Модернизация электрооборудования и схемы управления токарно-винторезного станка

Содержание



Введение

1 Технологическая часть

1.1 Назначение и технические данные станка

1.2 Устройство и взаимодействие узлов станка

1.3 Расчет технологических мощностей

2 Электротехническая часть

2.1 Схема управления и её элементы до модернизации

2.2 Анализ системы электропривода и схемы управления

2.3 Предложения по модернизации

2.4 Выбор электродвигателей

2.5 Разработка схемы управления и описание её работы

2.6 Выбор элементов схемы

2.7 Выбор защитной аппаратуры и питающих проводов

3 Экономическая часть

3.1 Обоснование модернизации ЭО и автоматики станка

4 Эксплуатация электрооборудования станка

4.1 Техническое обслуживание электрооборудования

4.2 Мероприятия по экономии электроэнергии

5 Охрана труда

5.1 Техника безопасности при эксплуатации электрооборудования

5.2 Борьба с шумами и вибрацией

5.3 Противопожарные мероприятия

Литература



	
Введение



На электромашиностроительных заводах механическая обработка занимает значительное место в общем процессе изготовления электрической машины в условиях крупносерийного и массового производства.

Металлорежущие станки являются распространенными производственными машинами, предназначенными для механической обработки заготовок из металла режущими инструментами . Путем снятия стружки заготовке предаются требуемая форма, размеры и чистота поверхности.

Станки токарной группы относятся к наиболее распространенным металлорежущим станкам и широко применяются на промышленных предприятиях, в ремонтных мастерских и т.д. В группу токарных станков входят : универсальные токарные, токарновинторезные, револьверные, токарнолобовые,карусельные,токарнокопировальные станки, токарные автоматы и полуавтоматы.

По размерам токарные станки бывают настольными, средними станками нормальных размеров и уникальными.

По точности и чистоте обработки они разделяются на станки для грубой обработки, станки нормальной и повышенной точности.

Общим для всех токарных станков является то, что деталь приводится во вращение – это движение называется главным, а инструмент (резец) перемещают вдоль заданного контура обработки  это движение называется подачей.

Все большее распространение получают новейшие средства электрической автоматизации технологических установок, машин и механизмов на базе полупроводниковой техники, высокочувствительной регулирующей и контрольно-измерительной аппаратуры . Это объясняет необходимость модернизации электрооборудования станков, так как модернизировать станок намного дешевле чем покупать и устанавливать новые.

В дипломном проекте произведена модернизация электрооборудования и схемы управления токарно-винторезного станка модели 16 Б 16 П.

Целью модернизации является:

 увеличение надежности;

 увеличение быстродействия;

 увеличение экономичности;

 увеличение безопасности.




1 Технологическая часть



1.1 Назначение и технические данные станка



	Станок 16Б16П предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, а также, для нарезания резьб: метрической, дюймовой, модульной и питчевой.

	Основные технические данные и характеристики станка сводим в таблицу 1.



Таблица 1

Наименование параметра

Значение

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом, мм

 180

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над станиной, мм

 360 

Наибольшая длинна обтачивания, мм

 710

Наибольшая длинна обрабатываемого изделия,мм

 750 

Наибольшее поперечное перемещение, мм

 220 

Наибольшее продольное перемещение, мм

 750 

Быстрое продольное перемещение, м/мин

 4 

Быстрое поперечное перемещение, м/мин

 2 

Перемещение на одно деление лимба, мм

 0.025 

Пределы продольных подач, мм/об

 0.052.8 

Пределы поперечных подач, мм/об

	 0.0251.4 

Количество скоростей прямого вращения

 21 

Количество скоростей обратного вращения

 21 

Наибольшее перемещение пиноли, мм

 120

Пределы частоты прямого вращения шпинделя, мин 

 202000

Пределы частоты обратного вращения шпинделя, мин 

 202000 

Поперечное перемещение вперед, мм

 5 

Поперечное перемещение назад, мм

 5 

Длинна станка, мм

 2270

Ширина станка, мм

 1110 

Высота станка, мм

 1505

Вес станка, кг

 2050



1.2 Устройство и взаимодействие узлов станка



	Общий вид с обозначением узлов станка 16Б16П изображен на листе1 графической части дипломного проекта.

	Станина литая чугунная, коробчатой формы с поперечными П-образными ребрами, имеет две призматические и две плоские направляющие. Направляющие подвергнуты термообработке с последующей шлифовкой. Станина устанавливается на одной тумбе .В нише правого торца станины размещен двигатель ускоренных ходов каретки.

	На задней стенке у левого торца тумбы смонтирована коробка скоростей, у правого – станция смазки, а внутри тумбы расположен электродвигатель главного привода. В нише правого торца тумбы расположен бачок для охлаждающей жидкости и насос системы охлаждения.

	Коробка скоростей на 6 ступеней монтируется в отдельном корпусе и крепится к задней наружной стенке левого торца тумбы.

	Для натяжения ремня идущего от коробки к шпинделю, она может перемещаться в вертикальной плоскости с помощью натяжного винта.

	Механизм коробки скоростей приводится в движение от 2х скоростного электродвигателя через зубчатую ременную передачу.

	Все шестерни коробки скоростей изготовлены из легированных сталей и подвергнуты термической обработке с последующей шлифовкой зубьев.

	Смазка электромагнитных муфт, шестерен и подшипников коробки скоростей осуществляется от насоса смазки через систему смазки.

	Механизм передней бабки получает движение от коробки скоростей через зубчатый ремень и разгруженный приемный шкив.

	Коробка передач служит для передачи движения от выходного вала передней бабки к приводному валу коробки подач. Ограждение коробки передач снабжено электрической блокировкой, исключающей случайное включение станка при открытом кожухе ограждения.

	Коробка подач получает движение от выходного вала передней бабки через сменные зубчатые колеса коробки передач.

	Для осуществления быстрых перемещений суппорта в коробке подач смонтирована обгонная муфта, назначение которой  отключить коробку подач при быстром обратном ходе суппорта.

	Фартук имеет четыре пары кулачковых муфт, которые позволяют осуществлять прямой и обратный ход каретки и суппорта.

	Фартук имеет блокирующее устройство, препятствующее одновременному включению продольной и поперечной подачи суппорта и маточной гайки станка.

	Смазка фартука, направляющих станины и каретки производится плунжерным насосом, встроенным в крышку фартука.

	Каретка и поперечная ползушка суппорта имеют ограничение хода в обе стороны, предусмотренные для избежания поломок станка, так как при перемещении суппорта до упора срабатывает механизм отключения фартука. Задняя бабка крепится к станине через систему рычагов и эксцентрик.

	Устройство для защиты от стружки состоит из узлов ограждения суппорта и ограждения станка . Ограждение суппорта, имеющее откидной прозрачный экран, крепится на каретке и перемещается вместе с ней, защищая рабочего от стружки. Предусмотрена регулировка установки экрана по высоте.

	Назначение узла ограждения станка, состоящего из щитка, подвешенного сзади суппорта, защитить окружающее станок пространство от разлетающейся стружки.

	Упор ограничения продольного перемещения каретки устанавливается на передней полке станины, крепится с помощью винтов и прижимной планки.



1.3 Расчет технологических мощностей



Расчёт мощности резания токарно-винторезного станка модели 16Б16П производим для режима резания точения.

Задаёмся материалом обрабатываемого изделия – сталь углеродистая, материалом инструмента – сталь быстрорежущая.

Определяем мощность резания Pz, кВт, по формуле:



Pz= Vz Fz /1020 60, ( 1 )



где Vz – линейная скорость резанья, м/мин.

Fz – усилие резанья, Н;



Vz =(Сv /Tm tx Sy ) Кv, ( 2 )



где Сv  коэффициент, учитывающий материал обрабатываемого изделия, инструмента и вид обработки, принимаем по ( ) Сv=300;

Т стойкость резца, мин., принимаем по ( ) Т=30 мин;

	S подача, мм/об, принимаем по паспорту

	S=2 мм/об.;

m,х,у -показатели степени, зависящие от свойств

обрабатываемого материала, инструмента и вида

обработки, принимаем по ( ) m=0,2 ; .х=0,15; у=0,35;

Ку поправочный коэффициент, учитывающий действительные условия резания.



Ку = Кmv Кnv Киv, ( 3 )



где Кmv коэффициент, учитывающий качество обработки материала;

Кnvкоэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, определяем по ( ) Кnv=1;

Киvкоэффициент, учитывающий качество материала инструмента, принимаем по ( ) Киv=1.



Кmv= Кr (750 / в )n, ( 4 )



где Кr –коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости, принимаем по ( ) Кr=1;

в – фактические параметры, характеризующие обрабатываемый материал, МПа, принимаем по ( ) в =500 МПа;

nу - показатель степени обработки инструментом, принимаем по ( ) nу=1.



Кmv= 1 (750 / 300) 1 = 0,4

Ку = 0,4 1 1 = 0,4

Vz =(300 /300,2 50,15 20,35 ) 0,4=37,4 м/мин

	

	Определяем усилие резания Fz, H, по формуле:

	

				Fz=10 Сf tx Sy Vzn Кр ( 5 )

				

				где Сf –коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала, инструмента и вид обработки, выбираем по ( ) C f = 150;

				Кр коэффициент, учитывающий действительные условия резания, принимаем по ( ) Кр =1;

				х,у,n показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала,инструмента и вида обработки,принимаем по ( ) х=1 ; у=0,75 ; n= 0,15;

				

				Fz=10 150 51 20.75 37.40.15 1= 7326Н

				

				По формуле ( 1 ) определяем мощность резания:

				

				Рz=7326 37.4 / 1020 60 = 4.47 кВт

				

					Производим расчет мощности насоса охлаждения Рнасоса, кВт,по формуле:

				

				=K3 ( p g Q (Hc+ H)/ ном) 103, ( 6 )

				

				где р – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3, принимаем р=1000 кг/м3;

				g ускорение свободного падения, м/с2, g=9,81 м/с2;

				Q производительност,м3/с, по паспарту станка

				Q=0,00032 м3/с;

				Нсстатический напор, м, принимаем равным высоте станка, Нс=1,505м;

				Н потеря напора, м, принимаем по паспорту

				Н=0,5Нc, Н=0,75 м;

				Кз коэффициент запаса, принимаем по ( ) Kз=l,2;

				ном номинальный КПД станка,принимаем по ном =0,7.

				Рнасоса =1,2 (1000 9,81 0,00032 (1,505+0,75)/0,7) 103=0,012кВт

				Мощность на валу двигателя станции смазки Рдв1, кВт, определяем по формуле:

				Рдв1 = K3 Q H 103 / нас ( 7 )



где Q – производительность насоса, м3 /с;

Н – давление масла в гидросистеме,Н/м2;

Кз –коэффициент запаса, о.е.

нас– коэффициент полезного действия насоса, о.е.

По ( ) принимаем Кз = 1,2, нас = 0,8 Q=0.0004 м3 /с, Н = 196200Н/м2

Рдв1 = 1,2 0,0004 196200 103/0,8 = 0,11 кВт

Мощность привода быстрого хода принимаем из паспорта станка, Рдв2 =0,37 кВт.



	
2 Электротехническая часть

	

	2.1 Схема управления и ее элементы до модернизации

	

Технические данные элементов схемы сводим в таблицу 2



Таблица 2

Обозначение на схеме

Наименование

Тип

Количество

М1

Электродвигатель Р=5,0 кВт, n=1500 об/мин

	4АМI32М8/4У3

1

М2

Электродвигатель Р=0.37 кВт, n=1500 об/мин

	ДПТП224СIУ3

1

М3

Электронасос Р=0.12кВт, n=3000 об/мин

	X1422МУХЛ4

1

М4

Электродвигатель Р=0.12 кВт, n=3000 об/мин

	Комплектно со станцией смазки С4814

1

Р

Измеритель I=10 A U=380В

	Э8031 У3

1

R1

Резистор 

	ПЭВ7.5150 Ом

1

S1

Переключатель

	ПКП256107ПУ3

1

S2

Выключатель 

	В сборе со светильником

1

S3S5

Выключатель 

	ВП15Д21622154У23

3

S6

Выключатель 

	КЕ191У3

1

S7

Выключатель

	КЕ181У2

1

S8 S9

Переключатель

	ПКУ311С2071У3

2

S10

Выключатель

	ВПК 2010У4

1

S11

Переключатель

	ПЕ061У3

1

SA

Микропереключатель

	МП1104ЛУХЛ3

1

SQ

Выключатель

	ВП16Г23Б231

1

T

Трансформатор

	ОСМ10,4У3

1

V1V4

Диод

	Д243

1

V5,V6

Диод

	Д226 В

1

Y1

Муфта электромагнитная

	ЭТМ0841Н2

1

Y2

	Муфта электромагнитная

	ЭТМ0862В

1

КТ

Реле

	РВП72312100У4

1

К1

Пускатель магнитный 

	П6111УХЛ4Б

1

К2К6

Реле

	РП21003УХЛ4

5

К7,К8

Пускатель магнитный 

	ПМА3102УХЛ4

2

К9,К10

Пускатель магнитный

	П6111УХЛ4Б

2

К11

Реле

	РП21003УХЛ4

1

F1

Выключатель I=31,5A

	АЕ2056М110У3

1

F3,F4

Реле I=16A 

	ТРН25УХЛ4 16

2

F2

Реле I=0,4A

	ТРН25УХЛ 0,4

1

F5F7

Предохранитель Iвст =6А 

	ПРС 6У3

3

F8

	Предохранитель Iвст =2А

	ПРС 6У3

1

F9,F10

Предохранитель Iвст =4А

	ПРС 6У3

2

F11

Предохранитель Iвст =2А

	ПРС 6У3

1

F12,F13

Предохранитель Iвст =2А

	ПРС 6У3

2

F14,F15

Предохранитель Iвст =1А

	ПРС 6У3

2

ЕL

Лампа

	МО2440У3

1

AT

Модуль времени

	Э53507.000.000

1

C1,C2

Конденсатор 0,51 мкф

	МБГ22000,51

2

	

2.2 Анализ системы электропривода и схемы управления



	Электропривод токарно-винторезного станка 16Б16П питается от сети переменного напряжения 380 В.

	Напряжение цепи управления  110 В переменного тока, напряжение цепи управления электромагнитными муфтами  24 В постоянного тока .Напряжение цепи местного освещения 24 В переменного тока, цепи сигнализации 29 В переменного тока.

	Электропривод станка состоит из четырех трехфазных асинхронных электродвигателей:

	привода шпинделя типа 4АМI32М8/4У3 мощностью 5 кВт, n=1500 об/мин, U=380 В;

	привода быстрых перемещений каретки и суппорта типа ДПТП224СIУ3 мощностью 0,37 кВт, n=1500 об/мин, U=380 В;

	привода насоса охлаждающей жидкости типа X1422МУХЛ4 мощностью 0,12 кВт, n=3000 об/мин,U=380 В;

	привода насоса смазки,в комплекте со станцией смазки С4814 мощностью 0,12 кВт, n=3000 об/мин,U=380 В;

	Электродвигатели установленные на станке имеют низкий коэффициент полезного действия, и создают много шума в работе.

	Коробка скоростей главного привода станка имеет две электромагнитные муфты, посредствам которых осуществляется пуск и торможение шпинделя станка.

	Органы управления станком сосредоточены в шкафу управления.

	На станке размешается пульт управления . На нем находятся следующие кнопки:

	рукоятка включения электрооборудования станка в сеть;

	рукоятка включения насоса охлаждения;

	рукоятка переключения скорости главного электродвигателя;

	кнопка включения ускоренных ходов каретки и суппорта;

	рукоятка пуска станка и реверсирования шпинделя;

	кнопка аварийная;

	кнопка пуска главного электродвигателя;

	Также на пульте управления находится сигнальная лампа HL2, сигнализирующая наличие питания сети и HL1,сигнализирующая наличие питания трансформатора.

	Установленные автоматические выключатели устарели и не отвечают требованиям безопасности . Они нуждаются в замене на более современные с лучшими характеристиками.

	Необходимая скорость вращения двигателя М1 главного привода задается установкой переключателя S1 в положение 1 –первая, малая скорость, или в положение 2 –вторая скорость.

	Установкой рукоятки вводного выключателя F1 в положение 1 электрооборудование станка подключается к питающей сети и включается сигнальная лампа НL1.

	При воздействии на кнопку управления S7 включается реле К2, К3,КТ и магнитные пускатели К1, К7 . Магнитный пускатель К7 включает электродвигатель М1 главного привода, а магнитный пускатель К1 –электродвигатель М4 станции смазки.

	После запуска электродвигателя М1 могут быть включены: переключателем S11 –магнитный пускатель К10 электронасоса охлаждения М3, а рукояткой управления, левой или правой –шпиндель станка. Перемещение каретки может происходить независимо от запуска электродвигателя М1; кнопкой управления S10 включается магнитный пускатель К9 электродвигателя М2 быстрых перемещений каретки и суппорта.

	Работа одновременно двумя рукоятками управления, например, включение шпинделя правой рукояткой, а отключение левой –невозможно.

	Если одной из рукояток шпиндель включен –вторая рукоятка никакого действия на работу привода не оказывает, так как, если работает правой рукояткой, реле К2 оказывается отключенным, а при работе левой рукоятки отключается реле К3 . Но, если обе рукоятки находятся в нейтральном положении и реле К2 и К3 включены, то начинать работу можно любой рукояткой управления.

	Для останова шпинделя рукоятку управления следует перевести из положения 3 в положение 2 “Шпиндель стоп”.При этом контакты переключателя s9 в цепях 3 и 5 замыкаются и включается реле КЗ, а контакт в цепи 9 размыкается и отключает реле К4 и через него К6 . Контакт К6 в цепи 25 отключает электромагнитную муфту Y1, а в цепи 27 включает электромагнитную муфту Y2 . Шпиндель тормозится и останавливается, но электродвигатель М1 продолжает вращаться в прямом направлении . После останова шпинделя реле К11 отключается и отключает электромагнитную муфту Y2.

	При торможении реле К11 включается и отключается с помощью модуля времени АТ . Время торможения шпинделя задается в пределах 2…3 секунды и регулируется потенциометром модуля времени АТ1.

	Чтобы включить обратный ход шпинделя “Шпиндель назад “, рукоятку управления следует перевести из положения 2 “Шпиндель стоп “ в положение 1 “Шпиндель назад”. При этом контакты переключателя S9в цепях 3 и 5 размыкаются и реле КЗ отключается, а контакт S9 в цепи 10 замыкается и включает реле К5.

	При включении реле контакт К5 в цепи 13 размыкается и отключает магнитный пускатель К7 хода вперед электродвигателя М1 главного привода, контакт К5 в цепи 15 замыкается, включает магнитный пускатель К8 хода назад, и электродвигатель М1 начинает вращаться в обратном направлении .Другой контакт реле К5 в цепи 12 включит реле К6.

	Контакт К6 в цепи 25 замыкается, включает электромагнитную муфту Y1, и шпиндель станка начинает вращаться в обратном направлении.

	Для останова шпинделя рукоятку управления из положения 1 следует перевести в положение 2 “Шпиндель стоп” . При этом контакты переключателя S9в цепях 3 и 5 замыкается и включается реле КЗ, контакт S9 цепи 10 размыкается и отключается реле К5 . Обесточенное реле К6отключает электромагнитную муфту Y1 и включает электромагнитную муфту Y2 . При отключении реле К5 магнитный пускатель К8 остается включенным и двигатель М1 продолжает вращаться в обратном направлении.

	При управлении шпинделем станка правой рукояткой управления команда“Шпиндель вперед“ или “Шпиндель назад“ подается переключателем S8 . При подаче этих команд переключателем S8 реле К2 отключается, а реле К3 остается включенным . В остальном действие электросхемы аналогично действию при управлении шпинделем станка левой рукояткой управления.

	Релейноконтакторная схема используемая для управления станком 16Б16П обладает следующими недостатками:

	низкая надежность;

	большая потребляемая мощность;

	большие габариты схемы;

	затраты энергии на срабатывание;

	при длительном хранении катушки реле стареют.

	Используемое напряжение 110 В, для цепи управления не отвечает нынешним требованиям ГОСТа и является опасным для работающих на станке.

	Контакты реле и пускателей изнашиваются, в них возникает искрение,что может привести к возникновению пожара.

	Тепловые реле используемые для защиты электродвигателей от перегрузки устарели и не могут обеспечить надежную защиту.

	Понижающий трансформатор используемый для питания цепей управления и местного освещения уже устарел, нуждается в замене .Он потребляет большую мощность при низком коэффициенте полезного действия.

	В связи с указанными недостатками возникает необходимость модернизации станка 16Б16П.

	

2.3 Предложения по модернизации



Схему управления станком 16Б16П переводим на постоянное напряжение 24В, которое является безопасным для обслуживающего персонала и повышает надежность работы схемы . Для питания местного освещения используем источник питания с напряжением 24В переменного тока . Силовая цепь питается напряжением 380В, частотой 50Гц;

Производим замену устаревших типов электродвигателей на современные серии АИР и RA . В них применены высокопрочные алюминиевые сплавы и пластмассы, использована более совершенная система вентиляции, обеспечивающая снижение температуры нагрева двигателей. Также применены подшипники с улучшенными виброакустическими характеристиками, что позволит снизить уровень шума при работе электродвигателя и повысить надежность;

Применяем современные конструкции аппаратов управления и защиты . Они обладают более высокой надежностью, меньшим шумом в работе и меньшими габаритами и массой;

В данной схеме применяется большое коли чество магнитных пускателей, что делает схему энергоемкой, а также приводит к большому коли честву переключений, изза чего снижается надеж ность схемы . Поэтому магнитные пускатели заменяем тиристорными, с управлением на герконовых реле . Двигатель быстрых перемещений суппорта, а также двигателя насоса охлаждения и насоса смазки включаем с помощью герсиконового контактора . Герконовые реле и герсиконовые контакторы имеют гермитичные магнитоуправляемые контакты, находящиеся в среде защитного газа . В результате их контактная система имеет повышенную износостойкость и надежность контактирования. Контакты не окисляются, не загрязняются и не требуют постоянного ухода и обслуживания;

Производим замену плавких предохранителей в силовой цепи на автоматические выключатели, которые обладают более высокой надежностью и быстродействием;

Защиту цепей управления и местного освещения осуществляем при помощи предохранителей.




2.4 Выбор электродвигателей



Электродвигатели выбирают по следующим условиям:

по роду тока и величине напряжения;

по конструктивному исполнению;

по степени защиты от воздействия окружающей среды;

по частоте вращения ротора;

по мощности.

Покажем выбор электродвигателя для главного привода. Выбор осуществляем по условиям:



nном nмех ( )

Рном Рz / ( )



где nном – номинальная частота вращения электро

двигателя, об/мин;

nмех – частота вращения входного вала механизма,

об/мин;

Рном –номинальная мощность электродвигателя,кВт;

коэффициент полезного действия станка, по

паспорту принимаем =0,9.

По условиям ( ) и ( ) имеем:



nном 1500 об/мин

Рном 4,47/0,9 = 4,97 кВт



По ( ) выбираем электродвигатель марки АИР112М4 с Рном =5,5 кВт, ном= 85,5 %, nном= 1500 об/мин, cos =0,86, Iп/Iном=7,0.

Выбор электродвигателей М2М4 аналогичен . Данные выбора заносим в таблицу 3.

Номинальный ток электродвигателя Iном, А, определяем по формуле:



Iном = Рном / ( 3 Uc ном cos ном ), ( )



где Uc –номинальное напряжение сети, кВ;

ном– коэффициент полезного действия электро

двигателя, о.е.;

cos ном –номинальный коэффициент мощности, о.е..

Пусковой ток электродвигателя Iп, А, определяем по формуле:



Iп = Iном Iп/Iном, ( )



где Iп/Iном –кратность пускового тока, о.е.

Для электродвигателя М1 по формулам ( ) и ( ) имеем:

Iном = 5,5 /( 3 0,38 0,855 0,86 ) =11,3 А

Iп =11,3 7 =79,1 А

Расчет номинальных и пусковых токов остальных электродвигателей аналогичен . Данные заносим в таблицу 3.



Таблица 3

Обо

зна

чение

Марка

двига

теля

nмех,

об/

мин 

Рмех,

кВт

nном, об/

мин 

Рном, кВт

сos н

о.е 

 ном,

%

Iп

Iном,

о,е

Iном,

А

Iном,

А

М1

АИР 112М4

1500

5,00

1500

5,500

0,86

85,5

7,0

11,3

79,1

М2

АИР 63А2

3000

0,37

	3000

0,370

0,86

72,0

5,0

0,9

4,5

М3

П25

3000

0,12

3000

0,125

0,75

70,0

5,0

0,4

2,0

М4

АИР 50В2

3000

0,12

3000

0,120

0,75

63,0

4,5

0,4

1,8




2.5 Разработка схемы управления и описание ее работы



Разработку схемы управления токарновинторезного станка модели 16Б16П ведем согласно с предложениями по модернизации .Схема электрическая принципиальная после модернизации представлена на листе2 графической части проекта.

Перед началом работы станка необходимо электрическую часть подключить к цеховой сети посредствам автоматического выключателя QF2, при этом загорается сигнальная лампа HL1.

	Необходимая скорость вращения электродвигателя М1, задается установкой переключателя SА1 в положение 1 –первая, малая скорость, или в положение 2 –вторая скорость.

	При воздействии на кнопку управления SВ2 включаются герконовые реле КV7, КV8,КV3 и герсиконовый контактор КМ3. Герконовое реле КV3 включает электродвигатель М1 главного привода замыкая свои контакты КV3.1КV3.3 в цепи тиристорного пускателя.

	Рассмотрим работу тиристорного блока на примере фазы А . В момент похождения положительной полуволны напряжения на фазе А,происходит открытие тиристора VS1 ( так как положительная полуволна является прямой для VS1 ) и закрытие тиристора VS2 (так как положительная полуволна является обратной для VS2 ). Формируется открывающий импульс тока в цепи управления тиристора VS1. Открывающий импульс на управляющий электрод тиристора VS1 подается по цепи : фаза А, диод VD1, токоограничивающий резистор R1, Замыкающий контакт KV2.1, управляющий электрод тиристора VS1, катод тиристора VS1 . Тиристор VS1 открывается и на фазе А двигателя М1 появляется напряжение . Ток на обмотку статора двигателя поступает по цепи : фаза А, тиристор VS1, обмотка статора двигателя М1, тиристор VS4 – фаза В или тиристор VS6 – фаза С . В следующий полупериод прохождения отрицацельной полуволны напряжение в фазе А происходит закрытие тиристора VS1, и открытия тиристора VS2 . Открывающий импульс на управляющий электрод тиристора VS2 поступает по цепи : другая фаза ( на которой сейчас положительная полуволна ), обмотка статора двигателя М1, диод VD2, замыкающий контакт KV2.1, токоограничивающий резистор R1, управляющий электрод тиристора VS2 . Тиристор VS2 открывается и на обмотке двигателя появляется напряжение . В остальных фазах работа тиристорных блоков аналогична.

	Герсиконовый контактор КМ3, замкнув свой контакт КМ3.1 включает электродвигатель М4 станции смазки.

	После запуска электродвигателя М1 могут быть включены: переключателем SA3 –герсиконовый контактор КМ2 электронасоса охлаждения М3.

	Нажатием кнопки управления SB3 включается герсиконовый контактор КМ1 электродвигателя быстрых перемещений каретки и суппорта М3.

	Работа одновременно двумя перключателями управления, например, включение шпинделя переключателем SA4, а отключение переключателем SA5 –невозможно.

	Если одним из переключателей шпиндель включен –второй переключатель никакого действия на работу привода не оказывает, так как, если работает переключатель SA4, герконовое реле КV7 оказывается отключенным, а при работе переключателем SA5 отключается герконовое реле КV8 . Но, если оба перключателя находятся в нейтральном положении и герконовые реле КV7 и КV8 включены, то начинать работу можно любым переключателем управления.

	Чтобы включить рабочий ход шпинделя переключателем SA4, его нужно перевести из положения 2 “Шпиндель стоп “ в положение 3 “ Шпиндель вперед “ . При этом герконовое реле KV7 отключается, а герконовое реле KV6 включается и замкнув свой контакт KV6.2 включает герконовое реле KV4.

	Герконовое реле замкнув свой контакт KV4.2 включает электромагнитную муфту YC1 и шпиндель начинает вращаться.

	Для остановки шпинделя переключатель управления SA4 следует перевести из положения 3 в положение 2 “Шпиндель стоп”.При этом переключатель SA4 включает герконовое реле КV7 и отключает герконовое реле КV6, а через него отключают герконовое реле KV4 . Герконового реле KV4 размыкает свой контакт KV4.2 и отключает электромагнитную муфту YС1, и замыкая свои контакты KV4.1 и KV4.3 включает электромагнитную муфту YС2 . Шпиндель тормозится и останавливается, но электродвигатель М1 продолжает вращаться в прямом направлении . После остановки шпинделя герконовое реле КV1 отключается и разомкнув свой контакт KV1.1 отключает электромагнитную муфту YС2.

	При торможении герконовое реле КV1 включается и отключается с помощью модуля времени KT1. Время торможения шпинделя задается в пределах 2…3 секунды.

	Чтобы включить обратный ход шпинделя “Шпиндель назад “, переключатель управления SA4 следует перевести из положения 2 “Шпиндель стоп “ в положение 1 “Шпиндель назад”. Переключатель SА4 отключает герконовое реле КV7 и включает герконовое реле КV5.

	При включении герконового реле KV5 размыкается его контакт KV5.2 и отключает герконовое реле КV3 хода вперед электродвигателя М1 главного привода . Контакт КV5.1 замыкается и включает герконовое реле КV2 хода назад, каторое, замкнув свои контакты КV2.1КV2.3 осуществит запуск электродвигателя М1 в обратном направлении . Контакт реле КV5.3 замыкается и включает герконовое реле КV4.

	Контакт КV4.1 замыкается и включает электромагнитную муфту YС1, и шпиндель станка начинает вращаться в обратном направлении.

	Для остановки шпинделя переключатель управления SA4 из положения 1 следует перевести в положение 2 “Шпиндель стоп” . При этом контакты переключателя включают герконовое реле КV7 и отключают реле КV5 . Обесточенное реле КV4 отключает электромагнитную муфту YC1 и включает электромагнитную муфту YC2 . При отключении реле КV5 магнитный пускатель КV2 остается включенным и двигатель М1 продолжает вращаться в обратном направлении.

	При управлении шпинделем станка переключателем управления SA5 при подаче команд “Шпиндель вперед“ или “Шпиндель назад“ происходит включение герконового реле КV7 и отключение герконового реле КV8 . В остальном действие электросхемы аналогично действию при управлении шпинделем станка левой рукояткой управления.

	Отключение станка осуществляется переводом рукоятки выключателя QF2 в положение “ Отключено “

	На станке имеется амперметр А1, измеряющий нагрузку главного электродвигателя М1.

	Защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью плавких предохранителей FU1FU3 и автоматических выключателей QF2, QF3.

	Защита электродвигателей от перегрузок осуществляется тепловыми реле КК1КК3.

	

	2.6 Выбор элементов схемы

	

	Выбор силовых тиристоров производим по следующим условиям:

	по току тиристора:

	

Iном.т (0,5 Imaxкр )/( 2 Ко Ко К Кф) ; (12 )



по обратному напряжению тиристора:



Uобр.ном.т 1,1 2 Uс, (13 )



где Iном.т –номинальный ток тиристора, А;

Imaxкр максимальный возможный ток через тиристор,

А;

Ко –коэффициент учитывающий условия охлаждения,

Ко =0,5;

Ко коэффициент учитывающий загрузку тиристора в

зависимости от температуры окружающей среды,

Ко =1;

К коэффициент учитывающий угол проводимости

Тиристора К =1;

Кф коэффициен учитывающий форму тиристора,

Кф=1,1;

Uобр.ном.т – обратное номинальное напряжение

тиристора, В;

Произведем выбор тиристоров VS1VS10 в цепи питания двигателя главного движения М1.

Максимальный кратковременный ток через тиристор в нашем случае принимаем равным пусковому току двигателя М1.

По условиям (12) и (13) получим:

Iном.т (0,5 79,1 )/( 2 0,5 1 1 1,1) =35,9 А

Uобр.ном.т 1,1 2 380 =591,1В

Так как в схеме не предусмотрена защита от перенапряжений с помощью RC цепочек, то выбираем тиристоры по напряжению на два класса выше, чем получилось по расчету.

По ( ) выбираем тиристоры VS1VS10 класса Т122206 с Iном.т=40А, Uобр.ном.т=800В, Iупр.т=0,18А, Uупр.т=4B.

Выбор диодов для тиристорного пускателя производим по следующим условиям:



Uобр 2 Uс, ( 14 )

Iпр.доп Iупр.т, ( 15 )



где Uобр  обратное допустимое напряжение диода, В;

Iпр.доп  допустимый прямой ток диода, А.

Произведем выбор диодов VD1VD10 для тиристорного пускателя в цепи двигателя главного движения М1.

По условию (14) и (15) получим:

Uобр 2 380 = 537,4 В

Iпр.доп 0,18 А

По ( ) выбираем диоды VD1VD10 марки КД105В с Iпр.доп=0,3 А, Uобр=600В.

Выбор резисторов для тиристорного пускателя производим по следующим условиям:

Rp (0,05 Umax  Uупр.т ) / (1,1 Iупр.т) ; (16 )



Ррас. Iупр.т. Rp, (17 )



где Rp активное сопротивление резистора, Ом;

Umax максимальное значение напряжения сети, В;

Pрас мощность рассеивания резистора, Bт.

Максимальное напряжение сети определяем по формуле:



Umax 2 Uс ( 18 )

Umax 2 380 =537,4



Произведем выбор резисторов R1R5 для тиристорного пускателя в цепи двигателя главного движения М1.

По условию ( 16 ) и ( 17 ) получим:

Rp (0,05 537,4  4 ) / (1,1 0,18) = 115,5 Ом

Ррас. 0,18. 115,5 =3,74 Вт



По ( ) выбираем резисторы R1R6 марки С535В с Р=7,5Вт, R=120 Ом.

Выбор герсиконовых контакторов производим по условиям:



Uном.к.к Uц.у. ; ( 19 )

Iном.кон. Iдл.к.ц., ( 20 )



где Uном.к.к  номинальное напряжение катушки контак

тора, В;

U ц.у.. напряжение цепи управления, В;

I ном.кон. номинальный ток контактов контактора, А;

I дл.к.ц.. длительный ток коммутируемой цепи, А.

Произведем выбор герсиконового контактора КМ1 . В данном случае I дл.к.ц.. будет равен номинальному току двигателя М2.

По условиям (19) и (20) получим:



U ном.к..к 24 В

I ном.кон.. 0,9 А



По ( )выбираем герсиконовый контактор КМ1 марки КМГ18193000У.2.04 с Uном.к.к=24B,.Iном.кон. =6,3 A, Pпотр=4 Вт.

Выбор оставшихся герсиконовых контакторов аналогичен, данные выбора заносим в таблицу 4.



Таблица 4

Обозначение

Марка кон

тактора

Uц.у.,

В

Iдл.к.ц,

А

Uном.к..к,

В

I ном.кон,

А

Pпотр,

Вт

КМ1

КМГ18193000У.2.04

 24

 0,9

 24

 6,3

 4

КМ2

КМГ18193000У.2.04

 24

 0,4

 24

 6,3

 4

КМ3

КМГ18193000У.2.04

 24

 0,4

 24

 6,3

 4



Выбор промежуточных герконовых реле для управления тиристорами производим по условиям:

по напряжению:



U ном.к.р U ц.у. ; ( 21 )



по току контактов реле:



I ном.кон.р I дл.к.ц ; ( 22 )



по количеству и виду (замыкающие, размыкающие ) контактов.

где U ном.к.р  номинальное напряжение катушки реле, В;

I ном.кон.р  номинальный ток контактов реле, А.

Произведем выбор герконового реле KV2 .В данном случае Iдл.к.ц равен току управления тиристорами.

По условиям ( 14 ) и ( 15 ) получим:



U ном.к.р 24 В

I ном.кон.р 0,18 А



	требуется три замыкающихся и один размыкающий контакт.

	По ( ) выбираем герконовое реле KV2 состоящее из двух : реле марки РПГ010421 с числом замыкающихся контактов –четыре, Рпотр=1,5 Вт, I ном.кон.р =1A, U ном.к.р= 24 В и реле марки РПГ110222 с числом размыкающихся контактов –два, Рпотр=1,4 Вт, I ном.кон.р =1A, U ном.к.р= 24 В.

	Выбор оставшихся герконовых реле аналогичен, данные выбора заносим в таблицу 5.

	


Таблица 5

Обозначение

Марка кон

тактора

Uном.кр.,

В

Iном.конр,

А

Pпотр,

Вт

Число замыкающих контактов

Число размыкающих контактов

КV1

РПГ010111

 24 

 1,0

 0,12

 1

 



РПГ110222

 24

 1,0

1,40 

 

 2

КV2

РПГ010421

 24

 1,0

1,50 

 4

 



РПГ110222

 24

 1,0

1,40

 

 2

КV3

РПГ010421

 24

 1,0

1,50 

 4

 



РПГ010222

 24

 1,0

1,40

 

 2

КV4

РПГ010421

 24

 1,0

1,5

 4

 



РПГ010222

 24

 1,0

1,4

 

 2

КV5

РПГ110222

 24

 1,0

1,40 

 2

 



РПГ110222

 24

 1,0

1,40 

 

 2

КV6

РПГ110222

 24

 1,0

1,40 

 2

 



РПГ110222

 24

 1,0

1,40 

 

 2

КV7

РПГ010111

 24 

 1,0

,12

 1

 



РПГ110222

 24

 1,0

1,40 

 

 2

КV8

РПГ110222

 24

 1,0

1,40 

 2

 



РПГ110222

 24

 1,0

1,40 

 

 2



Выбор реле времени КТ производим по условиям (21), (22) и по величине выдержки времени:



tуст. t расч., ( 23 )



где tуст  время установки реле времени, с;

tрасч  расчетная величина выдержки времени, с, из

паспортных данных t расч =23 сек.

Длительный ток коммутируемой цепи I дл.к.ц., A, определяем по формуле:



I дл.к.ц=Рпотр / U ц.у., ( 24 )



где Рпотр  мощность потребителя коммутируемого контактами реле, Вт.

Контакт реле времени коммутирует цепь герконового реле KV1 . Соответственно I дл.к.ц по формуле ( 24 ) будет равен:



I дл.к.ц=(1,4 + 0,4) / 24 =0,08 А



По условиям ( 21 ), ( 22 ) и ( 23 ) получим:

U ном.к.р. 24 В

I ном.кон.р. 0,08 А

t расч 2 сек

По ( ) выбираем реле времени КТ марки ВЛ26У4 с U ном.к.р =24 В, I ном.кон.р =1 А, Рпотр =16Вт, tуст =1300 с.

Выбор лампы местного освещения производится по следующим условиям:

по мощности;

по номинальному напряжению:



U ном.л.м.о. U ц.м.о.. ; ( 25 )



где Uном.л.м.о  номинальное напряжение лампы местного

освещения, В;

U ц.м.о напряжение цепи местного освещения, В.

U ном.л.м.о. 24 В

	По ( ) выбираем лампу местного освещения ЕL типа МО2425 с Uном.л.м.о=24В, Рпотр=2,5Вт.

Выбор сигнальной лампы HL2 производим по условиям:

по конструктивному исполнению;

по номинальному напряжению:



U ном.с.л.. U ц.с.., ( 26 )

где U ном.с.л –номинальное напряжение сигнальной лампы,В.

U ц.с –напряжение цепи сигнализации, В.

По условию ( 26 ) имеем:

U ном.с.л.. 5 В.

По ( ) выбираем сигнальную лампу HL2 марки МН 03 с U ном.с.л=24 В, Рпотр=2,5Вт.

По паспорту выбираем устройство HL1 марки УПС2У3.

Из паспортных данных выбираем амперметр типа Э8031 У3.

Выбор переключателей производим по следующим условиям:

по назначению;

по конструктивному исполнению;

по рабочему напряжению:

U ном.пер.. U ком ; ( 27 )

по току контактов переключателя:



I ном.к.пер. I дл.к.ц : ( 28 )



где U ном.пер  номинальное напряжение переключате

ля, В;

Uкомноминальное напряжение коммутируемой цепи,В;

I ном.к.пер номинальный ток переключателя, А.

Произведем выбор переключателя SA2 . По формуле ( 24 ) определяем длительный ток коммутируемой цепи:

I дл.к.ц.. = 25/24=1,04 А

По условию ( 27 ) и ( 28 ) получим:

U ном.пер 24 В

I ном.к.пер 1,04 А

По ( ) переключатель SA2 марки ПКн105 с U ном.пер.=24 В, I ном.к.пер =4 А.

Выбор остальных переключателей аналогичен . Данные заносим в таблицу 6.

Таблица 6



Позиционное обозначение

Марка переключателя

 U ном.пер,

А

Iном.к.пер,

А

 SA1

ПКП256107ПУ3

 380

 6

 SA2

ПКн 105

 24

 4

 SA3

ТВ1

 24

 1

 SA4

ПКУ311С2071У3

 24

 5

 SA5

ПКУ311С2071У3

 24

 5



Выбор кнопок управления производим по следующим условиям:

по напряжению:



U ном.кн.. U ц.у. ; ( 29 )



по току контактов кнопки:



I ном.к.н. I дл.к.ц ; ( 30 )



по виду и цвету толкателя;

по количеству и виду контактов,

где U ном.кн номинальное напряжение кнопки,B;

I ном.к.н номинальный ток контактов кнопки, А.

Вид толкателя может быть грибовидный или цилиндрический, цвет  красный или черный . Следует иметь в виду, что кнопка “ Общий стоп “ должна быть с грибовидным толкателем красного цвета.

Покажем выбор кнопки SB3. По формуле ( 24 ) определяем длительный ток коммутируемой цепи:

I дл.к.ц.. = 4/24=0,17 А

По условиям ( 29 ) и ( 30 ) имеем:



U ном.кн..=24 В.

I ном.к.н.= 0,17 А

	По ( ) выбираем кнопку SB3 марки КЕ011У3 с I ном.к.н=6 А, U ном.кн..=24 В, с цилиндрическим толкателем черного цвета.

	Выбор оставшихся кнопок аналогичен . Данные выбора сводим в таблицу 7.



Таблица 7

Позиционное обозначение

Марка кнопки

Вид управляющего элемента 

Цвет управляющего элемента 

Количество замыкающих контактов

Количество размыкающих контактов

 SB1

КЕ021У3

Грибковидный

Красный

 

 1

 SB2

КЕ011У3

Цилиндрический

Черный

 1

 

 SB3

КЕ011У3

Цилиндрический

Черный

 1

 



Выбор конечных выключателей производим по условиям:

по конструктивному исполнению;

по количеству и виду контактов;

по напряжению:



U ном.к.в.. U ц.у. ; ( 31 )



по току контактов:



I ном.к..в. I дл.к.ц ; ( 32 )



где U ном.к.в – номинальное напряжение конечного

выключателя, B;

I ном.к..в – номинальный ток контактов конечного

выключателя, А.

Покажем выбор конечного выключателя SQ3, который коммутирует цепь катушек реле KV4, KV5, KV6, KV7, KV8 и герсиконового контактора КМ3. В данном случае в наиболее тяжёлом режиме одновременно могут работать : герконовое реле KV7 или герконовое реле KV8, а также герконовые реле KV4, KV6 и герсиконовый контактор КМ3 . По формуле ( 24 ) длительный ток коммутируемой цепи равен:

Iдл.к.ц..=(1,4+1,4+1,4+1,4+1,5+1,4+4)/ 24=0,5 А

По ( ) выбираем конечный выключатель SQ3 марки ВПК2110У3 с Iном.к.в.=4 А, Uном.к.в.=24 В.

Выбор оставшихся конечных выключателей аналогичен . Данные выбора сводим в таблицу 8.



Таблица 8

Позиционное обозначение

Марка выключателя

 U ном.пер,

А

 Iном.к.пер,

А

 SQ1

ВПК2010У3

 24

 4

 SQ2

ВПК2010У3

 24

 4

 SQ3

ВПК2010У3

 24

 4



По паспорту станка выбираем электромагнитные муфты YC1 и YC2 . YC1 марки ЭТМ0841Н2 с Uном.к.в.=24 В, Рпотр=60Вт и YC2 марки ЭТМ0862В с Uном.к.в.=24 В, Рпотр=60Вт.

По паспорту станка выбираем конденсатор С1 марки МБГП202000,51 с емкостью 0.51 мкФ.

По паспорту станка выбираем диод VD15 марки Д226В.

Выбор диодов мостового выпрямителя для питания цепи управления производим по условиям:

по обратному напряжению:



U обр. 1,57 U ц.у. ; ( 33 )



по прямому току:

I доп.пр. 0,5 I d, ( 34 )

где I d – ток нагрузки диодов, А.

Ток нагрузки диодов определяем по формуле:



Id. Pпотр U ц.у, ( 35 )



где Pпотр – сумма активных мощностей потребителей

цепи управления, Вт.

Id.=(1,4+1,4+1,4+1,4+1,5+1,4+4+4+4+60)/24=3,35 А

По условиям ( 33 ) и ( 34 ) имеем:

U обр. 1,57 24=37,7 В

I доп.пр. 0,5 3,35=1,68 А

	По ( )выбираем диоды VD11VD14 марки КД202Б с U обр =50 В, I доп.пр =3,5 А.

	Выбор понижающего трансформатора TV для питания цепей управления и местного освещения производим по условиям:

по напряжению обмоток:



Uном.1тр. U с. ; ( 36 )

Uном.2тр. U ц.у. ; ( 37 )

Uном.2мо. U ц.мо. ; ( 38 )

Sном.тр. Sрасч.1, ( 39 )



где Uном.1тр  номинальное напряжение первичной обмотки

трансформатора, В;

Uном.2тр номинальное напряжение вторичной обмотки

питание выпрямителя, В;

Uном.2мо  номинальное напряжение питания обмотки

местного освещения, В;

Sном.тр номинальная мощность трансформатора, В А;

Sрасч.1  полная расчетная нагрузка первичной

обмотки, В А.

Расчетную нагрузку трансформатора определяем по формуле:



Sрасч.1 = S2 /, ( 40 )



где S2 суммарная полная мощность нагрузки вторичных

обмоток,В А;

 коэффициент полезного действия трансформа

тора, о.е.

	Суммарную полную мощность нагрузки в нашем случае определяем по формуле:



S2= Id Uц.у. + Iл.мо Uц.у., ( 41 )



где Iл.мо  ток лампы местного освещения, А.

По формуле ( 24 )имеем:

Iл.мо =25 /24 =1,04 А

По формуле ( 41 ) получим:

S2=3,35 24 + 1,04 24 =105,36 В А

По ( ) принимаем =0,875.

По формуле ( 40 ) получим:

Sрасч.1 =105,36 / 0,875 =120,4 В А

По условиям ( 36 ), ( 37 ), ( 38 ), ( 39 ) получим:

Uном.1тр. 380 В

Uном.2тр. 29 В.

Uном.2мо. 24 В.

Sном.тр. 120,41



По ( )выбираем разделительный трансформатор TV1 типа ОСМ  0,160 с Sном.тр =160 В А, Uном.1тр =380, Uном.2тр =29 В, Uном.2мо =24 В.





2.7 Выбор защитной аппаратуры и питающих проводов



Выбор водного автоматического выключателя производим по условию:



I ном.р. I дл., ( 42 )



где Iном.р  номинальный ток теплового расцепителя

автоматического выключателя, А;

I дл длительный ток нагрузки цепи, А;

Для водного автоматического выключателя QF2:



I дл = I ном.д .+ I 1ном.тр, ( 43 )



где I ном.д  сумма номинальных токов электродвигате

лей, А;

I 1ном.тр номинальный ток первичной обмотки пони

жающего трансформатора TV.



I ном.д =I ном.М1.+ I ном.М1 +I ном.М1 +I ном.М1, ( 44 )

I 1ном.тр =Sном.тр .+ U ном.1тр., ( 45 )



I ном.д =11,3+0,9+0,4+0,4=13,0 А

I 1ном.тр =160/380=0,42 А

По формуле ( 43 ) получим:

I дл. =13,0+0,42=13,42 А



По условию ( 42 ) имеем:

I ном.р. 13,42 А.

	По ( ) выбираем автоматический выключатель QF2 марки ВА 5131 с I ном.в =100 А, I ном.р =16 А, Кт.о. =10.

	Поскольку автоматический выключатель имеет комбинированный расцепитель, то проверим выбранный выключатель на возможное срабатывание электромагнитного рсацепителя по условию:

	I ср.э.р.. 1,25 I кр, ( 46 )

	где I ср.э.р – ток срабатывания электромагнитного расце

	пителя выключателя, А;

	I кр  наибольший возможный кратковременный ток в

	защищаемой цепи, А.

	Для автоматических выключателей серии ВА ток срабатывания электромагнитного расцепителя можно определить по формуле:

	I ср.э.р..=10 I ном.р., ( 47 )

	I ср.э.р.. 10 16=160,0 А

	В нашем случае наибольший кратковременный ток в защищаемой цепи определяется как сумма пускового тока двигателя М1 и номинальных токов двигателей М2,М3 и М4 плюс номинальный ток первичной обмотки трансформатора:

	I кр =79,1+0,9+0,4+0,4+0,42=81,22 А

	По условию ( 47 ) имеем:

	160 А 1,25 81,22=101,5 А

	Условие соблюдается, значит, автоматический выключатель выбран,верно .Окончательно выбираем автоматический выключатель QF2 марки марки ВА 5131 с I ном.в =100 А, I ном.р =15 А, Кт.о. =10.

	Для защиты питающей линии выбираем автоматический выключатель, устанавливаемый в распределительном устройстве, по селективности на одну ступень выше, чем вводной выключатель.

	Выбор оставшихся выключателей аналогичен .Данные выбора выключателей сводим в таблицу 9.

	

Таблица 9

Позиционное обозначение

Марка выключателя

I ном.р, А

 I дл., А

I кр, А

QF1

ВА5131

20,0

13,42

81,22

QF2

ВА5131

16,0

13,42

81,22

QF3

ВА5131

2,0

1,70

3,10

Тепловые реле для защиты электродвигателей от перегрузок выбираем по условиям:



I ном.тр. I ном. ; ( 48 )

I ном.т.э.р. I ном, ( 49 )



где I ном.тр  номинальный ток теплового реле, А;

I ном.т.э.р.  номинальный ток теплового элемента реле,А.

Произведем выбор теплового реле КК1 для защиты от перегрузок двигателя главного движения М1.

По условиям ( 48 ) и ( 49 ) получим:



I ном.тр.=. 11,3 А

I ном.т.э.р. = 11,3 А



По ( ) выбираем тепловое реле КК1 марки РТЛ 101604 с I ном.тр =25 А, I ном.т.э.р =12,0 А, и с пределами регулирования тока несрабатывания 9,514 А.

Выбор остальных тепловых реле аналогичен . Данные заносим в таблицу 10.




Таблица 10



Позиционное обозначение

Марка реле

I ном.тр, А

Iном.т.э.р,

А

Пределы регулирования тока несрабатывания,А

I ном, А

КК1

РТЛ 101604

25

12,00

9,5014,00

11,3

КК2

РТЛ 100404

25

0,52

0,380,65

0,4

КК3

РТЛ 100404

25

0,52

0,380,65

0,4



Выбор плавких предохранителей производим по условию:



I вст.. I ном. з.ц. ; ( 50 )



где I вст  номинальный ток плавкой вставки, A;

I ном. з.ц  номинальный ток защищаемой цепи, А.

Произведем выбор предохранителя FU1 в цепи местного освещения.

В данном случае I ном. з.ц = I л.м.о..

По условию ( 50 ) получим:



I вст 1,04 А



По ( ) выбираем плавкий предохранитель FU1 марки ПРС6П с I=6 А,I=2 A.

Выбор остальных предохранителей аналогичен .Данные заносим в табл.11.





Таблица 11



Позиционное обозначение

Марка предохранителя

I вст,

А

I ном. з.ц.,

А

FU1

ПРС6П

2,0

1,04

FU2

ПРС6П

4,0

3,35

FU3

ПРС6П

4,0

3,35



Выбор сечения проводов питающей линии производим по условиям:



I доп. I дл. / К попр ; ( 51 )

I доп. К защ I номр.ру. / К попр, ( 52 )



где I доп  длительнодопустимый ток проводника стан

дартного сечения при нормальных условиях проклад

ки, А;

Кпопр  поправочный коэффициент на фактическую

температуру окружающей среды,о.е.;

К защ  коэффициент защитной аппаратуры,о.е.;

Iномр.ру  номинальный ток расцепителя автоматичес

кого выключателя, установленного в РУ, А.

По ( ) определяем Кпопр =1, а по [ ] находим К защ = 1.

По условиям ( 51 ) и ( 52 ) имеем:

I доп. 13,42/ 1=13,42 А

I доп. 1 20 / 1=20 А

По ( ) выбираем питающий провод марки АПВ 3 (1 2,5) + 1 2,5 с I=22 А и с сечением токопроводящей жилы 2,5 мм.

Выбор электромагнитных муфт YC производим по следующим условиям:

по роду тока и напряжения;

по величине номинального вращающего момента;

по номинальному напряжению:



U ном.эмф.. U ц.у. ; ( 31 )



где U ном.эмф –номинальное напряжение электромагнитной

муфты, B;



U ном.эмф.. 24 В




3 Экономическая часть



3.1 Обоснование модернизации ЭО и автоматики станка



Для экономического обоснования модернизации электрооборудования и автоматики токарно винторезного станка 16Б16П нам необходимо провести техникоэкономическое сравнение двух вариантов схем управления станком. Обоснование выбора сравниваемых вариантов производим по величине приведенных затрат.

Исходя из сведений собранных во время прохождения преддипломной практики капиталовложения для схемы на релейноконтактных аппаратах составляет К1=6034500 руб., а для схемы на бесконтактных элементах К2=7023000 руб. Как видно капитальные вложения во втором варианте больше, чем в первом (К1К2).

Приведенные затраты З, руб., определяем по формуле:



Зi=Сi+Ен Кi, ( )



где Сi –эксплуатационные расходы, руб.;

Ен нормативный коэффициент эффективности

капиталовложений, о.е., принимаем Ен=0,12;

Кi –сумма капитальных вложений по данному

варианту, руб..

Эксплуатационные расходы определяем по формуле:



Сi=Саi+Срi+Спотi, ( )



где Сi эксплуатационные расходы, руб.;

Саi расходы на амортизационные отчисления, руб.;

Сiр расходы на ремонт и обслуживание, руб.;

Спотi  расходы от потерь электроэнергии в схеме, руб.

Расходы на амортизационные отчисления определяем по формуле:



Саi=Кi На/100, ( )



где На  норма амортизационных отчислений, %, прини

маем На =10%.

Са1=6034500 10/100=603450 руб.

Са2=7023000 10/100=702300 руб.

Расходы на ремонт и обслуживание находим по формуле:



Срi=Кi Нр/100, ( )



где Нр норма расходов на ремонт и обслуживание, %,

принимаем Нр1=15%, Нр2=5%.

Ср1=6034500 15/100=905175 руб.

Ср2=7023000 5/100=351150 руб.

Расходы на потери электроэнергии в схеме находим по формуле:



Спотi= Кндс Рном ((1)/) Кз Тоб, ( )



где  ставка одноставочного тарифа, руб./кВт ч;

Кндс коэффициент налога на добавочную стоимость;

Рном сумма активных мощностей, потребляемых

электрооборудованием станка, кВт;

 КПД электрооборудования станка о.е.;

Кз коэффициент загрузки электрооборудования и

автоматики станка о.е.;

Тоб эффективный фонд времени работы оборудо

вания, ч.

Принимаем =167,5 руб./кВт ч; 1=0,72; 2=0,86;Кндс=1,18; Кi =0,8; Тоб=2000 ч.

Спот1=167,3 1,18 16,22 ((10,72)/0,72) 0,8 2000=1992389 руб.

Cпот2=167,3 1,18 16,22 ((10,86)/0,86) 0,8 2000=834023 руб.

С1=603450+905175+1992389=3501014 руб.

С2=702300+351150+834023=1887473 руб.

	Как видно эксплуатационные затраты во втором варианте меньше, чем в первом (С1С2).

	По формуле ( ) определяем приведенные затраты З,руб:

З1=3501014+0,12 6034500=4225154 руб.

З2=1887473+0,12 7023000=2730233 руб.

Очевидно, что приведенные расходы во втором варианте меньше, чем в первом (З1З2).

Как видно из расчётов схема на бесконтактных элементах является выгоднее.

	Трудоёмкость представляет собой нормированные затраты на выполнение определённого комплекса работ. Расчёт выполняем по электрической части станка.

Ремонтную сложность электрической части оборудования станка находим по формуле:



riэл=Рном/0,6, ( )



где riэл ремонтная сложность электрической части

оборудования станка, р.е.

ri Эл=5,6/0,6 =9,3 р.е.

Расчёт трудоёмкости работ t, нч, для электрической части станка производим по формуле:



t= ri Эл  nпл, ( )

где  норма времени для электрической части в

зависимости от вида работ, нч/р.е.;

nпл количество планируемых работ.

Значение нормы времени  выбираем в зависимости от вида ремонтной операции. Планируем по одному текущему, капитальному ремонту и осмотру. Для двухсменной работы берём к=12,5 нч/р.е.; т=1,5 нч/р.е.; о=0,23 нч/p.e.

tK=9,3 12,5 1 =116,2 нч

tт=9 1,5 1 =13,5 нч

tо=9,3 0,23 1 =2,1 нч

Для определения затрат на выполнение работ необходимо рассчитать фонд оплаты труда. Производим тарификацию работ, соблюдая следующие правила: разряд работ при капитальном ремонте должен быть не ниже пятого, при текущем ремонте и осмотрах  не ниже четвёртого. В расчётах принимаем тарифную ставку пятого разряда – 667,4 руб., четвёртого – 605,6 руб.

Расчёт выполняем по формулам:



Фт=Тст ti ; ( )

П=(Фт в)/100 ; ( )

Дч=(Фт а)/100 ; ( )

Фо=Фт+П+Дч; ( )

Фд=(Фо с)/100 ; ( )

Фопл=Фо+Фд, ( )



где Фт тарифный фонд оплаты труда по данному виду

работ, руб.;

Тст часовая тарифная ставка данного разряда,

руб./ч.;

П сумма премиальных выплат, руб.;

в размер премирования, %, принимаем 20%;

Дч доплаты до часового фонда оплаты, руб.;

а размер доплаты до часового фонда оплаты, %,

принимаем 10%;

Фо фонд основной оплаты, руб.;

Фд фонд дополнительной оплаты, руб.;

с размер дополнительной доплаты, %, принимаем

с=10%;

Фопл фонд оплаты, руб.

Покажем расчёт для капитального ремонта.



Фтк=667,4 116,2=77551,8 руб.

Пк=77551,8 20/100=15510,4 руб.

Дчк=77551,8 10/100=7755,2 руб.

Фок=77551,8 +15510,4 +7755,2=100817,4 руб.

Фдк=100817,4 10/100=10081,7 руб.

Фопл к=100817,4 +10081,7 =110899,1 руб.



Расчёт фонда оплаты труда сводим в таблицу.



Таблица

Показатель

Единица измерения

Капитальный ремонт

Текущийремонт

Осмотр

t

Нч

116,2

13,5

2,1

Разряд



5,00

4,0

4,0

Тст

Руб./ч

667,4

605,6

605,6

Фт

Руб.

77551,8

8175,6

1271,7

П

Руб.

15510,4

1635,1

254,3

Дч

Руб.

7755,2

817,6

127,2

Фо

Руб.

100817,4

10628,3

1653,2

Фд

Руб.

10081,7

1062,8

165,3

Фопл

Руб.

110899,1

11691,1

1818,5

Расчёт сметной стоимости производим по формулам:



Соз=Фоз

Сдз=Фд ; ( )

Ссн=(Со+Сд)dсн/100 ; ( )

См=(Соз dм)/100 ; ( )

Спк=(Соз dпк)/100 ; ( )

Сопр=(Соз dопр)/100 ; ( )

Сст=Соз+Сдз+Ссн+См+Спк+Сопр, ( )



где Соз сумма основной зарплаты, руб.;

Сдз сумма дополнительной зарплаты, руб.;

Ссн сумма социального налога, руб.;

См сумма материальных затрат, руб.;

Спк стоимость покупных комплектующих изделий,

руб.;

Сопр сумма общепроизводственных расходов, руб.;

dсн размер социального налога, 39%;

dм размер расхода материалов, 100%;

dпк размер расхода покупных комплектующих, 120%;

dопр размер общепроизводственных расходов, 250%.

Покажем расчёт затрат по капитальному ремонту.

Соз к=100817,4 руб.

Сдз к=10081,7 руб

См к=100817,4 100/100=10081,7 руб.

Спк к=100817,4 120/100=120980,9

Сопр к=100817,4 250/100=252043,5 руб.

Сст=100817,4+10081,7+43250,6+10081,7+120980,9+

+252043,5=537255,8 руб.

Данные расчётов затрат заносим в таблицу.

Таблица

Перечень затрат

Капитальный ремонт, руб.

Текущий ремонт, руб.

Осмотр, руб.

Соз

100817,4

10628,3

1653,2

Сдз

10081,7

1062,8

165,3

Ссн

43250,6

4559,5

709,2

См

10081,7

10628,3

1653,2

Спк

120980,9

12754,0

1983,8



Сопр

252043,5

26570,8

4133,0

Сст

537255,8

66203,7

10297,7




4 Эксплуатация электрооборудования станка

	

	4.1 Техническое обслуживание электрооборудования

	

	Ввод от электросети в электрошкаф станка СФXБР/3 осуществляется через верх в отверстие ввода к зажимам А, В, С. Для этого необходимо снять защитный щиток, закрывающий эти зажимы . После присоединения проводов заземления, зажимы А,В, С закрыть щитком . Эксплуатация станка с открытыми зажимами запрещается.

	Во время эксплуатации необходимо вести общее наблюдение за электрооборудования станка, периодически контролировать нагрев электродвигателей, состояние электроаппаратов и электропроводки.

	Не реже одного раза в два месяца необходимо очищать электрооборудование от пыли, осматривать электроаппараты, подтягивать крепежные винты, проверять состояние контактов.

	В процессе эксплуатации электрооборудования станка необходимо проверять надежность контактов заземления электродвигателей, сердечника и вторичных обмоток понижающего трансформатора и электрических аппаратов.

	Не реже одного раза в год должна производиться разборка электродвигателей, их внутренняя чистка, замена смазки подшипников.

Смена смазки в подшипниках при нормальных условиях работы производится через 4000 часов работы, но не реже одного раза в год . При работе в пыльной среде смена смазки в

подшипниках производится чаще, по мере надобности.

Перед набивкой свежей смазки подшипники должны быть тщательно промыты бензином . Камеру заполнить смазкой на 2/3 ее объема.

Безопасность работы электрооборудования станка обеспечивается его изготовлением в соответствии с ГОСТом и выполнением указаний имеющихся в паспорте станка.

При эксплуатации станка необходимо следить за состоянием электрических контактов, переключателей и автоматических выключателей.

При эксплуатации станка необходимо следить за работой понижающего трансформатора, не допускать его перегрузок, своевременно производить его техническое обслуживание.

Персонал, занятый обслуживанием электрооборудования станка, а также его наладкой и ремонтом, обязан:

иметь допуск к обслуживанию электроустановок напряжением до 1000 В;

знать действующие правила технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промышленных предприятий по ГОСТ 12.1.01979 “ССБТ. Электробезопасность . Общие требования .” и ГОСТ 12.3.01980 “ CCБТ . Испытания и измерения электрические . Общие требования безопасности .”;

выполнять указаниями мер безопасности, которые содержатся в руководстве по эксплуатации станка;

знать принципы работы электрооборудования станка.

	

4.2 Мероприятия по экономии электроэнергии



Важнейшей современной задачей народного хозяйства является эффективное использование энергии . Ее решение позволит снизить расходы электрических и материальных ресурсов при производстве промышленной и сельскохозяйственной продукции, уменьшить большие не производственные расходы государства и населения в сфере жилищнокоммунального хозяйства, улучшить экологическую ситуацию в стране . Важную роль в решении этой проблемы играет электропривод, который является основным потребителем электроэнергии.

Энергосбережение может осуществляться как в самом электроприводе так и в обслуживаемых им технологических процессах, как на стадии проектирования и конструирования, так и при его эксплуатации.

Для уменьшения расхода электроэнергии, на производстве рацианально уменьшить холостой ход электродвигателей, увеличить их загрузку.

Так же нужно рацианально использовать общее и местное освещение, исключать их включение без производственной необходимости.

Необходимо производить регулярную чистку окон, для улудшения поступления дневного света.

В данном дипломном проекте на станке для шлифовки брикетных форм типа СФXБР/3 осуществили установку электродвигателей современных конструкций, тем самым, учитывая, что они обладают повышенными энергетическими показателями, мы осуществили мероприятия по экономии электрической энергии.

Так же в проекте осуществили замену магнитных пускателей на тиристорный пускатель и герсиконовые контакторы, которые потребляют меньшее количество электроэнергии.

Осуществили установку современного понижающего трансформатора с высоким коэффициентом полезного действия.

В цепи управления установлены маломощные элементы, потребляющие малое количество электроэнергии.

Таким образом в процессе модернизации электрооборудования и автоматики станка для шлифовки брикетных форм типа СФXБР/3 добились существенного снижения потребления электроэнергии.




5. Охрана труда



5.1 Техника безопасности при эксплуатации электрооборудования



Прежде чем приступить к пуску сборочных единиц электрооборудования станка для шлифовки брикетных форм типа СФXБР/3 необходимо заземлить станок, электрошкаф и бак с эмульсией согласно действующим «Правилам устройства электроустановок».

Заземление выполняется с помощью провода или шин и осуществляется болтовым соединением на станке и сварочным соединением к общецеховому заземлению.

Монтаж и наладка электрооборудования станка должны производиться лицами, прошедшими инструктаж по технике безопасности под наблюдением ответственного за выполнение работы.

Персонал, занятый обслуживанием электрооборудования, а также его наладкой и ремонтом, обязан:

 иметь допуск к обслуживанию электроустановок напряжением до 1000В;

 знать действующие правила технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промышленных предприятий;

 знать принципы работы электрооборудования станка и работу его схемы автоматизированного управления.

При ремонте и перерывах в работе вводной выключатель должен быть обязательно отключен и заперт специальным устройством, предусмотренным конструкцией шкафа с электрооборудованием.

Не разрешается разъединять и соединять составные части, интенсивно работающие, штепсельных разъемов, находящихся под напряжением.

В схеме предусмотрена блокировка ограждения лестницы верхнего помоста, где установлен выключатель, отключающий электродвигатель главного движения. На станке также установлена сигнальная сирена, предупреждающая оператора о начале поворота стола.

Не разрешается работать на станке при обнаружении неисправности в работе электрических блокировок безопасности.

Рабочему не разрешается открывать двери электрошкафа. Для аварийного останова станка на каждом пульте управления установлена кнопка с грибовидным толкателем красного цвета.

Техника безопасности составляет часть общего комплекса мероприятий по охране труда, обеспечивающих здоровье, рациональные условия труда на производстве.

Работы по обслуживанию электроустановок относятся к особо опасным, поэтому к работе допускаются лица, прошедшие специальное обучение, имеющие соответствующие группу ПТБ, не моложе 18 лет и прошедшие медицинскую проверку.

Запрещается проводить работы или испытания электрооборудования и аппаратуры или их узлов, находящихся под напряжением, при отсутствии или неисправности защитных средств, блокировки ограждений или заземляющих цепей.

Пользоваться неисправным или непроверенным электроинструментом запрещено.

Диэлектрические перчатки, галоши, боты и коврики должны проходить испытания в сроки оговоренные ПТЭ и ПТБ.

Во время работы должна быть исключена всякая возможность нарушения заземления провода, так как это грозит поражением персонала током.

Для защиты персонала, производящего работы в электроустановках, от случайного прикосновения и приближения на опасное расстояние к токоведущим частям, находящихся под напряжением, а также для ограждения проходов в помещения, в которые вход запрещен, и для воспрепятствования включения аппаратов пользуются временными переносными ограждениями и плакатами.



5.2 Борьба с шумами и вибрацией



Шум представляет собой беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, неблагоприятно действующих на организм человека.

Вибрация представляет собой механические колебания и волны твердых цел.

Шум и вибрация могут быть причинами расстройства сердечнососудистой и нервной системы, а также опорнодвигательного аппарата человека . При избытке шума и вибрации на рабочем месте происходит снижение концентрации и внимательности у обслуживающего персонала, что влечет за собой увеличение производственного травматизма . Как последствие нахождения в производственных помещения с избытком шума и вибрации у обслуживающего персонала возникает повышенная утомляемость, увеличение кровяного давления.

Снижение шума и вибрации на производстве достигается в основном за счет применения малошумного оборудования.

В машинах и механизмах повышенные шум и вибрация часто возникают в результате недопустимого износа трущихся частей подшипников, неточной сборке при ремонте, поэтому в процессе эксплуатации электрооборудования необходимо своевременно производить замену смазки подшипников и следует своевременно производить ремонт.

Станок для шлифовки брикетных форм типа СФXБР/3 устанавливается на виброизоляционые опоры на полу цеха или бетонной подушке, что значительно уменьшает уровень шума и вибрации.

В процессе модернизации электрооборудования станка мы добились снижения уровня шума и вибрации за счет:

замены электродвигателей старых конструкций на новые, менее шумные в работе;

исключения дополнительного шума при перегрузках, так как электродвигатели защищены от перегрузки при помощи тепловых реле;

установки бесшумного в работе тиристорного пускателя и герсиконовых контакторов, вместо пускателей старых конструкций.

установки в цепи управления маломощной и бесшумной аппаратуры.



5.3 Противопожарные мероприятия



Причинами пожаров как правило являются работа с открытым огнем, неисправности электрических устройств и проводок, самовозгорание материалов при неисправном хранении, курении и несоблюдение правил пожаробезопасности.

Чтобы избежать пожара на станке, необходимо проверять контакты на степень зажима, так как искрение может привести к возгоранию изоляции. Очищать внутреннюю часть станка от ветоши и легко воспламеняющихся веществ. Курить разрешается только в специально отведенных местах. Пролитую горючую жидкость немедленно убирают. Использованные обтирочные материалы хранят в специальных металлических ящиках с плотно закрывающимися крышками.

В случае пожара необходимо принять меры по его ликвидации и своевременно сообщить в пожарную службу.

При работе станка в пожароопасных помещениях необходимо принимать меры по защите электрооборудования станка от повышенных температур, давления влаги, а также соблюдать действующие правила для окружающей среды.

Руководитель цехов, участков, лабораторий отвечают за правильное ведение технологических процессов, обеспечивают противопожарным инвентарем и средствами тушения пожаров, своевременное проведение инструктажей.

На крупных предприятиях создаются подразделения пожарной охраны. Начальник пожарной охраны подчиняется непосредственно руководителю предприятия.

На эти подразделения возложены следующие функции:

 разработка мероприятий по тушению пожаров;

 проведение разъяснительных работ;

 содержание в исправном состоянии пожарного инвентаря;

 тушение пожара на территории объекта;

 руководство добровольной пожарной дружиной.

Для тушения пожара на станке необходимо применять углекислотные огнетушители с воздушномеханической пеной типа ПО1, ПО6. Для того, чтобы ограничить доступ кислорода к огню, можно использовать песок. Если на станке отключено напряжение, то можно воспользоваться пенными огнетушителями ОХП10.

Перечень противопожарных средств определяют местными инструкциями, согласованными с органами Государственного надзора.

На предприятиях электротехнической промышленности пожароопасными считаются следующие помещения:

 склады минеральных масел;

 насосные станции по перекачиванию мазута;

 деревообрабатывающие цеха и др.

Основные средства пожаротушения: огнетушители, ящики с песком, щиты, листовой асбест, водорукав,

Вода для тушения пожара обычно забирается из резервуара. Если напор воды в общем водопроводе недостаточен, то его можно повысить пожарным насосом.




Литература



1. Григорьев О.П. и др. Тиристоры. Справочник.  М.: Радио и связь, 1990

2. Григорьев О.П. и др. Диоды. Справочник.  М.: Радио и связь, 1990

3. Дубровский В.В. и др.. Резисторы. Справочник. М.: Радио и связь, 1991

4. Зимин Е.Н., Преображенский В. И., Чувашов И.И. Электрооборудование промышленных предприятий и установок.  М.: Энергоиздат, 1981

5. Справочная книга для проектирования электрического освещения. / Под ред. Г.М. Кнорринга. Л., Энергия, 1976

6. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.  М.: Энергоатомиздат, 1991

7. Справочник по электрическим машинам: В двух томах / Под общей ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Том 1  М.: Энергоиздат, 1988

8. Справочник технолога  машиностроителя. В 2х Т.2. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4е изд., переработан и дополнен. М.:Машиностроение, 1986

9. Стоколов В.Е. и др. Электрооборудование кузнечнопресовых машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1981