторе и проходит дистанционно под защитным слоем воды. Отработавшее топливо из реактора перемещают в бассейн выдержки. В процессе перегрузки извлекается примерно 1/4 часть топлива и загружается такое же количество свежего топлива.

Строительство атомной электростанции будет способствовать экономическому и социальному развитию региона ее размещения (повысится уровень жизни населения, улучшится демографический состав, образовательный и культурный уровень жителей, медицинское обслуживание). Выполнение заказов для АЭС позволит поднять технический, технологический уровень промышленных предприятий республики и повысить квалификацию кадров, то есть повысить культуру производства.

Токарно-револьверный станок модели 1П365 в современном производстве используется в ремонтно-механическом цехе минского тракторного завода.

Электромашиностроение это отрасль производства которой занимается разработкой и производством электрических машин и трансформаторов.

На первых этапах развития электромашиностроения - во второй половине прошлого столетия - электрические машины сооружались в небольшом количестве и часто без достаточной теоретической проработки: так, экспериментальным путем были найдены основные конструктивные формы. Но уже в 90 - х годах, после возникновения системы электропередачи трехфазного тока электромашиностроение становится массовой областью техники, разрабатываются методы расчета, теория обмоток, а в начале нашего столетия появляются первые руководства по расчету и конструированию электрических машин. Уже в начале века основные электротехнические фирмы разрабатывали серии электрических машин общепромышленного применения и выпускали каталоги-справочники, с помощью которых инженеры могли быстро подобрать нужную заказчику машину, имевшую стандартизованные основные элементы.

Металлорежущий станок - это машина, предназначенная для обработки заготовок в целях образования заданных поверхностей путем снятия стружки или путем пластической деформации. Обработка производится преимущественно путем резания лезвийным или абразивным инструментом. Станки применяют также для выглаживания поверхности детали, для обкатывания поверхности роликами. Металлообрабатывающие станки осуществляют резание неметаллических материалов, например, дерева, текстолита, капрона и других пластических масс. Специальные станки обрабатывают также керамику, стекло и другие материалы.

Классификация металлорежущих станков:

-Токарные;

-Сверлильные и расточные

-Шлифовальные и доводочные

-Электрофизические и электрохимические

-Зуборезьбообрабатывающие

-Фрезерные

-Строгальные, долбёжные, протяжные

-Разрезные

-Разные



1. Технические характеристики электрооборудования станка

Фрезерные станки - группа металлорежущих и деревообрабатывающих станков в классификации по виду обработки. Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колес и т. п. металлических и других заготовок. При этом фреза, закрепленная в шпинделе фрезерного станка совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закрепленная на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное ( иногда осуществляется одновременно вращающимся инструментом). Управление может быть ручным, автоматизированным или осуществляться с помощью системы ЧПУ.

Классификация фрезерных станков:

1. Горизонтально консольно-фрезерные

2. Универсально консольно-фрезерные

3. Вертикальные консольно-фрезерные

4. Широкоуниверсальные консольно-фрезерные

5. Продольно-фрезерные

6. Объёмно-фрезерные

7. Фрезерные станки непрерывного действия

8. Шпоночно-фрезерные

Вертикальный консольно-фрезерный станок относится к фрезерной группе станков.

Назначение вертикально консольно-фрезерного станка предназначен для фрезерования всевозможных деталей из стали, чугуна и цветных металлов главным образом торцовыми и концевыми фрезами. На этих станках можно обрабатывать вертикальные, горизонтальные и наклонные плоскости пазы, углы, рамки, зубчатые колеса и т. д. Технологические возможности станков могут быть расширены путем применения делительной головки и поворотного круглого стола. На станке можно успешно обрабатывать детали из легких сплавов.

Электрооборудование станка предназначено для питания от сети трехфазного тока напряжением 380 V с частотой 50Hz.

В электрической схеме станка предусмотрены: питание цепи управления от сети напряжением 127V, питание цепи местного освещения от сети напряжением 36 V, нулевая защита электродвигателей , а так же защита от короткого замыкания плавкими предохранителями и от перегрузок при помощи тепловых реле.

Таблица 1.1 Основные данные станка

Наименование параметров	Размерность	Модель 6М13П
Габариты (длина/ширина/высота)	Мм	2565/2135/2235
Вес станка	Кг	4060
Расстояние шпинделя до стола	Мм	30-500
Расстояние от оси шпинделя до вертикальных направляющих станины	Мм	420
От задней кромки стола до вертикальных направляющих станины	Мм	380
Размер рабочей поверхности стола	Мм	1600/400
Продольное перемещение от руки	Мм	1000
Поперечное перемещение от руки	Мм	320
Вертикальное перемещение от руки	Мм	420
Наибольшее осевое перемещение пиноли шпинделя от руки	Мм	85
Перемещение пиноли на один оборот лимба	Мм	4
Перемещение пиноли на одно деление лимба	Мм	0,05
Наибольший угол поворота шпиндельной головки	град.	15
Перемещение на одно деление лимба (продольное, поперечное и вертикальное)	Мм	0,05
Скорость резания	м/мин	68.6
Окружная сила резания	Н	750
Крутящий момент шпинделя	Н/м	24,09

2. Техническое обоснование выбора ЭП станка

Фрезерные станки относятся к группе станков с главным вращательным движением. Диапазон регулирования угловых скоростей шпинделя от 20/1 до 60/1 при сохранении постоянства отдаваемой электродвигателем мощности. Для приводов главного движения фрезерных станков станков малых и средних размеров используются одно- или многоскоростные асинхронные короткозамкнутые двигатели в сочетании с коробкой скоростей. Исполнение двигателей обычно фланцевой. Привод подачи таких станков в большинстве случаев осуществляются от главного двигателя через многоступенчатую коробку передач. Общий диапазон регулирования подачи до (20-30)/1. В станках, на которых не производятся зуборезные работы, для привода целесообразно применять отдельные электродвигатели, что значительно упрощает конструкцию станка.

Главным приводом тяжелых продольно-фрезерных станков также выполняется от асинхронных двигателей с механическим ступенчатым изменением угловой скорости шпинделя. Для приводов подачи стола и фрезерных головок таких станков, диапазон регулирования скорости которых достигает значений (40/60)/1, применяются двигатели постоянного тока, включаемого по системе Г-Д с ЭМУ в качестве возбудителя. В настоящее время для таких приводов используют систему ТП-Д.

Вспомогательные приводы фрезерных станков , приводы насоса охлаждения, смазки и гидросистем, быстрого перемещения фрезерных головок и поперечин у продольно-фрезерных станков и других- осуществляются от отдельных асинхронных электродвигателей.

Согласно ГОСТ 183-89 Режимы работы. Режимы работы электроприводов отличаются большим разнообразием как по характеру, так и по длительности циклов, значениям нагрузок, условиям охлаждения. На основании анализа выделен специальный класс режимов -- номинальных, для которых изготовляются серийные электродвигатели. Данные, содержащиеся в паспорте электрического двигателя, относятся к определенному номинальному режиму и называются номинальными данными электродвигателя.

Номинальные данные, характеризующие работу двигателя, устанавливаются исходя из работы его на высоте до 1000 м над уровнем моря, температуры газообразной охлаждающей среды 40 °С и охлаждающей воды 30 °С. Предусматриваются восемь номинальных режимов, которые в соответствии с международной классификацией имеют условные обозначения SI--S8. Ниже приводится краткая характеристика этих режимов.

Продолжительный SI -- это работа при неизменной нагрузке, продолжающаяся до тех пор, пока превышения температуры всех частей двигателя достигнут установившихся значений.

Кратковременный S2, при котором период неизменной номинальной нагрузки чередуется с периодом отключения двигателя при этом периоды нагрузки недостаточны, чтобы превышения температуры электрического двигателя могли достигнуть установившихся значений, а периоды остановки вполне достаточны для охлаждения двигателя до температуры окружающей среды. Для этого режима работы рекомендуется следующая продолжительность рабочего периода t_p; 15, 30, 60, 90 мин.

Повторно-кратковременный S3, при котором кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки (рабочие) чередуются с периодами отключения двигателя (паузами); при этом за время работы он не успевает нагреться до температуры, соответствующей его номинальной нагрузке, а за время паузы не успевает охладиться до температуры окружающей среды, т. е. вступает в следующий цикл нагрузки уже нагретым. Продолжительность одного цикла принимается 10 мин.

Режимы SI, S2, S3 являются основными номинальные данные на которые включаются в паспорт электрического двигателя и каталоги. Кроме основных предусмотрены дополнительные номинальные режимы S4-S8.

Повторно-кратковременный с частыми пусками S4, при котором, в отличие от режима S3, пусковые потери оказывают существенное влияние на превышение температуры частей электродвигателя. Продолжительность включения

(ПВ) составляет 1В, 25, 40, 60 ; число включений в час 30, 60, 120, 240 при коэффициенте инерции F = 1; 1,2; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10. Коэффициент инерции - это отношение суммы приведенного к валу двигателя момента инерции приводимого механизма и момента инерции ротора двигателя к моменту инерции ротора двигателя.

Повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5, при котором периоды пуска, кратковременной неизменной нагрузки и электрического торможения чередуются с периодами отключения, причем двигатель за время работы не успевает нагреться до температуры, соответствующей его номинальной нагрузке, а за время паузы не успевает охладиться до температуры окружающей среды. В этом режиме пусковые потери и потери при электрическом торможении оказывают значительное влияние на превышение температуры отдельных частей двигателя. Продолжительность включения (ПВ) составляет 15, 25,40, 60 ; число включений в час 30, 60, 120, 240 при коэффициенте инерции F = 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 4.

Перемежающийся S6 с продолжительностью нагрузки (ПН) 15, 25, 40, 60 . Продолжительность одного цикла принимают равной 10 мин. Этот режим отличается от S3 тем, что после периода работы двигатель не отключается, а продолжает работать вхолостую.

Перемежающийся с. частыми реверсами S7, при котором периоды реверса чередуются с периодами неизменной номинальной нагрузки, причем двигатель за время работы не успевает нагреться до температуры, соответствующей его номинальной нагрузке. Число реверсов в час 30, 60, 120, 240 при коэффициенте инерции F = 1;1,2;1,6;2;2,5; 4.В этом режиме потери при реверсировании оказывают существенное влияние на превышение температуры отдельных частей двигателя, который работает без остановки, постоянно находясь под напряжением.

Перемежающийся с двумя и более частотами вращения S8, при котором периоды с одной нагрузкой на одной частоте вращения чередуются с периодами работы на другой частоте вращения при соответствующей этой частоте нагрузке. Электродвигатель, работая на каждой из частот вращения, не успевает нагреться до температуры, соответствующей его номинальной нагрузке. Число циклов в час 30, 60, 120, 240 при коэффициенте инерции F = 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 4.

В этом режиме работы потери при переходе с одной частоты вращения на другую оказывают существенное влияние на превышение температуры отдельных частей электродвигателя.

Для вертикально консольно-фрезерного станка выбираю режим работы S1.

Степени защиты электродвигателей. Первое, на что надо обратить внимание, - степень электрической безопасности приборов 1Р (1Р - Международный класс защиты, выражается двумя цифрами):

Первая цифра - защита от контактов или попадания инородных тел:

О - защиты нет;

1 - защита от твердых частиц размером от 50 мм;

2 - защита от твердых частиц размером от 12 мм;

3 - защита от частиц размеромот 2,5 мм;

4 - защита от частиц размером от 1 мм;

5 - частичная защита от пыли; . 6 - полная защита от пыли.

Вторая цифра - защита от воды:

0 - защиты нет;

1 - от вертикально падающих капель;

2 - от капель воды, падающих под углом 15°;

3 - от наклонно падающих брызг, угол наклона до 60°;

4 - от брызг;

5 - от водяных струй;

6 - от мощных водяных струй.

Распространенные примеры кода IP:

IP21 - Защита от прикосновения рукой (пальцем) со способностью выдерживать вертикальные брызги воды (технически это обычный распределительный шкаф, например навесного исполнения);

IP44 - Защита от прикосновения инструментом/проволокой более 1мм со способностью выдерживать брызги воды со всех направлений (технически это можно представить как уличный выключатель);

IP65 - полная защита от попадания пыли со стойкостью к направленному воздействию струей воды (Фара автомобиля, уличный бокс для узла учета).

Пример распаянной коробки открытой установки IP65 с герметичными сальниками и затягивающейся крышкой:

наиболее распространенными являются следующие классы защиты: (IP классы)

3. Выбор рода тока и величины напряжения

Выбор рода тока для электрооборудования станка связывают такие показатели, как технические возможности привода, капиталовложения и стоимость эксплуатационных расходов, масса и размеры оборудования, его надежность и простота обслуживания. И при выборе двигателя учитывается так же род тока и номинальное напряжение электрооборудования станка.

По роду тока электроприемники могут быть переменного тока, номинальной промышленной частоты 50 Гц, повышенной или пониженной частоты. Электроприемники постоянного тока. Постоянный ток применяется для электроприводов, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах, при частых пусках, реверсах, ускорениях, замедлениях, точных остановок на ползучей скорости. Однако основным родом тока является переменный, так как преобразование электрической энергии с помощью трансформаторов возможно только при переменном токе. Многие электрические аппараты и электрооборудование выпускаются и работают на переменном токе. В результате использования постоянного тока влечет за собой необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что связано с увеличение капитальных затрат, дополнительными потерями энергии и эксплуатационными затратами. Род тока выбираем в зависимости от необходимости обеспечения работы двигателей постоянного тока при широком диапазоне регулирования частот, при этом используя постоянный ток, т.е. определяют род тока - постоянный. Во всех остальных случаях инструкции по проектированию электросилового оборудования, рекомендуется принять переменный.

В соответствии с ГОСТ 21128-83 и ГОСТ 721-77 установлены номинальные напряжения электроприемников соответственно до 1кВ и свыше 1 кВ. Для электроустановок постоянного и переменного тока напряжением до 1 кВ приняты следующие номинальные напряжения: постоянный ток (110, 220, 440, 660, 750, 1000 В); переменный трёхфазный ток (220/127, 380/220, 660/380 В). Напряжение 380/220 широко применяется для питания силовой и осветительных нагрузок. Напряжение 660/380 используют для питания мощных (до 400 кВт) электродвигателей. В цепях управления, освещения, сигнализации электроустановок применяют переменный ток, полученный преобразованием с помощью трансформатора от силовой сети и равный 24 или 48 В с промышленной и гражданской частотой 50, 60 Гц.

Силовая цепь переменный трёхфазный 380 В 50Гц

Цепь освещения питается переменным однофазным 36 В 50Гц

Цепь управления питается переменным однофазным 127 В 50 Гц

4. Расчет мощности и выбор типа ЭД главного движения

Для вертикально консольно-фрезерного станка рассчитываем мощность двигателя главного движения. Станок 6м13п предназначен для обработки заготовок в целях образования заданных поверхностей путем снятия стружки или путем пластической деформации.

Скорость резания--окружная скорость фрезы V м/мин расчитывается по формуле

V= (4,1)

Где: - коэффициент зависищий от материала изделия и фрезы.

- глубина фрезерования, мм

B--ширина фрезерования, мм

Z- число зубьев,

D-диаметр, мм

T- период стойкости, мин

- величина подачи, мм

- общий поправочный коэффициент на скорости резания

qv,m,xv,yv,Uv,Pv- показатели степени, зависящие от материала изделия.

Принимаем следующие значения: - 22.5; t-10; B-40; Z- 10; D- 200mm; T- 100min; -0.1mm.

Общий поправочный коэффициент на скорости резания. - представляет собою произведение из коэффициентов

=(4,2)

- коэффициент на качество обрабатываемого материала.

-коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки.

- коэффициент учитывающий инструментальный материал

Общий поправочный коэффициент на скорость резания

Рассчитываем скорость резания V

Определяем окружную силу резания при фрезеровании , кВт по формуле:

(4,3)

? число оборотов фрезы в минуту

- поправочный коэффициент на силу резания

Определяем крутящий момент на шпинделе

(4,4)

H/m

Определяем мощность резанья Р, кВт

Определим мощность электродвигателя

=(4,6)

Для двигателя главного движения выбираем двигатель АИР132М4 по [7]

Таблица 4.1- Технические характеристики электродвигателя.

Тип двигателя	Pн	S	n	КПД	cos?
АИР132М4	11	3.5	1500	87.5	0,87	2,7	1,6	2	7,5

ГОСТ 14254-96 Степень защиты и обеспечиваемые оболочками (IP) степень защиты электродвигателя главного движения - IP-44

Синхронизированная частота вращени-я

об/мин

5. Расчет мощности ЭД вспомогательного движения

Расчёт двигателя подачи

Рассчитываем мощность подачи Рn, кВт

, кВт (5,1)

Где: Fн- тяговое усилие на столе, H

- скорость подачи, м/мин

- КПД подачи

Определяем мощность электродвигателя вспомогательного движения

Для двигателя подачи выбираем марку АИР100S4 из [7]

Таблица 5.1-технические характеристики электродвигателя

Тип двигателя	Pн	S	N	КПД	cos?
АИР100S4	3	6	1500	82	0,83	2,2	1,6	2	7



ГОСТ 14254-96 Степень защиты и обеспечиваемые оболочками (IP). Степень защиты электродвигателя вспомогательного движения - IP-44

Расчёт двигателя насоса

Рассчитываем мощность двигателя насоса Pн, кВт

, кВт (5,2)

Где: Q- производительность насоса,

H- высота подъёма жидкости, м

- удельный вес перекачиваемой жидкости H/

- КПД насоса, %

-КПД передачи, %

Q= 0.0037; H=2.3; =0.9;

Для двигателя насоса охлаждения выбираем марку АИР50В2 из [7]

Таблица 5.2- Технические характеристики электродвигателя

Тип двигателя	Pн	S	N	КПД	cos?
АИР50В2	0,12	11,5	3000	63	0,75	2,2	1,8	2,2	4,5

ГОСТ 14254-96 Степень защиты и обеспечиваемые оболочками (IP). Степень защиты электродвигателя охлаждения - IP-44

6. Расчет и построение механической характеристики ЭД главного движения с применением ПЭВМ

Зависимость вращающего момента от скольжения называется механической характеристикой [8].

Отрицательное значение скольжения означает, что частота вращения ротора больше частоты вращения магнитного поля. Это может быть, когда рабочая машина, соединенная с валом двигателя, начинает вращать его. В этом случае машина будет работает в режиме генератора.

При скольжении больше единицы ротор вращается в сторону, противоположную вращению магнитного поля, т.е. вращающий момент направлен против движения ротора и тормозит его. Такой режим называется тормозным.

При скольжении от 0 до 1 машина работает в режиме двигателя.

Участок характеристики при изменении скольжения от нуля до критического называется рабочим участком. Работа двигателя на этом участке устойчива, так как при увеличении нагрузки будет уменьшаться частота вращения, а соответственно момент и скольжение. При дальнейшем увеличении нагрузки момент достигнет максимального. Если нагрузка будет продолжать расти, это приведет к уменьшению момента двигателя и он остановится. Это означает, что работа со скольжением выше критического неустойчива. Этот участок используется лишь при разгоне двигателя. Номинальный момент устанавливается заводом-изготовителем.

Отношение максимального момента к номинальному приведено в справочных данных и называется перегрузочной способностью двигателя.

Участок характеристики при изменении скольжения от нуля до критического называется рабочим участком. Работа двигателя на этом участке устойчива, так как при увеличении нагрузки будет уменьшаться частота вращения, а значит, будет увеличиваться скольжение и момент. При дальнейшем увеличении нагрузки момент достигнет максимального. Если нагрузка будет продолжать расти, это приведет к уменьшению момента двигателя, и он остановится. Это означает, что работа двигателя на участке от S_кр до единицы неустойчива, и этот участок используется только при разгоне двигателя.

Согласно формуле скольжения S:



Нахожу асинхронную частоту вращения,об/мин

(6,2)

Где: S- скольжение

n- синхронная частота вращения

-асинхронная частота вращения

об/мин

Вывод:

В результате построения механической характеристики были определены участок разгона двигателя и рабочий участок. Также была определена перегрузочная способность двигателя, т. е. отношение максимального момента к номинальному.

7. Разработка принципиальной электрической схемы управления станком с описанием ее работы

ГОСТ 2.710-81 Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах

ГОСТ 2.755-87 Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения

ГОСТ 2.709-89 Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах

Назначение. Для пуска, управления и защиты силовой цепи, цепей управления и сигнализации вертикально консольно-фрезеоного станка.

Примечание. Станок применяется для фрезерования всевозможных деталей из стали, чугуна и цветных металлов.

Основные элементы схемы:

QF- автоматический выключатель подающий питание в цепь.

М1- электроприводной АД, главного движения.

М2- электродвигатель АД, вспомогательного движения.

М3- электродвигатель АД, охлаждения.

КМ1:1…3- контакты контактора магнитного для подключения М1 к сети.

КМ2:1…3- контакты контактора магнитного для реверса М1.

КМ3:1…3- контакты контактора магнитного для подключения М2 к сети.

КМ4:1…3- контакты контактора магнитного для реверса М2.

КM5:1…3- контакты контактора магнитного для подключения М3 к сети.

HL1- лампа освещения.

HL2- лампа сигнализирующая готовности станка.

HL3- лампа сигнализирующая включения шпинделя (в).

HL4-лампа сигнализирующая включения шпинделя (н).

HL5-лампа сигнализирующая включение подачи (в).

HL6-лампа сигнализирующая включение подачи (н).

HL7-лампа сигнализирующая включения СОЖ.

SB1- кнопка “стоп” М1- шпинделя.

SB2- кнопка “пуск” М1- шпинделя (в).

SB3- кнопка “пуск” М1- шпинделя (н).

SB4- кнопка “пуск” М2- подачи (в).

SB5- кнопка “пуск” М2- подачи (н).

SB6- кнопка “пуск” М3- охлаждения.

SB7- кнопка “стоп” М3- охлаждения.

SB8- кнопка “стоп” цепи управления.

КМ1- контактор магнитный шпинделя (в).

КМ2- контактор магнитный шпинделя (н).

КМ3- контактор магнитный подачи (в).

КМ4- контактор магнитный подачи (н).

КМ5- контактор магнитный охлаждения.

КК1- контакт теплового реле М1.

КК2- контакт теплового реле М2.

КК3- контакт теплового реле М3.

Исходное состояние:

Схема питается 3~ 380V 50Hz, поданы все виды питания, для этого включаем автоматический выключатель QF в результате получат питание цепь управления и местного освещения от трансформатора, горит лампа HL2. Станок готов к работе.

В вертикально консольно-фрезерном станке силовая часть питается от 3 фазного переменного напряжения 380 V. Цепь управления питается от 1 фазного переменного напряжения 127 V. Цепь местного освещения питается от 36 V.

Работа станка:

Нажимаем кнопку SB2 запитывается электромагнитный пускатель КМ1, запитывается сигнальная лампа HL3.

Так как запитался электромагнитный пускатель КМ1:

- контакты КМ1:1…3 замыкаются и запитывают двигатель М1, начинает вращение.

-контакт КМ1:4 замыкается параллельно SB2 и ставит на самопитание КМ1

-контакт КМ1:5 размыкается и отключает сигнальную лампу готовности станка HL2.

- контакт КМ1:6 размыкается и блокирует электромагнитный пускатель КМ2.

Переводим SA в положение “В”

Нажимаем на кнопку SB4 запитывается электромагнитный пускатель КМ3, запитывается сигнальная лампа HL5.

Так как запитался КМ3.

-контакты КМ3:1…3 замкнулись запитали двигатель М2, начинает вращение.

-контакт КМ3:4 замкнулся параллельно SB4 становится на самопитание электромагнитный пускатель КМ3.

- контакт КМ3:5 разомкнулся блокирует электромагнитный пускатель КМ 4.

Нажимаем кнопку SB 6 запитывается электромагнитный пускатель КМ5, запитывается сигнальная лампа HL7.

Так как запитался электромагнитный пускатель КМ5.

-КМ5:1…3 замкнулись запитали двигатель М3, начинает вращение.

-КМ5:4 замыкается параллельно SB6 ставит на самопитание КМ5.

Остановка станка производится в двух режимах:

-аварийная остановка

-технологическая остановка.

Аварийной остановки производится с помощью кнопки SB8 которая отключает цепь управления.

Технологического остановка производится непосредственно на каждый двигатель по отдельности.

Аварийной остановкой пользуются только, при обстоятельствах, выводящих станок из исправного состояния или при угрозе личному персоналу.

8. Расчет и выбор аппаратов пуска, управления и зашиты

Электрические аппараты широко используются в системах электроснабжения предприятий и организаций для управления электродвигателями и другим электрооборудованием [5]. Они подразделяются на аппараты управления и аппараты защиты.

Автоматические выключатели выбирают по следующим условиям:

1)По номинальному току расцепителя автоматического выключателя.

I_н.тр ?_. k_н.т I_н , (8,1)

где I_н.тр -номинальный ток расцепителя автоматического выключателя,А;

k_н.т -коэффициенты надёжности, принимаю k_н.т =1,25;

2)По кратности тока срабатывания эл.мг. расцепителя:

I_{ср.эл.м.расц} ?1,25 I_пуск , (8,2)

где I_{ср.эл.м.расц} - кратность тока срабатывания эл. мг. расцепителя, А;

I_пуск - ток пусковой, А;

Номинальный ток электродвигателя определяется по формуле:

(8,3)

где P_Н - номинальная мощность двигателя, кВт;

U_Н - номинальное напряжение, кВ;

- КПД при номинальной нагрузке;

cosц - коэффициент мощности.

Соответственно рассчитываем номинальные токи всех электродвигателей

Рассчитываем длительный ток

Рассчитываем номинальный ток расцепителя автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой

I_н.тр ?_. 1,25•15,757=36,1 А

Выбор автоматического выключателя QF1

Рассчитываем пусковой ток двигателя главного движения.

(8,4)

где -коэффициент пуска;

Рассчитываем пусковые токи электродвигателей.

4,5•0,23=1,03 А;

Рассчитываем пиковый ток расцепителя QF1

(8,5)

Рассчитываем коэффициент отсечки:

Выбор автоматического выключателя производим по [4]. Технические данные заношу в таблицу 8.1.

Выбор автоматического выключателя производим по литературе [4].



Таблица 8.1-Технические данные автоматических выключателей

Тип выключателя	Обозначение на эл. схеме	Номинальный ток, А	Кратность точки отсечи
		Выключателя	Расцепителя
А3723Б	QF1	250	250	10

ГОСТ 14254-96 Степень защиты и обеспечиваемые оболочками (IP). Степень защиты IP-44

Выбор тепловых реле

Тепловые реле предназначены для защиты электродвигателя от недопустимого нагрева при длительных перегрузках.

Тепловое реле выбирают по номинальному току электродвигателя:

I_{ном.т.р.} ? I_ном.дв (8,6)

где I_{ном.т.р.}-номинальный ток теплового реле, А.

I_{ном.т.р.} ? 19,9 А

I_{ном.т.р.} ? 5,9А

I_{ном.т.р.} ? 0,23А

Выбор тепловых реле производим по литературе [4].

Таблица 8.2 - Технические данные тепловых реле

Тип реле	Обозначение на эл. схеме	Номинальный ток,А
РТЛ-1022	КК1	18…25
РТЛ-1012	КК2	5,5…8,0
РТЛ-1007	КК3	1,5…2,6

ГОСТ 14254-96 Степень защиты и обеспечиваемые оболочками (IP). Степень защиты IP-44

Выбор магнитного пускателя

Магнитный пускатель выбирается по следующему условию:

по расчетному току двигателя:

I _н.мп ? I_ном.лв (8,7)

где I _н.мп -номинальный ток магнинтных пускателей, А.

I _н.мп ? 19,9 A

I _н.мп ? 5,9 A

I _н.мп ? 0,23 A

Выбор магнитных пускателей производим по литературе [4].

Таблица 8.3 - Технические данные магнитных пускателей

Тип магнитного пускателя	Номинальный ток магнитного пускателя, А	Обозначение на эл. схеме
ПМЛ-2000	20	КМ1, КМ2
ПМЛ-1000	10	КМ3, КМ4
ПМЛ-1000	10	КМ5

ГОСТ 14254-96 Степень защиты и обеспечиваемые оболочками (IP). Степень защиты IP-44

Выбор ламп освещения и сигнализации производим по литературе [10].

Таблица 8.4-Технические данные ламп освещения и сигнализации

Тип лампы	Назначение	Напряжение, В	Обозначение на электрической схеме
МО36-40	Лампа накаливания	36	HL1

ГОСТ 14254-96 Степень защиты и обеспечиваемые оболочками (IP). Степень защиты IP-44

Для ламп сигнализации выбираем из литературы [5]



Таблица 8.5-Технические данные ламп сигнализации

Тип лампы	Назначение	Напряжение, В	Обозначение на электрической схеме
BMS20-127-K06	Лампа неоновая	127	HL2
BMS20-127-K06	Лампа неоновая	127	HL3
BMS20-127-K06	Лампа неоновая	127	HL4
BMS20-127-K06	Лампа неоновая	127	HL5
BMS20-127-K06	Лампа неоновая	127	HL6
BMS20-127-K06	Лампа неоновая	127	HL7

Выбор трансформатора производим по циклограмме станка 6м 13п.

Циклограмма показывает максимальные затраты мощности в определенные диапазоны времени, из этих затрат мы определяем мощность трансформатора, который необходим для непрерывной работы станка.

Рисунок 8.1 циклограмма станка 6м 13п

Выбираю по литературе [7] трансформатор однофазный ОСМ - 0,63.



Таблица 8.6-Технические данные трансформатора однофазного

Тип трансформатора	Номинальная мощность	Номинальное напряжение первичной обмотки	Номинальная напряжение вторичной обмотки	Номинальное напряжение вторичной обмотки
ОСМ-0,63	0,63	380	127	36

ГОСТ 14254-96 Степень защиты и обеспечиваемые оболочками (IP). Степень защиты IP-44

Выбор предохранителей.

Предохранители предназначены для защиты группы электроприемников от короткого замыкания[4]

Выбираются по следующим условиям:

1) По номинальному току плавкой вставки

I_пл.вст.? I_ном.лв, (8,8)

где I_пр-ток предохранителя,А.

2) По максимальному значению коротковременного тока при пуске

I_пл.вст ? (8,9)

Где: I_плвст -ток плавкой вставки,А,

л-коэффициент ,характеризующий условия пуска, принимаю л=2,5.

Выбор FU1-FU3

= 59,7А

Выбор FU4-FU6

= 16,5А

Выбор FU7- FU 9

= 0,4А

Выбор FU10

I_дл= (8,10)

где U_у - напряжение цепи управления, кВ;

S_тр - мощность трансформатора, кВА.

I_дл=0,63/v3•0,38=0,95 А

Выбор FU11

I_дл=0,63/v3•0,036=10 А

Выбор FU12

I_дл=0,63/v3•0,127=2 А

Выбранные предохранители сводим в таблицу.

Таблица 8.7-Технические данные предохранителей

Тип предохранителя	Номинальный ток предохранителя	Номинальный ток плавкой вставки	Обозначение на эл.схеме
НПН2-100	100	60	FU1-FU3
НПН2-63	63	20	FU4-FU6
НПН2-63	15	6	FU7-FU9
НПН2-63	15	6	FU10
НПН2-63	15	15	FU11
НПН2-63	15	6	FU12

Выбор кнопок управления

Выбираю по литературе [7] пост управления кнопочный типа ПКЕ 712-2 для включения двигателя. Для изменения направления вращения шпинделя. Для включения главного движения, включения вспомогательного двигателя и двигателя охлаждения. Для отключения двигателя.



Таблица 8.8 - Технические данные кнопок управления

Тип реле	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А	Обозначение на электрической схеме
ПКЕ 712-2	127	10	SB1, SB7, SB8
ПКЕ 712-2	127	10	SB2,SB3,SB4, SB5, SB6

ГОСТ 14254-96 Степень защиты и обеспечиваемые оболочками (IP). Для кнопок управления степень защиты IP-44.

9. Выбор питающих проводов и способы их прокладки

Для МРС в целях исключения механических надломов от вибрации рекомендуют применять медные многожильные провода.

Расчет сечения проводов осуществляется по механической прочности (не менее 0, 75 мм. при медных проводах; 2.0 мм-алюминиевых).

Для силовой цепи фрезерного станка выбираю медные провода марки ПВ, проложенные в трубах, по следующим условиям [5]

(9,1)

(9,2)

где - номинальный ток станка, А.

- номинальный ток аппарата защиты, А.

По условию механической прочности выбираю провод марки ПВ по допустимому току.

Таблица 9.1 - Технические параметры проводов ПВ

Сечение, мм2	Марка провода	Способ прокладки	Допустимый ток, А
70	ПВ	в трубах	180



Для цепи управления, сигнализации и местного освещения использую медные провода. Выбор произвожу по условиям (9.2) и условиям, обеспечивающим механическую прочность, прочности выбираю провод марки ПВ по допустимому току. Характеристики выбранного провода заношу в таблицу 9.2

Таблица 9.2 - Технические параметры провода марки ПВ

Сечение, мм2	Марка провода	Способ прокладки	Допустимый ток, А
2,5	ПВ	открыто	25

10. Охрана труда при работе с электрооборудованием станка

Классификация работ в электроустановках по опасности поражения электрическим током

Работы, производимые в действующих электроустановках в отношении мер безопасности разбиваются на 4 категории:

1.Выполняемые при полном снятии напряжения;

2.Выполняемые с частичным снятием напряжения;

3.Выполняемые без снятия напряжения вблизи токоведущих частей;

4.Выполняемые без снятия напряжения, но вдали от токоведущих частей.

Ответственными за безопасность работ в действующих электроустановках являются:

- лицо, выдающее наряд допуска;

- производитель работ;

- наблюдающий;

- член бригады.

Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках

Работа по нарядам и распоряжениям.

В электроустановках запрещается самопроизвольное проведение работ или расширение рабочего места. Работы необходимо выполнять: по наряду - допуску, составленному по специальной форме, (срок его действия - до 15 дней для предприятия Минэнерго, жилищного и коммунального хозяйства, до 5 дней - дня промышленных предприятий и других министерств); устному или письменному распоряжению (разовое распоряжение со сроком действия не более 1 суток); с записью в оперативный журнал. Наряды и распоряжения учитываются в специальном журнале. Наряды и распоряжения на работу составляются административно-техническим персоналом, которая входит в энергослужбу предприятия. Данная служба осуществляет техническое руководство и контроль за электротехническим персоналом. При этом руководители, в непосредственном подчинении которых находится электротехнический персонал, должны иметь группу по электробезопасности не ниже, чем у подчиненного персонала.

Нарядом для работы в электроустановках называется составленное на специальном бланке задание на её безопасное производство, определяющее содержание, место, время ее начала и окончания, необходимые меры безопасности, состав бригад и лиц, ответственных за безопасность выполнения работы.

Распоряжение - это то же задание на безопасное производство работы, с указанием содержания работы, места, времени и лиц, которым поручено их выполнение.

По наряду выполняют работы на токопроводящих частях под напряжением и со снятием напряжения, за исключением кратковременных (не более 1 часа) работ, требующих участия не более трех человек, которые выполняют по распоряжению.

Наряд выписывается в двух, а при передаче его по телефону или радио - в трех экземплярах. В последнем случае лицо, давшее наряд, оставляет один экземпляр у себя. Записи в наряде должны быть разборчивыми. Исправление текста не допускается. Наряд выдается на весь период работы. При перерывах в работе наряд остается действительным, если не изменились условия, относящиеся к подготовке и состоянию рабочего места. Изменение и расширение рабочего места только в том случае, если будет выписан новый наряд.

Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках со снятием напряжения

Целью технических мероприятий является подготовка безопасного рабочего места для выполнения ремонтных работ электрооборудования.

В зависимости от категорий надлежащих работ должны быть выполнены технические мероприятия, обеспечивающие безопасное ведение этих работ.

Технические мероприятия:

1.Отключение токоведущих частей: отключается оборудование, которое требует ремонта, и те токоведущие части, к которым можно случайно прикоснуться или приблизиться на опасное расстояние.

2.Вывешивание запрещающих плакатов: на отключенных коммутационных аппаратах вывешивают плакаты: “Не включать - работают люди!”, ”Не включать - работа на линии!” (на приводах вентилей подачи воздуха); при необходимости на не отключенных токоведущих частях устанавливают ограждения.

3.Проверка отсутствия напряжения: снимают постоянные ограждения. Подключают переносное заземление к металлической шине, соединенной с заземляющим устройством. Указателем напряжения проверяют отсутствие напряжения, но перед этим необходимо проконтролировать его исправность. Исправным указателем проверяют отсутствие напряжения между фазами, между каждой фазой и землей, между фазами и нулевым проводом.

4.Наложение и снятие заземления: при проверке отсутствия напряжения отключенные части немедленно заземляют с помощью переносного заземления, один конец которого уже был соединен с заземляющим устройством. При этом зажимы переносного заземления накладывают на отключенные токоведущие части сначала с помощью изолирующей штанги, а затем уже закрепляют эти зажимы штангой или вручную.

5.Ограждение рабочего места и вывешивание плаката безопасности: вдоль пути от входа в электроустановку до места ремонтных работ устанавливают временные ограждения или переносные щиты, на которых вывешивают предупредительные плакаты, а на месте работ - предписывающие плакаты.

При работе на токарных станках необходимо соблюдать все общие правила.

При эксплуатации станка необходимо выполнять следующее:

Периодически проверять правильность работы блокировочных устройств

При подключении к электросети станок должен быть обязательно заземлен.

При подключении станка к электросети проверить правильность вращения шпинделя.

По окончании работы необходимо отключить станок от электрической сети рукояткой вводного автоматического выключателя.

Станок должен быть надежно подключен к заземляющему устройству. Электрическое сопротивление, измеренное между винтом заземления и любой металлической частью станка, которая может оказаться под напряжением в результате пробоя изоляции, не должно превышать 0,1 Ом.

Запрещается вести работу на станке при неисправной электрической цепи кнопки “Стоп”.

Не включать вводный выключатель при открытой двери шкафа.



Выводы

В курсовом проекте выполнил обоснование электропривода вертикально консольно-фрезерного станка, а также выбрал род тока и напряжения для силовой цепи, цепи управления и сигнализации; выполнил расчет и выбор электрического двигателя главного движения; принял для него степень защиты окружающей среды; рассчитал и выбрал электрический двигатель вспомогательных движений и степень защиты окружающей среды; выполнил расчет и построение механической характеристики главного двигателя; разработал принципиальную электрическую схему станка, в которой подробно описал принцип работы; выбрал в соответствии со справочной литературой наиболее подходящие аппараты защиты и управления; выбрал питающие провода и проверил их на соответствие с аппаратами защиты.



Литература

1 http://energosoft.info/more/more_mix_aes.html.

2 Зимин Е.Н.,Преображенский В.И., Чуватов И.И., Электрооборудование промышленных предприятий и установок. Учебник для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1981.

3 Кузнецов Б.В., Сацункевич М.Ф. Асинхронные электродвигатели и аппараты управления. Справочное пособие. - Мн.: Беларусь 1982.

4 Елкин В.Д., Елкина Т.В.Электрические аппараты. Учебное пособие для учащих ССУЗов. - Мн.: Дизайн ПРО 2003.

5 Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения. Учебное пособие. - Мн.: НПОО «ПИОН», 2001.

6 Малов А.Н. Справочник технолога машиностроителя. Том 2. - М.: Машиностроение, 1972.

7 Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 2000.

8 Подгайский Г.Д., Шевчик Н. Е. Электрические машины, Минск : «Белорусская Энциклопедия имени Петруся Бровки»,2009.

9 Королев, О.П. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию/ - О.П. Королев, В.Н. Радкевич, В.Н. Сацукевич. -М.Н.: РИПО,1995.

10 Барыбин Ю.Г. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. - М.: Энегоатомиздат, 1991.



Перечень ТНПА

ГОСТ 183-89 Режимы работы

ГОСТ 14254-96 Степень защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)

(МЭК 529-89)

ГОСТ 27487-87 Электрооборудование производственных машин

ГОСТ 21128-83 Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электроэнергии. Номинальные напряжения до 1000 В и допустимые отклонения.

ГОСТ 2.710-81 Обозначение буквенно-цифровые в электрических схемах

ГОСТ 2.755-87 Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения

ГОСТ 2.709-89 Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах

ГОСТ 2.756-76 Обозначения условные графические в схемах. Воспринимающая часть электромеханических устройств

ГОСТ 21.613-88 Силовое электрооборудование. Рабочие чертежи

ГОСТ 21.614-88 Изображения условные графические электрооборудования и проводов на планах

Размещено на Allbest.ru