Модернизация оборудования продольношлифовального станка 3Б722

5fan_ru_modernizaciya-elektrooborudovaniya-prodolnoshlifovalnogo-stanka-modeli-3b722.doc

Металлорежущие станки являются распространенными машинами предназначенными для механической обработки заготовок из металла режущими инструментами. Путем снятия стружки заготовке придаются требуемая форма размеры и чистота поверхности. На электромашиностроительных заводах механическая обработка занимает значительное место в общем процессе изготовления электрической машины в условиях крупносерийного и массового производства.
Шлифовальные станки применяются для чистовой обработки деталей шлифовальными абразивными кругами снимающими с поверхности детали тонкий слой металла. На шлифовальных станках можно обрабатывать плоские цилиндрические наружные и внутренние поверхности шлифовать зубья шестерен затачивать различные инструменты и т. д. Шлифовальные станки получили широкое распространение во всех отраслях промышленности. С внедрением в практику новых методов получения заготовок с малыми припусками (ковка в штампах литье в формы под давлением и др.) появилась возможность обрабатывать такие заготовки сразу шлифованием минуя обработку на других металлорежущих станках.
Ускорение научно-технического прогресса возможно путем широкого внедрения в промышленность передовой техники прогрессивных технологических процессов а так же путем разработки нового оборудования.
В экономической части проекта приводиться расчет единовременных капитальных вложений годовых текущих затрат и затрат на разработку электрооборудования.
1 Техническая характеристика продольношлифовального станка
1.1 Технологическое назначение
Станок 3Б7222 продольношлифовальный с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем предназначен для шлифования плоскостей различных деталей периферией круга как в индивидуальном так и в крупносерийном производстве.
Шлифуемые детали в зависимости от материала формы и размеров могут закрепляться или на электромагнитной плите или непосредственно на рабочей поверхности стола или в специальных приспособлениях.
1.2 Краткое описание принципа работы кинематической схемы
Главное движение в станке — вращение шлифовального круга электродвигателем М1 продольная подача — прямолинейное возвратно-поступательное движение стола с заготовкой осуществляется от электродвигателя М2. Вертикальная подача сообщается электродвигателем М6 шлифовальной бабке с шлифовальным кругом. Шлифовальный круг крепят на шпинделе шлифовальной бабки. Обрабатываемую деталь устанавливают на столе станка. В процессе работы стол получает прямолинейное возвратно-поступательное движение а шлифовальный круг — вращательное. Если ширина обрабатываемой детали больше ширины круга то столу сообщается периодическая продольная подача после каждого одинарного или двойного хода стола. Шпиндельной бабке сообщается также вертикальная и поперечная подача для снятия необходимого припуска. Обрабатываемая деталь крепится с помощью электромагнитов YA1 и YA2 встроенных в корпус стола.
Кинематическая схема станка представлена на рисунке 1.
Работа вертикальной подачи шлифовальной бабки осуществляется в ручном и автоматическом режимах а так же при ускоренном перемещении.
–движение от маховика 35 передаётся через шестерни 2322 муфту 21 коническую пару шестерён 20 19 на гайку 18 связанную с ходовым винтом IX. Так как гайка зафиксирована от вертикального перемещения то при её вращении винт IX будет перемещаться в осевом направлении и передвигать каретку со шлифовальной бабкой.
При автоматической подаче:
– в момент реверса шлифовальной бабки масло подаётся в ту или иную полость цилиндра механизма подачи 46 и перемещает плунжер-рейку 47. Плунжер-рейка через шестерню 48 вращает кривошип 45 который через шатун 44 поворачивает на угол 40-50 градусов рычаг 43 с сидящей на нём собачкой 37. Собачка поворачивает храповик 25 соединённый с маховиком 35. Далее движение передаётся к винту. Регулирование величины автоматической подачи осуществляется поворотом перекрышки 24 в результате чего собачка может поворачивать храповик на всём пути своего движения или на части его. Изменение положения перекрышки осуществляется от рукоятки 30 через шестерни 28 27 29 26 и зубчатый сектор нарезанный на перекрышке. Для автоматического прекращения подачи после снятия установленного припуска служит сектор 31 закреплённый на лимбе 36. При этом он входит в зону качения собачки которая начинает скользить по нему не задевая зубьев храповика. При работе вручную до «жёсткого упора» рукояткой 39 подводится жёсткий упор 38 закреплённый на лимбе 32. Лимб связан с маховиком посредством зубчатого фиксатора 33 включение которого производится нажатием кнопки 34.
При ускоренном перемещении:
– ускоренное установочное перемещение подготавливается поворотом рукоятки 41. При этом при помощи винтовой канавки на валу XV рычагом 49 шестерня 22 выводится из зацепления с шестерней 23 маховиком 35 отключается от цепи подачи. Одновременно кулачок 40 нажимает на конечный выключатель 42 который разблокирует кнопочную станцию пуска электродвигателя механизма ускоренного перемещения M6. При включении электродвигателя M6 движение от вала передаётся бесшумной цепью через звёздочки 5253шестерни 5051 на винт IX по рассмотренной ранее схеме. При этом шлифовальная бабка перемещается вверх и вниз. Коэффициент механической передачи при максимальной подаче шлифовальной бабки равен 25.
Для станков средней мощности применяют нерегулируемый короткозамкнутый двигатель с диапазоном скоростей от 1000-1500 обмин.
Работа поперечной подачи шлифовальной бабки осуществляется в ручном и автоматическом режиме:
– от маховика 12 через червячную передачу (червяк 5- шестерня 4) вращение передаётся реечной шестерне 2 которая находится в зацеплении с рейкой 1 укреплённой на шлифовальной бабке. Для того чтобы при гидравлическом перемещении шлифовальной бабки от цилиндра не произошла поломка передачи червяк 5 выводится из зацепления с шестерней 4 путём поворота рукоятки 11. При этом эксцентриковая гильза кулачком 6 и рычагом 3 осуществляет блокировку исключая перемещение шлифовальной бабки от гидроцилиндра при включённом червяке.
–при поперечном перемещении шлифовальной бабки от гидроцилиндра палец 17 укреплённый на корпусе бабки скользит по спиральному пазу вала III
заставляя его вращаться. Далее через шестерни 16 и 15 приводится во вращение диск с переставляемыми упорами 13. Диск с упорами при максимальном поперечном расходе шлифовальной бабки делает почти полный оборот и упоры воздействуя на реверсивную рукоятку 14 поворачивают её вместе с валиком и сидящим на нём рычагом 9.Рычаг одним из своих пальцев воздействует поочерёдно на конечные выключатели 7 и 10 которые дают команду на вертикальную автоматическую подачу а другим пальцем переключает рычаг 8 связанный с реверсивным золотником гидрокоробки реверса шлифовальной бабки. Рукояткой 14 можно произвести также и ручной реверс шлифовальной бабки.
Шпиндель шлифовального круга получает вращательное движение через муфту от электродвигателя М1.
Рисунок1- Кинематическая схема продольношлифовального станка 3Б722
1.3 Основные технические параметры
Основные технические параметры продольношлифовального станка модели 3Б722 приведены в таблице 1.
Таблица 1-Техническая характеристика продольношлифовального станка 3Б722
Наименование параметра
Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола мм:
Наибольшие размеры устанавливаемых изделий мм:
- высота (от зеркала стола)
Наибольшие размеры обрабатываемых поверхностей мм:
Размеры рабочей поверхности стола мм:
Размеры рабочей поверхности электромагнитной плиты мм:
Продольное гидравлическое перемещение стола мм:
Пределы скоростей продольного перемещения стола (регулирование ступенчатое) ммин
Размеры шлифовального круга мм:
Максимальная сила резания Н
Максимальная частота вращения шпинделя обмин
Пределы скоростей непрерывного поперечного перемещения
шлифовальной бабки (регулирование ступенчатое) ммин
Максимальная сила подачи шлифовальной бабки Н
Максимальная подача шлифовальной бабки мммин
Пределы прерывистой поперечной подачи шлифовальной бабки за каждый ход стола (регулирование ступенчатое) мм
Вертикальное ручное перемещение шлифовальной бабки мм:
Продолжение таблицы 1
Вертикальное автоматическое перемещение шлифовальной
Рабочее давление гидросистемы кгссм:
Давление смазки направляющих станины кгссм
Давление смазки подшипников шпинделя кгссм
Характеристика цилиндра стола мм:
- внутренний диаметр цилиндра
Характеристика цилиндра шлифовальной бабки мм:
Габаритные размеры мм:
1.4 Условия эксплуатации электрооборудования
Надежность любого электрооборудования и аппаратуры автоматики существенным образом зависит от условий эксплуатации. Условия эксплуатации в производственных помещениях характеризуются климатическими и электромеханическими воздействиями режимами работы и отсутствием рационального технического обслуживания.
К климатическим воздействиям относятся температура влажность запыленность и загазованность окружающего воздуха атмосферное давление интенсивность дождя выпадение росы и инея скорость движения воздушной струи ночные и дневные перепады температуры.
К электромеханическим воздействиям относятся вибрационные и ударные нагрузки при работе и перемещениях колебаниях частоты и напряжения питания.
Повышенная температура вызывает перегрев электрооборудования ускоряет старение изоляции смазочных материалов и уплотнителей. Наоборот пониженная температура снижает прочности пластмасс резины металла. Колебания температуры приводят к деформациям и заклиниванию подвижных элементов нарушению теплообмена снижению прочности паяных соединений.
Повышенная влажность вызывает коррозию металлов рост плесневых грибков снижает диэлектрические свойства изоляции.
Повышенная запыленность и наличие агрессивных газов приводят к загрязнению смазки снижают поверхностное сопротивление и вызывают коррозию изоляционных материалов. Наличие в атмосфере углекислого газа окислов серы и азоты а также высокая влажность приводят к образованию кислотных вод и капель конденсата что также увеличивает скорость коррозии материалов является одной из причин короткого замыкания токоведущих частей.
Продольношлифовальный станок находится в помещении с нормальными условиями труда. Относительная влажность помещения составляет . Температура воздуха - в теплый период года и - в холодный и переходный периоды года. Запыленность воздушной среды 3мгм. Производственный уровень шума составляет 80дБ.
1.5 Технические требования к электроприводу и схеме управления
Электроприводы должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта и ТУ на электроприводы конкретных типов по рабочим чертежам утвержденным в установленном порядке. Электроприводы работающие в специальных средах должны изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ 24682.
Питание внутренних систем электроприводов должно предусматриваться от трехфазного напряжения переменного тока 380 или 660 В частотой 50 (60) Гц а также от постоянного тока 220 В.
Работа электропривода не должна приводить к отклонению качества электроэнергии питающей сети от требований ГОСТ 13109.
Электроприводы должны обеспечивать нормальную безаварийную работу с сохранением номинальной мощности при:
- отклонениях напряжения питающей сети от номинального значения до ±10 %;
- отклонениях напряжения питания внутренних систем от +10 до -15 %;
- отклонениях частоты питающей сети до ±25 %
- одновременном отклонении напряжения до ±10 % и частоты до ±25 % при условии что при работе с повышенным напряжением и пониженной частотой или с пониженным напряжением и повышенной частотой сумма абсолютных значений отклонений напряжения и частоты не превышает 10 %.
Электроприводы должны сохранять работоспособность (без поддержания нормируемых параметров) при кратковременном (до 60 с) снижении напряжения питания до 80 % номинального значения при номинальной частоте сети и номинальной нагрузке двигателя. По согласованию с заказчиком допускается снижение напряжения питания до 75 % номинального значения.
Электроприводы должны обеспечивать необходимую точность и плавность регулирования в заданном диапазоне частоты вращения если этого требует технологический процесс.
Во всех случаях помимо полного удовлетворения требований предъявляемых к системе управления каждая схема должна обеспечивать высокую надежность простоту и экономичность четкость действий при аварийных режимах удобство оперативной работы эксплуатации четкость оформления.
Релейно-контактные схемы необходимо составлять с учетом минимальной загрузки контактов реле контакторов путевых выключателей и т. д. применяя для снижения коммутируемой ими мощности усилительные устройства: электромагнитные полупроводниковые усилители и др.
Для повышения надежности работы схемы нужно выбрать наиболее простой вариант имеющий наименьшее количество органов управления аппаратов и контактов. Для этой цели следует например применять общие аппараты защиты для электродвигателей не работающих одновременно а также осуществлять управление вспомогательными приводами от аппаратов главного привода если они работают одновременно.
Цепи управления в сложных схемах следует присоединять к сети через трансформатор понижающий напряжение до 110 В. Это исключает электрическую связь силовых цепей с цепями управления и устраняет возможность ложных срабатываний релейно-контактных аппаратов при замыканиях на землю в цепях их катушек. Относительно простые схемы электрического управления допускается присоединять непосредственно к питающей сети.
Подача напряжения на силовые цепи и цепи управления должна производиться посредством вводного пакетного выключателя или автоматического выключателя. При применении на металлорежущих станках или других машинах только двигателей постоянного тока в схеме управления следует использовать также аппаратуру постоянного тока.
Различные контакты одного и того же электромагнитного аппарата (контактора реле командоконтроллера путевого выключателя и др.) рекомендуется по возможности подключать к одному полюсу или фазе сети. Это позволяет осуществить более надежную работу аппаратов (отсутствует вероятность пробоя и замыкания по поверхности изоляции между контактами). Из этого правила следует что один вывод катушки всех электрических аппаратов по возможности нужно подключать к одному полюсу цепи управления.
Для обеспечения надежной работы электрооборудования должны быть предусмотрены средства электрической защиты и блокировки. Электрические машины и аппараты защищаются от возможных коротких замыканий и недопустимых перегрузок. В схемах управления электроприводами станков обязательна нулевая защита для устранения возможности самозапуска электродвигателей при снятии и последующей подаче напряжения питания.
Электрическая схема должна быть построена так чтобы при перегорании предохранителей обрыве цепей катушек приваривании контактов не возникало аварийных режимов работы электропривода. Кроме того схемы управления должны иметь блокировочные связи для предотвращения аварийных режимов при ошибочных действиях оператора а также для обеспечения заданной последовательности операций.
В сложных схемах управления необходимо предусмотреть сигнализацию и электроизмерительные приборы позволяющие оператору (станочнику крановщику) наблюдать за режимом работы электроприводов. Сигнальные лампы обычно включаются на пониженное напряжение: 6 12 24 или 48 В.
Схема должна обеспечивать оптимальные условия для работы оперативного персонала. Это требование предусматривает упрощение операций производимых обслуживающим персоналом при управлении; сокращение числа органов управления; возможность простого и быстрого выбора необходимого режима работы; переход с автоматического управления на ручное и обратно; снятие и введение блокировочных связей и зависимостей и т. д.
Схема должна быть спроектирована так чтобы ее эксплуатация в производственных условиях была предельно простой требовала минимум затрат и внимания эксплуатационного персонала обеспечивала возможность проведения ремонтных и наладочных работ с соблюдением необходимых мер безопасности.
1.6 Постановка задачи проектирования
Модернизировать электрооборудование силовой схемы станка и схемы управления согласно технической характеристики станка учитывая условия эксплуатации и технические требования предъявляемые к силовой части электропривода и схеме управления.
2 Модернизация схемы электрической принципиальной силовой части
электрооборудования станка
2.1 Выбор и обоснование систем электропривода
Обработка изделий на металлорежущих станках должна производиться при так называемой экономически выгодной скорости резанья отвечающей наилучшему использованию режущего инструмента и станка. Станок работая при этом с соответствующей подачей и глубиной резанья должен обеспечивать наибольшею производительность при высоком качестве обработки. Экономически выгодная скорость резанья как упоминалось зависит от твердости обрабатываемого материала свойств материала и геометрических параметров режущего инструмента а так же характера обработки. Один и тот же станок особенно универсальный предназначен для обработки деталей разных параметров и из различных материалов при этом могут быть использованы и различные инструменты.
Почти во всех шлифовальных станках в качестве главного привода используются нерегулируемые асинхронные привода. Исходя из этого на данном продольношлифовальном станке в качестве главного привода будем использовать нерегулируемый короткозамкнутый асинхронный двигатель.
Для механизмов продольной подачи стола в станках небольших и средних размеров часто применяются гидравлические системы. Исходя из этого для привода магнитного сепаратора насоса смазки насоса гидравлики насоса охлаждающей жидкости применяем нерегулируемые привода с асинхронными короткозамкнутыми двигателями.
Для механизмов вертикальной подачи шлифовальной бабки в станках небольших и средних размеров используются нерегулируемые асинхронные привода. Опираясь на это на данном продольношлифовальном станке в качестве привода механизма вертикальной подачи будем использовать нерегулируемый короткозамкнутый асинхронный двигатель.
2.2 Расчет мощности и выбор приводных электродвигателей
Выбор электродвигателей для электрических приводов производится согласно расчетам по характеристическим таблицам справочников по следующим параметрам:
- номинальная мощность двигателя;
- скорость вращения двигателя;
- величина и вид питающего напряжения и др;
- по исполнению и климатическим условиям.
Данный станок находиться в закрытом помещении с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше чем на открытом воздухе. Исходя из этих условий выбираем электроприводы со степенью защиты IP20 (оболочка таких аппаратов предохраняет от случайного соприкосновения к токоведущим или подвижным частям или от проникновения внутрь аппарата посторонних предметов) и климатическими условиями У3(с умеренным климатом). Исполнение двигателей обычно фланцевое.
Продольношлифовальный станок относятся к группе станков с главным вращательным движением.
Мощность на валу главного электродвигателя М1 соответствующая мощности резания определяется по формуле
где Fp – максимальная сила резания Н;
Uп – скорость резания мс;
– КПД механической передачи;
Коэффициент механической передачи при максимальной частоте вращения шпинделя равен 1 т.к. двигатель главного привода находится на одном валу со шлифовальным кругом.
Частота вращения ротора рассчитывается исходя из механической передачи и необходимой частоты вращения шпинделя по формуле
где iм.п.– коэффициент механической передачи при максимальной
частоте вращения шпинделя;
nмах.шп. – максимальная частота вращения шпинделя обмин;
nмах.шп.=1460 обмин.
Привод главного движения будет осуществляться от асинхронного трехфазного электродвигателя промышленной серии АИР выполненной для питающего напряжения 380 В. Исходя из таблицы номиналов мощностей выбираем электродвигатель типа АИР132М2У3 его технические характеристики представлены в таблице 2.
Рассчитываем ток электродвигателя главного движения по формуле
где Рном – номинальная мощность электродвигателя главного
Uсети – номинальное напряжение питающей сети В;
сosφ – коэффициент мощности;
– коэффициент полезного действия.
Выбор мощности электродвигателя М6 привода ускоренного перемещения шлифовальной бабки рассчитывается по следующей формуле
где Fп – максимальная сила подачи шлифовальной бабки Н;
Максимальная скорость вращения двигателя вычисляется по формуле
где iм.п – коэффициент механической передачи при максимальной
подаче шлифовальной бабки;
t – максимальная подача шлифовальной бабки мммин;
tвш – шаг винта ммоб;
Привод перемещения шлифовальной бабки будет осуществляться от асинхронного трехфазного электродвигателя промышленной серии АИР выполненной для питающего напряжения 380 В. Исходя из таблицы номиналов мощностей выбираем электродвигатель типа АИР80А4У3 его технические характеристики представлены в таблице 2.
Рассчитываем ток электродвигателя привода перемещения шлифовальной бабки по следующей формуле
Вспомогательные приводы станка: приводы насосов охлаждения смазки гидросистемы и магнитного сепаратора осуществляются от отдельных асинхронных электродвигателей.
Выбор насоса охлаждающей жидкости М4 осуществляется согласно зависимости механических характеристик охлаждающей жидкости и необходимых параметров ее подачи. Мощность рассчитывается по следующей формуле
где К коэффициент запаса мощности;
γ. плотность перекачиваемой жидкости кГм3;
Q производительность насоса м3с ;
Согласно рассчитанной мощности выбираем электродвигатель для насоса серии АИР который рассчитан на мощность 015 кВт частоту вращения 2800 обмин и напряжение питания 380 В. Исходя из таблицы номиналов мощностей выбираем электродвигатель типа АИР56А2У3 его технические характеристики представлены в таблице 2.
Рассчитываем ток электродвигателя насоса охлаждения по следующей формуле
Привод насоса гидравлики М2 рассчитывается аналогично и будет осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя промышленной серии АИР с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР132S6У3 его технические характеристики представлены в таблице 2.
Рассчитываем ток электродвигателя насоса гидравлики по следующей формуле
Привод насоса смазки М3 рассчитывается аналогично и будет осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя промышленной серии АИР с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР56А4У3 его технические характеристики представлены в таблице 2.
Рассчитываем ток электродвигателя насоса смазки по следующей формуле
Привод барабана магнитного сепаратора М5 рассчитывается аналогично и будет осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя промышленной серии АИР с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР56А4У3 его технические характеристики представлены в таблице 2.
Рассчитываем ток электродвигателя барабана магнитного сепаратора по следующей формуле
Таблица 2 - Технические характеристики двигателей серии АИР
3 Модернизация схемы электрической принципиальной системы
3.1 Обоснование и выбор элементной базы схемы электроавтоматики
В настоящее время в промышленности в качестве элементной базы станка используют релейно-контактные и бесконтактные системы управления а также программируемые микроконтроллеры.
Наиболее широкое распространение в настоящее время имеют системы управления с жестким алгоритмом работы выполненные на базе релейно-контактной аппаратуры включающие в себя промежуточные реле реле с электромагнитным или электромеханическим фиксатором включенного положения реле времени и т.д. Каждое из этих устройств имеет возбуждающую катушку и исполнительные контакты.
Недостатками такой системы являются большие габаритные размеры малое быстродействие низкая надежность. Относительно низкая надежность обусловлена наличием механически подвижных механизмов.
Диагностика неисправностей релейных аппаратов облегчена наглядностью работы каждого электрического аппарата. Замена реле в случае поломки технологически проста и не требует высококвалифицированных рабочих. Релейно-контактная аппаратура отличается относительно простым устройством высокой степенью защиты от электрических и магнитных помех. Стоимость проектирования монтажа наладки и эксплуатации релейных систем управления зависит от числа использованных реле.
Бесконтактные системы управления базируются на использовании малогабаритных много функциональных логических элементов выполненных на базе интегральных микросхем. Как и релейно-контакторная система бесконтактная имеет жесткий алгоритм работы любые изменения алгоритма потребуют замены или внедрения новых логических элементов. Они находят более широкое применение при автоматизации высокопроизводительного оборудования работающего с очень малыми временами цикла.
К недостаткам бесконтактных систем управления относятся сложность высокая стоимость проектирования изготовления и обслуживания низкая помехозащищенность не наглядность состояния элементов схемы низкий уровень электрических сигналов.
Наиболее перспективные направления совершенствования систем управления базируются на внедрении программируемой электронной управляющей вычислительной техникой и ориентируется и ориентируется на использование управляющих вычислительных машин (УВМ).
Особенностью этих систем является их способность к работе в реальном масштабе времени т.е. в непосредственном взаимодействии с управляемым объектом который с этой целью подключается у УВМ соответствующими каналами связи. Действие УВМ обеспечивается программой которая представляет собой набор инструкций по которой в замкнутой циклической последовательности производятся вычисления уравнений алгоритма работы. В связи с этим УВМ как всякая программируемая система управления обладает высокой степенью унификации а также высокой гибкостью. Любые изменения алгоритма сопряжены лишь с необходимостью корректировки управляющей программы без производства каких либо монтажных работ. УВМ отличается высокой надежностью возможностью изменения алгоритма быстродействием и защищенностью от воздействия окружающей среды.
Недостатками является сложность диагностики которая требует высококвалифицированных кадров.
Исходя из технических характеристик станка нам не требуется изменение алгоритма работы следовательно для реализации системы управления мы применим релейно-контактную схему которая проста в эксплуатации и обслуживании и не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала.
3.2 Выбор рода тока величины напряжения цепей управления
Для питания силовой части станка применяется переменный ток.
На промышленных предприятиях наиболее широко применяется четырехпроводная система трехфазного переменного тока напряжением 380 В с глухим заземлением нейтрали поэтому применяем данное напряжение для питания силовой части схемы.
Питание схемы автоматики станка имеет ряд специфических особенностей:
стандарт безопасности труда ГОСТ12.20.09–75 регламентирует при наличии в цепях управления пятнадцати и боле контактов или пяти и более катушек электромагнитных аппаратов применение напряжения 24 48 110 и 220 В постоянного тока и 24 48 110 В переменного;
для местного стационарного освещения используется напряжение не выше 42 В для ламп накаливания;
источник питания системы должен иметь достаточную мощность и обеспечивать требуемое напряжение у электроприемников;
для получения пониженных напряжений необходимо применять понижающие трансформаторы при необходимости – специальные стабилизированные источники питания применять резисторы делителей напряжения автотрансформаторы с непосредственным питанием от сети запрещается.
Учитывая перечисленные требования принимается для питания электроавтоматики станка напряжение 110 В переменного тока для питания электромагнитной плиты напряжение 110 В постоянного тока и для местного освещения 24 В переменного тока.
3.3 Описание работы схемы электрической принципиальной
Схема электрическая принципиальная ДП ЭП.00.00.000 ЭЗ выполнена в соответствии со стандартом и является основной схемой проекта электрооборудования производственного механизма. Она дает общее представление об электрооборудовании данного механизма отражает работу системы автоматического управления механизмом служит источником для составления схем соединений и подключений разработки конструктивных узлов и оформления перечня элементов. По принципиальной схеме осуществляется проверка правильности электрических соединений: при монтаже и наладке электрооборудования. От качества разработки принципиальной схемы зависит четкость работы производственного механизма его производительность и надежность в эксплуатации.
Поворотом рукоятки пакетного выключателя QF1 в положение «Включено» включается цепь питания станка.
Для подготовки схемы к работе необходимо включить выключатели QF2 QF3 QF4 QF5 в положение «Включено».
Включение насоса смазки шпинделя насоса охлаждения жидкости и барабана магнитного сепаратора осуществляется следующим образом:
– при нажатии на кнопку SB3 подаётся напряжение на катушку пускателя KM3 по цепи 40-46-47 который своим контактом 46-47 становится на самопитание и включает электродвигатель М3 насоса смазки шпинделя электродвигатель М4 насоса охлаждения жидкости и электродвигатель М5 барабана магнитного сепаратора. При достижении нормального давления масла срабатывает переключатель давления SP1 который своим контактом 47-48 подготавливает к включению цепь пускателя КМ1 и подаёт напряжение на пускатель КМ4 который своим контактом 15-16 становится на самопитание после чего загорается сигнальная лампа HL2 «Смазка».
Включение вращения шлифовального круга осуществляется следующим образом:
– включение вращения шлифовального круга производится нажатием на кнопку SB4. При этом включается цепь пускателя КМ1 который своим контактом 48-49 становится на самопитание и включает электродвигатель М1.
Включение и выключение электромагнитной плиты осуществляется следующим образом:
– станок оборудован магнитной плитой для удержания деталей из магнитных материалов в процессе шлифования. Работать можно и без магнитной плиты. Для выбора рода работ на пульте установлен переключатель SA1 «Работа с плитой» – «Без плиты». Поворотом рукоятки этого переключателя в положение «Работа с плитой» подготавливается к включению цепь питания электромагнитной плиты. Поворотом рукоятки переключателя SA3 в положение «Включено» на магнитную плиту подаётся напряжение так как срабатывает токовое реле КА катушка которого включена последовательно с магнитной плитой. Токовое реле КА своим контактом 40-50 подготавливает к включению цепь пускателя КМ2 а вторым контактом 15-19 включает сигнальную лампу HL1 «Плита включена». Для снятия изделий с магнитной плиты необходимо рукоятку переключателя SA3 перевести в положение «Размагничено» и отпустить. Под действием пружины рукоятка возвратится в нулевое положение. В нулевом положении плита отключенная от выпрямителя шунтируется сопротивлением R. Токовое реле КА выключается отключая сигнальную лампу HL1 а контакт 40-50 размыкается. В положении рукоятки переключателя SA3 «Размагничено» в катушках электромагнитной плиты протекает ток обратного направления пониженной силы из-за наличия в цепи части сопротивления R. Кратковременный импульс тока обратной полярности необходим для размагничивания магнитной плиты и частично шлифуемых деталей.
Включение гидравлики осуществляется следующим образом:
– при замкнутом контакте токового реле КА в цепи 40-50 и нажатии на кнопку SB6 подаётся напряжение на катушку пускателя КМ2 который контактом 51-52 становится на самопитание и включает электродвигатель М2 насоса гидравлики а контактом 40-60 подготавливает к включению цепь питания электромагнитов YA1 и YA2. Включение гидравлики без включения магнитной плиты возможно только в положении переключателя SA1 «Работа без плиты». В положении переключателя SA1 «Работа с плитой» включение гидравлики возможно только после включения магнитной плиты переключателем SA3.
Включение автоматической вертикальной подачи осуществляется следующим образом:
– поворотом переключателя SA4 в положение «Подача включена» включается цепь питания электромагнитов YA1 и YA2 в зависимости от того какой из конечных выключателей SQ1 или SQ2 будет нажат.
Ускоренный подъём и опускание шлифовальной бабки осуществляется следующим образом:
– ускоренное перемещение шлифовальной бабки «Вверх» или «Вниз» возможно только при разомкнутых шестернях механизма вертикальной подачи. Поворотом рукоятки подготовки включения ускоренного вертикального перемещения шлифовальной бабки эксцентрик замыкает контакт 40-64 конечного выключателя SQ3. Затем нажатием на кнопку SB6 или SB5 производим включение пускателей КМ5 или КМ6. Пускатели КМ5 и КМ6 включают вращение электродвигателя М6 в необходимую сторону.
Поворотом рукоятки переключателя SA2 производится включение и выключение лампы местного освещения EL1.
На станке предусмотрены следующие блокировки:
блокировка включения электродвигателя шлифовальной бабки обеспечивает включение электродвигателя шлифовальной бабки только в случае заполнения полости подшипника смазкой. При отсутствии смазки контакт переключателя давления смазки 47-48 разомкнут а следовательно разорвана цепь питания пускателя КМ1.
блокировка движения стола предназначена для выключения электродвигателя М2 гидроустановки при исчезновении тока в катушках магнитной плиты (обрыв провода перегорания плавкой вставки в выпрямителе и т. д.). При этом токовое реле КА отключится и своим контактом 40-50 разорвёт цепь питания пускателя КМ2. Электродвигатель М2 отключится и стол станка остановится.
блокировка включения электродвигателя ускоренного перемещения предназначена для предохранения от одновременного включения электродвигателя ускоренных перемещений и механизма вертикальной подачи а также предохраняет маховик вертикальной подачи от быстрого вращения при ускоренных перемещениях. При повороте рукоятки в положение ускоренных перемещений эксцентрик сидящий на одной оси с рукояткой замыкает контакт 40-64 конечного выключателя SQ3 при этом шестерни механизма вертикальной подачи выводятся из зацепления.
– блокировка крайнего верхнего положения шлифовальной бабки предназначена для предохранения от повреждений в кинематической цепи вертикальных подач. В крайнем верхнем положении упирается в конечный выключатель SQ4 который разрывает цепь пускателя КМ6 в точках 66-67 что не позволит включить электродвигатель М6 в сторону соответствующую подъёму.
3.4 Расчет и выбор электроконтактной аппаратуры
После определения типа источников питания производится выбор электроаппаратуры схемы управления.
При выборе аппаратуры управления и защиты руководствуемся следующими требованиями:
напряжение и номинальный ток аппаратуры должен соответствовать напряжению и допустимому длительному току цепи. Номинальные токи аппаратуры защиты выбирают по возможности наименьшими по расчетным токам отдельных приемников аппаратура защиты не должна отключать цепь при кратковременных нагрузках (при пуске электродвигателей);
аппаратура управления должна без повреждений включать пусковой ток элетроприемников и отключать полный рабочий ток без разрушения допускать отключение пускового тока;
при коротких замыканиях по возможности должна быть обеспечена селективность работы защитной аппаратуры с ниже- и вышестоящей защитной и коммутационной аппаратурой;
аппаратура защиты по своей отключающей способности должна соответствовать токам короткого замыкания в начале защищаемого участка отключение электроприемника производиться с наименьшим временем;
аппараты защиты должны обеспечивать надежное отключение одно- и многофазных коротких замыканий в сетях с глухо-заземленной нейтралью;
– аппараты должны выбираться по соответствующим климатическим условиям У3 УХЛ3.
Магнитные пускатели выполняют функции аппаратов дистанционного управления электродвигателями различных исполнительных механизмов а также другими электроприёмниками. Кроме того магнитные пускатели могут выполнять функции защиты от перегрузки и понижения напряжения.
Магнитные пускатели выбираются по следующим условиям:
- по номинальному напряжению сети
где Uном – номинальное напряжение катушки аппарата В.
- по номинальному току нагрузки
Iном ≥ Iном. нагр (13)
где Iном – номинальный ток аппарата А.
- по номинальному напряжению контактов аппарата
Uном. конт ≥ Uсети (14)
Выбор магнитного пускателя производится на примере КМ1 предназначенного для подключения питающей сети к электроприводу шлифовального круга М1:
- номинальное напряжение катушки аппарата
- номинальный ток аппарата
- по номинальному напряжению контактов в силовой цепи
- по номинальному напряжению контактов в цепи управления
Исходя из полученных данных выбираем магнитный пускатель для привода шлифовального круга типа ПМЛ 212УХЛ4. Выбор остальных магнитных пускателей производится аналогично. Технические характеристики магнитных пускателей приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Технические характеристики магнитных пускателей
контактной приставки
Автоматические выключатели используются в качестве защитных аппаратов от коротких замыканий и перегрузки а также для нечастых оперативных отключений электрических цепей при нормальных режимах работы.
Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:
Uном. авт ≥ Uсети (15)
где Uном. авт – номинальное напряжение автоматического
- по номинальному току нагрузки
Iном. расц ≥ Iном. нагр. (16)
где Iном. расц – номинальный ток теплового расцепителя А.
Выбор вводного автоматического выключателя QF1 для группы электродвигателей:
- номинальное напряжение автоматического выключателя
Uном. авт ≥ 380 В (17)
- номинальный ток автоматического выключателя
Iном. авт ≥Iдлит (18)
где Iном. авт – номинальный ток автоматического выключателя А.
- номинальный ток теплового расцепителя
При этом ток уставки составит:
Iуст ≥ 125 · (Iном. расц + (Iпуск. эд1 - Iном. эд1)) (20)
где Iном. расц - номинальный ток теплового расцепителя;
Iпуск. эд1 – пусковой ток электродвигателя;
Iном. эд1 – номинальный ток электродвигателя;
Кi – кратность пускового тока.
Iпуск. эд1 = Кi · Iном (21)
где Кi – кратность пускового тока.
Iпуск. эд1 = 75 · 211 = 1582 А
Полученные результаты подставляем в формулу и определяем ток уставки электромагнитного расцепителя
Iуст ≥ 125 · (375 + (1582 – 211)) = 2182 А (22)
Исходя из полученных данных выбираем автоматический выключатель типа АЕ2046М его технические характеристики указаны в таблице 4. Аналогично выбираем QF2 QF3 QF4 и QF5.
Таблица 4 - Технические характеристики автоматических выключателей
Обозначение по схеме
Расчетный ток магнитного расцепителя А
теплового расцепителя А
Расчетное напряжение В
Тепловые реле выбираются по номинальному току теплового элемента и номинальному току двигателя или длительному расчётному тока нагрузки. Для двигателей работающих в длительном режиме работ
Uном. реле ≥ Uсети (23)
Iном. реле ≥ Iном. дв. (24)
Рассчитываем и выбираем тепловое реле КК1 для электродвигателя насоса смазки:
- номинальное напряжение теплового реле
- номинальный ток реле
Исходя из полученных данных выбираем тепловое реле типа ТРН-10А технические данные реле указаны в таблице 6.
Аналогично выбираем тепловые реле для остальных двигателей. Технические характеристики тепловых реле приведены в таблице 5.
Таблица 5 – Техническая характеристика тепловых реле
Обозначение на схеме
Пределы регулирования Iном
Выбор тумблеров кнопок конечных выключателей производится по условиям:
– по номинальному напряжению сети
где – номинальное напряжение аппарата;
Uсети – номинальное напряжение сети.
– по длительному расчетному току цепи
где – номинальный ток аппарата;
– длительный расчетный ток цепи.
Произведем выбор на примере кнопочного выключателя SB4. Найдем напряжение контактов и максимальный ток
где Ркат – мощность удержания катушки реле Вт;
Uкат – напряжение питания катушки в цепи В.
Исходя из расчетов выбираем кнопочный выключатель КЕ011У3 с номинальным током 10А и номинальным напряжением контактов 110В.
Выбор переключателей тумблеров и путевых выключателей приведены в таблице 6.
Таблица 6 – Выбор переключателей тумблеров и путевых выключателей
Номинальное напряжение контактов В
Схемой станка предусмотрены следующие устройства световой сигнализации:
- две лампы в сигнальной арматуре АМЕ31122 расположенные на пульте управления ”Смазка ” и ” Плита включена ” имеют красный цвет плафона.
- для местного освещения применяется лампа накаливания МО 24-40 рассчитанная на напряжение 24 В и мощностью 40 Вт. Светильник местного освещения применяется типа НКСО1 х100.
Выбор трансформаторов производится по следующим параметрам:
- напряжение первичной обмотки;
- напряжение вторичных обмоток;
- по количеству вторичных обмоток;
- мощности выдаваемой трансформатором.
Трансформатор рассчитывается по следующим параметрам:
- мощность потребляемая электроприемниками
где S1 – мощность катушки магнитного пускателя ВA;
n1– число катушек магнитного пускателя;
S2 – мощность электромагнита ВА;
n2 – количество электромагнитов.
- мощность трансформатора учитывающей КПД
где Sпот – мощность потребляемая электроприёмниками ВA;
h = 085– к.п.д. трансформатора
По полученным данным выбираем трансформатор типа ОСМ-016 параметры которого приведены в таблице 7.
Аналогично рассчитываем трансформатор для питания электромагнитной плиты параметры которого приведены в таблице 7.
Таблица 7 – Технические характеристики трансформаторов
Выбор диодов ведется по следующим параметрам
- по обратному максимальному напряжению
где UH – напряжение нагрузки В.
-по допустимому току
где Iн – ток протекающий через нагрузку А.
По данным параметрам выбираются диоды VD1 VD4 типа Д215А с параметрами:
- обратное максимальное напряжение 200 В;
- максимально протекающий через диод ток 2 А.
Предохранители предназначены для защиты электроприёмников от коротких замыканий и перегрузок. Предохранители делятся на предохранители с большой тепловой инерцией и с малой тепловой инерцией. Первые способны выдерживать значительные кратковременные перегрузки вторые – нет.
Выбор предохранителей в цепях управления ведется по следующим параметрам:
номинальному напряжению сети;
номинальному току нагрузки.
Расчет предохранителей сводится к определению расчетного тока протекающего через вставку плавкую по следующей формуле
где Iрасч – расчетный ток цепи в которой находится предохранитель.
Выбор произведем на примере предохранителя FU4 предназначенного для защиты цепей питания лампы местного освещения.
Производим расчет вставки плавкой по формуле
где Рн – мощность нагрузки Вт ;
Uн – напряжение нагрузки В.
Исходя из расчетов выбираем предохранитель с плавкой вставкой 2 А.
Выбор остальных предохранителей производится аналогично. Результаты заносим в таблицу 8.
Таблица 8 – Выбор предохранителей.
Расчетный ток вставки
Номинальный ток вставки плавкой А
4 Разработка монтажа электрооборудования
4.1 Общие требования к монтажу
Нормативные документы регламентируют требования к электроустановкам которые необходимо выполнять при монтаже и наладке для обеспечения надёжной и безопасной работы электрооборудования для выполнения высококачественного электромонтажа. К электромонтажу предъявляются ряд требовании носящих общий и специфический характер:
– аккуратность и правильность производства отдельных монтажных операций;
– соответствие нормативным документам:
– безопасность обслуживания и доступ к электрическим аппаратам блокам машинам при их осмотре и ремонте:
– зажимы а также концы проводников должны иметь маркировку она должна быть прочной число маркированных знаков не должно превышать шести;
– сигнализирующие контрольно – измерительные и органы управления должны размещаться с учётом требования эргономики;
– необходимость обеспечения степени защиты электрооборудования от влияния климатических факторов от механических повреждений;
– демонтаж при транспортировке и повторный монтаж должен быть несложным;
– выполнение электромонтажа за наименьшее время и его минимальная стоимость.
Электрический монтаж может быть выполнен одним из следующих способов:
– панельным – одножильным проводом с раскладкой в виде плоского жгута;
– объёмный – пучками многожильных проводов связанных в жгуты;
– с прокладкой в коробах или клицах;
– свободный – хаотичный монтаж проводов между аппаратами и блоками;
– монтаж в металлорукавах.
4.2 Монтаж основного оборудования
Согласно ранее изложенному на станке применяются асинхронные короткозамкнутые двигатели серии АИР. При монтаже электродвигателей с целью удобства обслуживания и ремонта должны соблюдаться следующие условия:
– должен быть обеспечен свободный доступ к присоединительным клеммам крепёжным винтам и местам смазки. Присоединительные клеммы располагаются в закрытой коробке имеющей резьбовое отверстие или патрубок для ввода проводов:
– снятие двигателя и его установка не должны вызывать частичного или полного демонтажа механизмов станка;
– замена и изменение натяжения ремней должна быть простой.
При монтаже замеряется сопротивление изоляции обмоток. Электродвигатели устанавливаются непосредственно на механизмах станка применяются электродвигатели фланцевого исполнения.
4.3 Монтаж шкафов и пультов управления
Все электрические аппараты устанавливают на панелях управления. Допускается установка аппаратуры ручного управления сигнализации на боковых стенах и дверцах.
Аппараты должны устанавливаться на высоте 4000 мм от пола и выше. Ниже уровня 400 мм от пола допускается устанавливать устройства не требующие оперативного обслуживания (трансформаторы стабилизаторы шунты и т.п.).
Расположение аппаратов и их крепление должно обеспечивать: удобство безопасность обслуживания и доступность к внутреннему электрическому монтажу; удобство подключений внешних соединений; исключение возможности взаимного влияния (переброс электрической дуги передача механических воздействии вызывающих ложное срабатывание и разрегулеровку; взаимную индуктивность и паразитные электрические связи); доступ к контактным соединениям удобство ремонта и замены; возможность взаимозаменяемости однотипных аппаратов и устройств.
Электрические аппараты располагаем на панели следующим образом:
– аппараты защиты от токов короткого замыкания и коммутационные аппараты (предохранители автоматические выключатели магнитные пускатели) устанавливают в верхней зоне;
– аппараты и устройства требующие частых осмотров настройки и регулировки (электронные приборы микроконтроллер) располагаются в средней части. Желательна установка тепловых реле под соответствующими магнитными пускателями;
– массивные и габаритные аппараты размещают в нижней зоне;
– однотипные аппараты группируются в горизонтальные ряды в порядке возрастания их позиционных обозначений на принципиальной схеме слева на право и сверху вниз;
– клемные наборы для подключения проводов целесообразно устанавливать по боковым сторонам панели;
– вводной автомат устанавливают так что было возможно его свободное включение и отключение рукоятка ручного привода должна быть выведена наружу со стороны места оператора и расположена на высоте не выше 1800 мм и не ниже 600 мм.
Для дистанционного пуска асинхронных электродвигателей непосредственным подключением к сети служат магнитные пускатели.
Монтаж пускателей производится на ровной жёстко укреплённой плоскости. Допускаемой отклонение от вертикали составляет ±5о.
При монтаже пускателей необходимо:
– произвести осмотр пускателя убедится в исправности всех его частей;
– рабочие поверхности электромагнита контактора очистить от антикоррозийной смазки;
– присоединить провода к зажимам пускателя согласно электрической схемы затянув контактные винты. Для предохранения от самоотвинчивания винты снабжены пружинными шайбами.
Для отключения тока короткого замыкания и тока перегрузки применены автоматические выключатели. Монтаж автоматических выключателей выполнен с креплением автоматов на передней панели с передним соединением проводов и креплением автомата за панелью с задним присоединением проводов.
Рабочее положение автоматов – вертикальное с надписью “Вкл” и зажимами для присоединения проводов от источника тока – вверх.
Для защиты цепей станка от короткого замыкания применены предохранители. Их крепят на равной вертикальной плоскости. При монтаже предохранителя вывёртывается плавкая ставка и снимается крышка.
Основание предохранителя крепится на панели подключаются монтажные провода закрывается крышка плавкая вставка ввёртывается в предохранитель.
Для питания цепей управления электроавтоматики и лампы местного освещения применяется трансформатор.
Монтаж трансформатора осуществляется с проверкой:
– состояния контактных зажимов;
– наличия трещин и сколов на клеммных колодках;
– состояния цепи заземления;
– сопротивления изоляции обмоток.
Обязательным является заземление трансформатора медным проводом сечением не менее 15мм2 или алюминиевым сечением не менее 25 мм2. Рядом с винтом заземления должен быть нанесён знак заземления.
К монтажу кнопок предъявляются следующие требования:
– проверить целостность кнопки и соответствие её типа и исполнения требуемому;
– проверить и подтянуть винтовые соединения;
– проверить плавность перемещения подвижных частей;
– снять фронтальные кольца завинтить до упора гайку;
– установить кнопку с обратной стороны панели так чтобы выступ ориентирующего кольца попал в специальное отверстие в панели;
– завинтить фронтальное кольцо затянуть гайку;
– подключить провода.
4.4 Выбор элементов монтажа
С целью защиты проводников от механических повреждений и вредных воздействий машинного масла пыли и охлаждающей жидкости производится в стальных тонкостенных трубах. Чтобы очертания трассы проводки не ухудшали внешнего вида станка или машины трубы предварительно изгибают в соответствии с конфигурацией станин корпусов и т. п. Внутренний диаметр труб число изгибов и их радиусы должны обеспечивать свободное потягивание и замену проводов. Если необходимо иметь много изгибов то проводку осуществляют в металлорукавах или в толстостенных винилитовых трубках. Провода в трубах и рукавах должны быть целыми. Соединение проводов путем пайки или скрутки нe допускается. Соединение труб производится при помощи специальной герметичной арматуры: тройников угольников разветвительных коробок и др.
Ha каждые 7-10 проводов цепей управления прокладываемых в трубе или металлорукаве; добавляют один резервный провод. Ha общей схеме электрооборудования выходящие из трубы провода в случае их разветвления снабжают выносами с указанием их нумерации согласно принципиальной схеме и указывают число проводов их сечение расцветку и др.
Для монтажа провода к малоподвижным узлам и механизмам станка для прокладки проводов в нишах станины применяются металлорукава типа РЗ-Ц по ОТУ 22-218-ББ. Применение металлорукавов обусловлено сложностью профиля поверхности и влиянием на проводку окружающей среды (стружка эмульсия масло). Применяются металлорукава с защитным поливинилхлоридным слоем или заключённые в оболочку из поливинилхлоридной трубки что допускает монтаж в зонах с обильным поливом масла или охлаждающей жидкости. Для исключения повреждения проводов место выхода проводов из металлорукова необходимо заделать втулки.
Для монтажа проводов пульта используется жгутовый способ. Жгут прокладывают так чтобы во время эксплуатации был обеспечен свободный доступ к присоединительным винтам без отгибания жгута. Панель пульта для ремонта и осмотра должна свободно открываться поэтому жгут проводов изготавливаются с запасом по длине. Работа отходящего жгута при открывании должна происходить на скручивание а не на изгиб.
4.5 Расчет и выбор проводов
Электропроводки станков и машин выполняют проводами и кабелями преимущественно в полихлорвиниловой изоляции (например марок ПВ ПГВ и др.). Согласно общим техническим условиям для проводок станков и машин могут применяться медные провода сечением не менее 1 мм2 и лишь в цепях усилительных устройств разрешается применять непосредственно на станках и машинах провода сечением 075 мм2 а на панелях и в блоках – 05 и 035 мм2.
Электропроводка должна обеспечить надежность работы электрооборудования быть удобной в эксплуатации простой и технологичной при монтаже гармонично сливаться с производственным механизмом. По конструктивным признакам и особенностям монтажа различают три вида проводки: машинную на панелях и в блоках внешнюю.
Все концы проводов соединяющих зажимы отдельных аппаратов и машин при монтаже электрооборудования должны быть промаркированы в соответствии с нумерацией имеющейся на схемах соединений принципиальной и общей. Маркировка проводов производится с помощью бирок из пластмассы фибры или жести на которых ставят индекс провода. Бирки нa проводах закрепляются суровыми нитками. В некоторых случаях применение бирок оказывается неудобным. Тогда на концы проводов надевают кусочки хлорвиниловых трубок светлого цвета; которые должны плотно прилегать к изоляции провода. Ha трубках специальными чернилами наносят условные обозначения проводников.
Для удобства монтажа и облегчения нахождения неисправностей электрооборудования возникающих во время эксплуатации при выполнении машинной элекропроводки широко применяются разветвительные коробки в которых располагаются наборы зажимов.
К зажимам присоединяются с одной стороны провода идущие от электрических машин и аппаратов с другой уходящие к панелям управления расположенным в шкафах и нишах.
Проводка к узлам электрооборудования размещенным нa подвижных частях механизма выполняется гибкими проводами с полихлорвиниловой изоляцией которые прокладываются в металлорукаве резинотканевом рукаве или в эластичной пластиковой трубке. Подвод к электрооборудованию размещенному Ha вращающихся частях станков производится с помощью кольцевых токоподводов. Для крановых электроустановок машиностроительных заводов как правило применяют троллейный токоподвод.
Электропроводка на панелях шкафов и ниш выполняется в основном жестким проводом (марок ПВ ПР ПМВ) с медной жилой сечение которой выбирают по току нагрузки но не менее 10 мм2 для обеспечения достаточной механической прочности. Внешняя проводка выполняется в стальных трубах прокладываемых по полу или фундаменту станка или машины в специальных каналах закрываемых сверху съемными стальными щитами.
Ha автоматических станочных линиях электрооборудование -которых содержит большое количество различных машин аппаратов и органов контроля применяется верхняя разводка проводов в специальных секционированных коробах над станками. Короба крепятся на стойках или нa станинах станков с помощью кронштейнов. Провода к станкам от короба прокладываются в стальных трубах или металлорукавах.
К электрошкафу управления электроэнергию обычно подводят от цеховых шинных сборок - стальных полос заключенных в общий кожух из листовой стали укрепленный нa стенах на колоннах цеха или нa специальных стойках. В некоторых случаях схему станка или машины присоединяют к кабельной сети цеха открытой проводке по стенам или проводам уложенным в каналах в полу.
При выборе проводов необходимо учитывать следующие параметры:
нагрев током проводов и кабелей не достигал значений опасных для целостности их изоляции;
потеря напряжения и мощности в сети не превышала таких пределов при которых нарушается нормальная работа потребителей и эксплуатация становится экономически невыгодной;
беспечивалась безопасность для обслуживающего персонала.
Перед выполнением расчета проводов и кабелей необходимо их марку и способ прокладки учитывая характер помещения условия среды в которой они будут находиться и напряжение сети.
Выбор сечения проводов для станков производится по условию нагрева длительным расчетным током и по механической прочности и рассчитывается по следующей формуле
где Iдоп – длительный допустимый ток провода А;
Iр – расчетный ток нагрузки А;
К – поправочный коэффициент на условия прокладки.
Произведем выбор силового провода соединяющего вводной автоматический выключатель QF1 с питающей сетью:
Выбираем провод марки ПВ-3 сечением 40 мм2.
Для прокладки проводки используем металлорукав марки РЗ-Ц-Х-10.
Аналогично производим выбор остальных проводов. Результаты сводим в таблицу 9.
Таблица 9- Выбор сечения проводов
Цепь включения провода
Силовой провод соединяющий вводной автоматический выключатель QF1 с питающей сетью
Провод для цепей управления
Провод для цепей индикации
Провод питающий двигатель М1
Провод питающий двигатель М2
Провод питающий двигатель М3
Провод питающий двигатель М4
Провод питающий двигатель М5
Провод питающий двигатель М6
4.6 Разработка схемы электрической соединений
Схема соединений показывает соединение составных частей изделия и определяет провода жгуты и кабели которыми выполняются эти соединения а также места их присоединения. Схемы соединений являются основой производственной и эксплуатационной документации и содержат сведения необходимые для монтажа наладки и ремонта электрооборудования.
При проектировании автоматизированных электроприводов разрабатывают схемы соединений которые можно разделить на две группы:
- схемы электрические соединений отдельных узлов и устройств;
- схемы электрические соединений всех составных частей и устройств установки в целом.
Схемы соединений выполняются на основании принципиальных схем и сборочных чертежей электрооборудования.
Схема электрическая соединений шкафа представлена в графической части дипломного проекта на листе ДП ЭП.00.02.000 Э4.
4.7 Разработка сборочного чертежа размещения электрооборудования
На сборочном чертеже размещения электрооборудования должен быть изображен внешний вид станка выделены все элементы электрооборудования размещенные на нем показаны осветительные приборы шкафы пульты управления и элементы электропроводки. Габаритные размеры указываются как справочные. К сборочному чертежу должна быть разработана спецификация. Спецификация представлена в приложении ДП ЭП.00.00.000. Детали при сборке крепятся при помощи болтовых и винтовых соединений.
Сборочный чертеж представлен в графической части дипломного проекта на листе ДП ЭП.00.00.000 СБ.
4.8 Разработка схемы электрической подключения.
Схема электрическая подключения представлена в графической части дипломного проекта на листе ДП ЭП.00.00.000 Э5.
На схемах электрических подключении все элементы устройства изделия входящие в установку а также соединительные элементы (зажимы разъёмы) должны быть показаны таким образом чтобы имелось примерное представление об их действительном расположении.
На схеме рекомендуется выделять в виде прямоугольников или внешние очертаний составные части установки для чего следует применять сплошные тонкие линии. Около или внутри графических обозначений элементов и прямоугольников (внешних очертаний) обозначающих устройства допускается указывать его тип.
При изображении на схеме разъёмов допускается применять условные графические обозначения не показывающие отдельные контакты. В этом случае около изображения разъёма на поле схемы помещают таблицы с указанием подключения контактов.
Провода группы проводов жгуты и кабели показаны на схеме отдельными линиями. Толщина линий должна быть от 04 до 10 мм. Для упрощения начертания схемы отдельные провода идущие на схеме в одном направлении объединены общую линю. При подходе к контактам каждый провод изображен отдельной линией.
Вводные элементы через которые проходят провода (жгуты кабели) изображены в виде условных графических обозначений установленных с стандартах ЕСКД.
Провода жгуты кабели обозначены порядковыми номерами в пределах изделия. Применена сквозная нумерация всех проводов жгутов и кабелей.
Номера проводов на схеме проставлены около обоих концов изображений. Номера жгутов проставлены на полках линий – выносок около мест разветвления проводов. В схеме используются провода типа ПВ.
Электрооборудование установки содержит соединительные или разветвительные коробки они изображаются на схеме в виде контурных очертаний сплошными тонкими линиями групп внешних связей.
При разработке электрооборудования станка установку потребовалось определенное количество времени. Трудоемкость работ по разработке представлена в таблице 10.
Таблица 10 – Общая трудоемкость работ
Наименование этапов работ
заменяемых элементов
Ознакомление со схемой
Подготовка к работе
Установка электродвигателя
Установка автоматического
Установка магнитного пускателя
Установка теплового реле
Установка трансформатора
Установка предохранителя
Коммутация элементов
Проверка схемы (тестером)
Проверка сопротивления
изоляции (мегомметром)
При выполнении работ по установке электрооборудования были задействованы следующие материалы и комплектующие:
- провод марки ПВ3-40 – 8 м.п.;
- провод марки ПВ3-075 – 15 м.п.;
- провод марки ПВ3-25 – 10 м.п.;
- провод марки ПВ3-10 – 25 м.п.;
- металлорукав марки РЗ-Ц-Х-10 – 20 м.п.;
- изоляционная лента – 6 м.п.;
- автоматический выключатель – 5шт. (таблиц 4);
- магнитные пускатели – 6(таблица 3);
- тепловые реле – 3(таблица 5);
- трансформаторы – 2(таблица 7);
- предохранители – 4(таблица 8);
- электродвигатели – 6(таблица 2).
Монтаж электрооборудования выполнен электромонтёром четвертого разряда.
5 Стандартизация и метрология
Стандарт – это нормативно-технический документ по стандартизации устанавливающий комплекс норм правил требований к объекту стандартизации выполненный на основе достижений науки и техники передового практического опыта.
Государственные и отраслевые стандарты включают в себя: общие стандарты; нормирующие общие технические требования надежности метрологии условия эксплуатации и к упаковке; стандарты нормирующие требования к функциональным группам изделий; стандарты нормирующие входные и выходные сигналы; стандарты нормирующие требования к типовым деталям и узлам.
Основное назначение стандартов в установлении единых правил выполнения оформления и обращения к документации обеспечивающих:
возможность взаимообмена документацией между организациями без их переоформления;
стабилизацию комплектности исключающую дублирование и разработку требуемых производству документов;
возможность расширения унификации при разработке проектов;
упрощение форм документов и графических обращений снижающих трудоемкость при разработке изделий;
механизацию и автоматизацию обработки технической документации и содержащейся в ней информации;
оперативную подготовку документации для быстрой переналадки действующего производства.
Стандартизация – это установление применение правил и стандартов в определенной области.
Метрология регламентирует применение для расчетов международной системы единиц (СИ) разработанной международной организацией мер и весов. В соответствии с действующими ГОСТ 8.417-81 и СТ СЭВ 1052-78 установлены основные дополнительные и производные единицы СИ. Кроме того стандарт допускает применение ряда несистемных единиц.
Для обеспечения контроля пригодности аппаратуры необходимо предусмотреть: обоснованный перечень параметров контролируемых в процессе эксплуатации и их допускаемых отклонений; доступ к элементам обеспечивающим настройку и регулировку; стандартные электрические соединители; контрольные гнезда для подключения средств контроля.
В дипломном проекте были использованы следующие стандартизированные документы:
схема – документ на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними;
спецификация – документ содержащий перечень всех составных частей сборочной единицы схемы комплекта;
пояснительная записка – документ содержащий описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений;
расчет – документ содержащий расчеты параметров и величин;
таблица – документ содержащий в зависимости от его назначения соответствующие данные сведенные в таблицу.
При разработке дипломного проекта использовались следующие стандарты ЕСКД (единая система конструкторской документации):
ГОСТ 2.001-93 ЕСКД. Общие положения;
ГОСТ 2.004-88 ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ;
ГОСТ 2.101-68 (СТ СЭВ В 364-76) ЕСКД. Виды изделий;
ГОСТ 2.102-68 ЕСКД. Виды и комплектность КД;
ГОСТ 2.104-68 (СТ СЭВ 365-76) ЕСКД. Основные надписи;
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым КД;
ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые КД;
ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам;
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы;
ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы;
ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии;
ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты;
ГОСТ 2.305-68 ЕСКД. Изображения виды разрезы сечения;
ГОСТ 2.311-68 ЕСКД. Изображение резьбы;
ГОСТ 2.313-82 ЕСКД. Условные изображения и обозначения неразъемных соединений;
ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежи надписей технических требований и таблиц;
ГОСТ 2.413-72 ЕСКД. Правила выполнения конструкторской документации изделий изготовляемых с применением электрического монтажа;
ГОСТ 2.414-75 ЕСКД. Правила выполнения чертежей жгутов кабелей и проводов;
ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению;
ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.
ГОСТ 2.709-89 ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов оборудования и участков цепей в электрических схемах;
ГОСТ 2.710-81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах;
ГОСТ 2.722-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Машины электрические;
ГОСТ 2.723-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Катушки индуктивности дроссели трансформаторы автотрансформаторы и магнитные усилители;
ГОСТ 2.725-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Устройства коммутирующие;
ГОСТ 2.727-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Разрядники предохранители;
ГОСТ 2.755-87 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения;
ГОСТ 2.767-89 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Реле защиты;
ГОСТ 19.404-79. Пояснительная записка. Требования к содержанию и оформлению;
ГОСТ 19761-81 (СТ СЭВ 3769-82). Переключатели и выключатели модульные кнопочные и клавишные. Общие технические требования;
ГОСТ 22719-77. Микровыключатели и Микропереключатели. Термины и определения.
1 Расчет материальных затрат
Материальные затраты включают затраты на материалы комплектующие
изделия и затраты на электроэнергию
Затраты на материалы Зм руб. рассчитываются по формуле
Зм = Км · Цм · Ктр (36)
где Км – количество материала ед.;
Цм – цена за единицу материала руб.;
Ктр – коэффициент учитывающий транспортно-заготовительные
Зм провода = 6 · 700 · 11 = 5 600 руб.
Аналогично рассчитываем затраты на другие материалы. Результаты расчетов заносим в таблицу 11.
Таблица 11 – Смета затрат материалов
Транспортно-заготовительные работы
К комплектующим относятся автоматический выключатель магнитный пускатель электродвигатель трансформатор тепловое реле предохранитель.
Затраты на комплектующие Зк руб. рассчитываются по формуле
Зк = Кк · Цк · Ктр (37)
где Кк – количество комплектующих шт.;
Цк – цена за единицу комплектующих руб.;
Зк автомат. выключатель = 1 · 73 500 · 11 = 80 850 руб.
Аналогично рассчитываем затраты на остальные комплектующие. Результаты расчётов заносим в таблицу 12.
Таблица 12 – Смета затрат комплектующих
Затраты на электроэнергию Зэн руб. рассчитываются по формуле
Зэн = Зпол + Зпот (38)
где Зпол – затраты на полезное потребление электрооборудования руб.;
Зпот – затраты потерь электроэнергии руб.
Затраты на полезное потребление то есть расходы на питание электрооборудования рассчитываются по формуле
Зпол = Σ (Nустi · Тчi )· kз · Цэн (39)
kз– коэффициент загрузки механизма;
Цэн– тариф за 1 кВт-ч электроэнергии руб.
Зпол =(004 · 0+ 0025 · 1) · 07 · 6143 = 1075 руб.
Затраты потерь активной электроэнергии рассчитываются по формуле
Зпот = Nуст · · Тобщ · Кз · Цэн (40)
где КПД – общий коэффициент полезного действия
электрооборудования;
Тобщ – общая трудоемкость работ ч.
Зпот = 0025 · · 1900 · 07 · 6143 = 2275981 руб.
Полученные результаты подставляем в формулу (3) и находим затраты на элктроэнергию
Зэн = 1075 + 2275981 = 2277057 руб.
Материальные затраты МЗ рассчитываются по формуле
МЗ =Зм + Зк + Зэн (41)
где Зм – затраты на материалы;
Зк – затраты на комплектующие.
МЗ = 35860 + 2462174 + 2277057 = 252080457 руб.
2 Расчет затрат на оплату труда и отчислений на социальные нужды
Подраздел 2.2 выполнен на ПЭВМ и приведен в приложении Д.
3 Расчет себестоимости модернизации электрооборудования
Себестоимость модернизации электрооборудования Спол. руб. рассчитывается по формуле
Спол = МЗ + ФОТ + Ос.н + Ао + Зпр (42)
где Ао – амортизационные отчисления основных средств и
нематериальных активов руб.;
Зпр – прочие затраты руб.
Т.к стоимость основных средств не превышает 30 БВ то амортизационные отчисления не принимаем.
Прочие затраты включают оплату услуг связи ВЦ банков сигнализаций консультаций аудиторских и рекламных услуг за охрану; вознаграждения работникам за изобретение и рационализаторские предложения; арендная плата за имущество; плата по процентам за краткосрочный и долгосрочный кредиты под пополнение оборотных средств; земельный налог; налог за пользование природными ресурсами и другие налоги включаемые в себестоимость рассчитываются по формуле
где %Зпр – процент прочих затрат %.
Полученные результаты подставляем в формулу (11) и рассчитываем себестоимость наладки электрооборудования
Спол = 2 520 80457+ 55 424.25+ 18 844.25 + 144 585= 2 739 65807 руб.
Результаты расчетов заносим в таблицу 13
Таблица 13 – Расчет себестоимости наладки электрооборудования
Наименование элементов затрат
Материальные затраты (за вычетом стоимости
Затраты на оплату труда
Отчисления на социальные нужды
Амортизация основных средств и нематериальных
Итого затрат на производство и реализацию продукции
4 Расчет отпускного тарифа наладки электрооборудования
Отпускной тариф наладки электрооборудования без учета НДС Тар. руб. рассчитывается по формуле
Тар = Спол + Пр (44)
где Пр – прибыль руб.
Прибыль Пр руб. рассчитывается по формуле
где Нр – норматив рентабельности %.
Полученные результаты подставляем в формулу (14) и рассчитываем цену предприятия
Тар = 2739 65807 + 547 93161 = 3287 58968 руб.
Тариф отпускной с учетом НДС Тар. отп руб. рассчитывается по формуле
Тар.отп = Тар + НДС (46)
где НДС – налог на добавленную стоимость руб.
где hндс – ставка налога на добавленную стоимость %.
Полученные результаты подставляем в формулу (17) и рассчитываем тариф отпускной с учетом НДС
Тар.отп = 3287 58968 + 657 51793 = 3945 10761 руб.
Результаты расчетов заносим в таблицу 14
Таблица 14 – Калькуляция отпускного тарифа наладки электрооборудования
Наименование статей калькуляции
Стоимость материалов
Стоимость комплектующих
Стоимость электроэнергии
Итого материальные затраты
Амортизация основных средств и нематериальных
Итого полная себестоимость
Отпускной тариф без учета НДС
Налог на добавленную стоимость
Итого отпускной тариф с учетом НДС
5 Расчет структуры себестоимости
Под структурой себестоимости понимают процентное соотношение отдельных видов затрат составляющих себестоимость к полной себестоимости
Удельный вес отдельных калькуляционных статей Уд.в % в себестоимости определяется по формуле
где Зi – величина затрат каждой статьи себестоимости руб.
Определяем удельный вес материальных затрат
Аналогично определяем удельный вес остальных статей себестоимости
Результаты расчетов заносим в таблицу 6
Таблица 15 – Структура себестоимости
Материальные затраты
Итого полная себестоимость
6 Расчет технико-экономических показателей и показателя по
Эффективность наладки электрооборудования подтверждается технико-экономическими показателями.
Рентабельность услуги Rус % – показатель оценки эффективного использования текущих затрат на наладку электрооборудования и рассчитывается по формуле
Материалоемкость Ме рубруб. показывает долю материальных затрат в выручке продукции и рассчитывается по формуле
Удельный вес топливно-энергетических ресурсов в себестоимости УДтэр
% показывает долю топливно-энергетических затрат в себестоимости продукции и рассчитывается по формуле
Затраты на 1 рубль реализованной продукции Зреал рубруб. – это один из показателей эффективности производства и определяется по формуле
Технико-экономические показатели сводятся в таблицу 16
Таблица 16- Технико-экономические показатели
Охрана труда и техника безопасности
1 Идентификация опасных и вредных факторов
Идентификацию вредных и опасных факторов необходимо производить в соответствии с ГОСТ 12.0003-74 «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» и ГОСТ 12.2.007.0-75 «ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности».
При ремонтах и техническом обслуживании электрооборудования станков с ЧПУ наиболее существенными являются факторы физического и химического характера.
движущиеся машины и механизмы;
острые кромки и высокая температура поверхности инструмента и обордования заготовок и отлетающих частиц обрабатываемого материала; - высокое электрическое напряжение;
отсутствие удобных площадок расположение рабочих мест на значительной высоте над уровнем пола;
высокие уровни шума и вибрации;
запылённость и загазованность воздушной среды повышенная подвижность воздуха рабочей зоны.
Химически опасные производственные факторы обусловлены наличием в воздухе рабочей зоны сложной смеси вредных паров и аэрозолей возникающих при пайке и сварке а также летучими продуктами растворителей и ароматических углеводородов применяемых при очистке узлов и деталей оборудования.
Растворители нефтяные масла и СОЖ могут оказать раздражающее воздействие на кожные покровы. Помимо этого СОЖ является источником биологической опасности которая связана с развитием болезнетворных микроорганизмов и бактерий при длительной эксплуатации. Но основным из вышеперечисленных факторов является возможность поражения электрическим током приводящая к электротравмам.
2 Перечень защитных мер и средств электробезопасности
Основными причинами поражения электрическим током являются:
случайное прикосновение к токоведущим частям электрооборудования;
появление напряжения на электроустановках во время монтажа ремонта или наладки из-за ошибочного их включения;
появление напряжения на корпусах машин вследствие пробоя изоляции;
возникновение шагового напряжения в результате замыкания провода на землю.
Для предотвращения электротравматизма необходимо строго придерживаться рекомендаций и правил электробезопасности.
В ГОСТ 12.1.019-79 «ССБТ. Электробезопасность. Общие требования» приводится перечень средств защиты от опасного действия электрического тока а также перечень технических и организационных мероприятий пo обеспечению электробезопасности при проведении работ нa электроустановках.
Для защиты от поражения электрическим током применяются следующие меры электробезопасности:
защитное отключение;
электрическое разделение сетей;
применение пониженного напряжения;
обеспечение недоступности токоведущих частей;
Заземление - это преднамеренное соединение с землёй металлических нетоковедущих частей оборудования которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции электроустановки.
Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях оборудования то есть при «замыкании на корпус».
Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага обусловленных «замыканием на корпус». Это достигается уменьшением потенциала заземлённого оборудования а также выравниванием потенциалов за счёт подъёма потенциала основания на котором стоит человек до потенциала близкого по величине к потенциалу заземлённого оборудования.
Область применения заземления - трёхфазные трёхпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.
Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя - металлических проводников находящихся в непосредственном соприкосновении с землёй и заземляющих проводников соединяющих электроустановки с заземлителем.
Заземляющие устройства делятся на два типа:
выносное - заземлитель вынесен за пределы площадки на которой размещено заземляемое оборудование;
- контурное - одиночные заземлители размещаются по контуру площадки на которой размещено заземляемое оборудование или размещается равномерно по всему контуру площадки.
Заземлители могут быть искусственными (стальные трубы угловая сталь прутковая сталь) и естественными (водопроводные трубы железобетонные конструкции зданий свинцовые оболочки кабелей). В качестве проводников соединяющих заземлители с заземляемым устройством применяют как правило полосовую или круглую сталь сечение которой должно быть не менее 13 сечения фазных проводников.
Требования к устройству заземления и предельно допустимым уровням напряжения прикосновения приведены в ГОСТ 12.1.030-85 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление зануление» ГОСТ 12.1.038-82 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов».
Сопротивление заземляющих устройств в сетях напряжением до 1000 В при мощности питающего трансформатора менее 100 кВА должно быть не более 10 Ом; в установках мощностью более 100 кВА - 4 Ом; в установках напряжением выше 1000 В - 05 Ом. Недостатком заземления является возможность длительного существования короткого замыкания фазы на корпус в сетях с изолированной нейтралью так как оно нe вызывает срабатывания защиты.
Зануление - это преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки которые могут оказаться под напряжением с глухозаземлённой нейтральной точкой обмотки трансформатора или генератора.
Принцип действия зануления заключается в превращении пробоя на корпус в однофазное короткое замыкание с целью создания большого тока способного обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить установку от питающей сети. В качестве аппаратов защиты применяются предохранители или автоматические выключатели.
Скорость отключения повреждённой установки составляет 5-7 секунд при защите плавкими предохранителями и 1-2 секунды при защите автоматами.
Область применения зануления - трёхфазные четырёхпроводные сети напряжением до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью. Обычно это сети напряжением 380220 и 220127 В широко применяющиеся в промышленности. Сечение нулевого защитного должно быть не менее 12 сечения фазного при этом его сопротивление должно быть менее удвоенного сопротивления фазного проводника.
В качестве нулевых защитных проводников рекомендуется применять неизолированные и изолированные проводники стальные прутки подкрановые пути нулевые рабочие проводники электрокабелей причём запрещается устанавливать в них предохранители и выключатели.
Защитным отключением называется устройство быстро (не более 02 секунды) автоматически отключающее участок электрической сети при возникновении в нём опасности поражения человека током. Основными частями устройства защитного заземления являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель.
Прибор защитного отключения - совокупность элементов которые реагируют на изменение какого-либо параметра электрической сети и дают сигнал на отключение автоматического выключателя (датчик).
Автоматический выключатель - устройство служащее для включения и отключения цепей под нагрузкой и при коротком замыкании. Обеспечение недоступности токоведущих частей оборудования; подразумевает специальное обустройство помещений где проводятся ремонтные работы. Полы должны иметь изолирующее покрытие (линолеум резиновый коврик древесина); металлические трубопроводы батареи отопления должны быть ограждены корпуса электроустановок заземлены.
Электрическое разделение сетей то есть разделение сети на отдельные небольшие по протяжённости и электрически нe связанные между собой участки. Разделение выполняется с помощью трансформаторов и применяется для питания передвижных установок и ручного электроинструмента в сетях до 1000 В. Изолированные участки сети обладают большим сопротивлением изоляции и малой ёмкостью проводов относительно земли благодаря чему значительно улучшаются условия безопасности.
При работе с переносным электроинструментом применяются пониженные напряжения до 42 В что уменьшает опасность поражения при пробое изоляции. В зависимости от класса помещения применяются напряжения 12В З6В 42В.
Двойная изоляция широко применяется в ручном электроинструменте напряжением 220В и обеспечивается установкой дополнительных изоляционных прокладок и втулок для исключения электрической связи между корпусом и встроенной в него электроустановкой. Во избежание шунтирования дополнительной изоляции нe разрешается заземление металлических частей инструмента.
В соответствии с ГОСТ 12.4.011-75 «ССБТ. Средства защиты работающих. Класификация» защитными средствами являются приборы аппараты приспособления и устройства Предупреждающие воздействие на человека опасных производственных факторов.
Для защиты работающих от поражения электротоком используются следующие средства защиты:
изолирующие оперативные штанги изолирующие клещи для операций с предохранителями указатели напряжения токоизмерительные клещи;
изолирующие лестницы и площадки захваты инструмент с изолированными рукоятками;
резиновые диэлектрические перчатки боты галоши коврики изолирующие подставки;
переносные заземления временные ограждения предупреждающие плакаты.
В соответствии с ГОСТ 12.4.125-83 классифицирующим средства защиты от механического травмирования к техническим средствам безопасности применяемым на станках и робототехнических комплексах относят:
оградительные устройства препятствующие попаданию человека в опасную зону и применяются для изоляции систем привода машин и зоны обработки деталей. Они подразделяются на следующие виды:
предохранительные устройства предназначенные для автоматического отключения подвижных агрегатов при отклонении от нормального режима работы. Они делятся на:
) ограничители хода (концевые выключатели);
) ослабленные детали конструкции (срезные штифты
плавкие предохранители).
блокировочные устройства предназначенные для исключения проникновения человека в опасную зону или устранения опасного фактора на время пребывания там человека. Они бывают:
) электрические (в ограждение встраивается контакт концевого выключателя);
) электромеханические (ручка рубильника сблокирована с механическим замком ограждения);
) фотоэлектрические (зона ограждается световыми лучами);
сигнализирующие устройства:
) предупредительные;
3 Техника безопасности при ремонте электротехнических устройств
Перед началом работ необходимо проверить:
наличие резиновых ковриков перед рабочим местом;
подключение столов радиомехаников измерительных приборов и аппаратуры к шинам контура заземления. Периодически проверять сопротивление заземления величина которого не должна превышать 4 Ом;
подключение источников питания к электроустановкам при работе с напряжением свыше 42 В;
наличие и исправность блокировок в ремонтируемых установках столах стендах наличие сигнализации об их работе исправность световой индикации о подаче напряжения на средства измерения испытательную аппаратуру. He допускается загромождать рабочее место ненужной аппаратурой документацией посторонними предметами. Необходимо держать рабочее место в чистоте и порядке.
Перед началом работ необходимо помнить что в отношении мер безопасности работы подразделяются на выполняемые:
со снятием напряжения;
без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи их;
с частичным снятием напряжения.
Перед началом работ с полным снятием напряжения необходимо выполнить следующие мероприятия:
произвести все необходимые отключения и принять меры препятствующие подаче напряжения к месту работы вследствие ошибочного или самопроизвольного включения аппаратуры;
на проводах ручного и на ключах дистанционного управления коммутационной аппаратуры вывесить плакаты «не включать работают люди»;
вывесить предупреждающие и предписывающие плакаты оградить при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением токоведущие части. В зависимости от местных условий токоведущие части ограждаются до или после наложения заземления.
С токоведущих частей на которых будет производиться работа напряжение должно быть снято со всех сторон отключением коммутационных аппаратов с ручным приводом а при наличии в схемах предохранителей - снятием последних. При отсутствии предохранителей в схемах предотвращение ошибочного включения коммутационных аппаратов должно быть обеспечено такими мерами как запирание рукояток или дверц шкафа укрытие кнопок установка изолирующих накладок между контактами.
На присоединениях не имеющих автоматов рубильников и выключателей плакаты вывешиваются у снятых предохранителей при установке которых может быть подано напряжение на место работы. He отключённые токоведущие части доступные для прикосновения должны быть ограждены щитами ширмами экранами изготовленными из изоляционного материала. Расстояние от них до токоведущих частей должно быть не менее одного метра на них укрепляются плакаты «стой высокое напряжение».
Проверять наличие напряжения необходимо указателем заводского изготовления. Если на месте ремонта имеется разрыв цепи то проверять наличие напряжения необходимо с обеих сторон. Измерение электроизмерительными клещами проводится лицами с группой безопасности не ниже третьей.
При ремонте с частичным снятием напряжения ремонтируемая часть отключается промежуточными устройствами вывешивается плакат «не включать работают люди». В таком режиме можно провести наладку одного из приводов подач или блоков измерительных преобразователей на включённом оборудовании.
Работы без снятия напряжения выполняются нe менее чем двумя работниками и требуют принятия особых мер безопасности. Обувь одежда и руки работающих должны быть сухими; инструмент с изолированными рукоятками; необходимо пользоваться диэлектрическим ковриком измерительную аппаратуру изолировать от земли и подключать к сети через разделительный трансформатор.
При выполнении работ необходимо:
ремонт с применением пайки производить только после того как аппаратура будет обесточена;
проверку напряжения производить стандартным переносным вольтметром проверенным на работоспособность на другой работающей аппаратуре;
работу в цепях производить по схемам работа без схем нe допускается;
при работе на установке без снятия напряжения нe следует касаться руками одновременно токоведущих частей различных фаз и заземлённых приборов нельзя касаться людей стоящих на не изолируемом полу и брать у них металлические предметы;
при измерении рабочих напряжений необходимо проявлять максимум осторожности не касаться руками элементов плат и проводников;
приборы наконечники приборов рабочий инструмент должен быть с изолированными ручками;
при испытании кабели питания соединяющие испытываемое оборудование с электрической сетью необходимо подключить вначале к испытуемому оборудованию а затем к источнику питания. Выключать кабель в обратном порядке.
Лицам пользующимся электроинструментом и ручными электрическими машинами запрещается:
передавать электроинструмент хотя бы на непродолжительное время другим лицам;
держаться за провод электроинструмента;
работать с приставных лестниц. Для выполнения таких работ должны сооружаться специальные подмостки;
оставлять ручные электрические машины и электроинструмент без надзора включёнными в электрическую сеть.
После окончания работ работник обязан:
обесточить ремонтируемую электроустановку;
убрать рабочее место и техдокументацию;
в цехах предупредить обслуживающий персонал о запрете включения электроустановки если ремонт нe закончен. На неотремонтированной установке оставить предупреждающие плакаты;
сообщить о проделанной работе заступающему на смену рабочему.
4 Правила противопожарной безопасности
К факторам приводящим к появлению очага возгорания при ремонте оборудования станков с ЧПУ относятся:
нарушения правил эксплуатации электрических установок;
неисправность технических средств защиты от статического электричества;
нарушение правил пользования ЛВЖ;
самовоспламенение ветоши неисправность отопительных приборов;
неосторожное обращение с огнём.
Система мер пожарной безопасности должна быть направлена на устранение причин приводящих к образованию очагов возгорания в производственных помещениях. У входа в производственное помещение необходимо вывешивать таблички с указанием класса пожароопасности в помещениях запрещается устанавливать системы отопления вентиляции освещения не соответствующие классу пожароопасности. Помещения оборудование и установки должны регулярно очищаться от горючих материалов и посторонних предметов. Производственные помещения оборудуют ящиками с песком огнетушителями пожарным инвентарём и сигнализацией.
При складировании демонтированных узлов нe допускается загромождение проходов проездов аварийных подходов. Электроаппаратура двигатели электрошкафы должны регулярно очищаться от токопроводящей пыли и стружки. Пользоваться неисправными электророзетками выключателями и другой неисправной аппаратурой нe допускается. Любые неисправности электроаппаратуры ведущие к повышенному искрению нагреву необходимо устранять. При перерывах в работе и по её окончании электроустановки понижающие напряжение и разделительные трансформаторы измерительную аппаратуру и электропаяльники необходимо отключать от сети. В связи с тем что электропаяльники имеют высокую температуру рабочих частей на местах должны быть предусмотрены для них термостойкие подставки.
ЛВЖ применяемые при пайке (ацетон спирт флюсы) промывке и обезжиривании деталей и узлов должны храниться в термостойкой и небьющейся таре. Максимальное количество ЛВЖ на рабочем месте не должно превышать утверждённых норм хранения.
Использованные при обтирке материалы хранят в закрытой металлической таре в специально отведённых местах. He реже одного раза в смену тару очищают.
При возникновении пожара первый работник заметивший возгорание должен немедленно сообщить об этом начальнику отдела или его заместителю а в их отсутствие - бригадиру или диспетчеру. До прибытия начальника необходимо определить место очага пожара возможные пути его распространения угрозу действующему электрооборудованию. Если позволяет пожарная обстановка то необходимо отключить электрооборудование. Затем приступить к тушению пожара имеющимися первичными средствами пожаротушения. По прибытии начальника или пожарных доложить о месте очага пожара и путях его распространения при необходимости указать пожарным место подключения установок пожаротушения к контуру заземления.
5 Порядок расчета системы защитного зануления
Расчет на отключающую способность. Для надежного и быстрого отключения необходимо чтобы ток короткого замыкания IК превосходил номинальный ток срабатывания защиты:
где К - коэффициент кратности номинального тока;
I ном _ номинальный ток плавкой вставки или ток вставки автомата.
Коэффициент К нормируется с учетом заводской токовременной характеристики отключающего аппарата. Время срабатывания плавких вставок предохранителей и тепловых расцепителей автоматов обратно пропорционального току.
Автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем обеспечивает отсечку мгновенного действия за 001 с.
В соответствии с ПУЭ коэффициент К должен быть равен в помещениях с нормальными условиями не менее 3 - при защите предохранителями или автоматами имеющими тепловой расцепитель с обратной зависимой от тока характеристикой; не менее 14 - для автоматов с номинальным током до 100 А с электромагнитным расцепителем; 12 - для прочих автоматов; во взрывоопасных помещениях - не менее 4 - при защите предохранителями и не менее 6 - при защите автоматами с обратной зависимой от тока характеристикой а при защите автоматами с электромагнитным расцепителем - 14.
Сила тока короткого замыкания Iк зависит от фазного напряжения сети Uф и сопротивлений цепи; от полных сопротивлений трансформатора ZT фазного проводника Zф нулевого защитного проводника Zн.з. внешнего индуктивного сопротивления петли (контура) фазный проводник - нулевой защитный проводник (петли фаза-нуль) Хп а также от активных сопротивлений заземленной нейтрали обмоток источника (трансформатора) rо и повторного заземления нулевого защитного проводника rп.
При расчете зануления допустимо применять приближенную формулу для вычисления действительного значения (модуля) тока короткого замыкания.
Некоторая неточность (около 5%) этой формулы ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимой.
Расчет полного сопротивления петли фаза-нуль производится по формуле
Задача расчета - подобрать сечение нулевых защитных проводов таким образом чтобы удовлетворялось неравенство
В качестве нулевых защитных проводников ПУЭ рекомендуют применять неизолированные или изолированные проводники а также различные неметаллические конструкции зданий подкрановые пути стальные трубы электропроводок трубопроводы и т.п. Рекомендуется использовать нулевые провода которые должны обладать достаточной проводимостью () и не должны иметь предохранителей и выключателей.
Значение ZT зависит от мощности трансформатора напряжения и схемы соединения трансформатора. При расчетах зануления ZT берется из справочных данных.
Значения и Rф из цветных металлов (медь алюминий) определяют по известным данным: сечению S мм длине 1 м и материалу. Поэтому искомое сопротивление
где р - удельное сопротивление проводника равное для меди 0018 а для алюминия - 0028 Ом-ммм.
Для фазных проводников сечение и материал проводников определяются при расчете электрической сети в зависимости от мощности потребителей энергии их размещения и т.п. Сечение нулевого защитного проводника SM3. мм принимается из условия что RH.3 2R.
Если нулевой защитный проводник стальной то его активное сопротивление Rн.з. зависит от плотности тока.
Для этого необходимо задаться профилем и сечением проводника а также знать его длину и ожидаемое значение тока короткого замыкания (КЗ) Iк который будет проходить по этому проводнику в аварийный период. Сечение проводника задается из расчета чтобы плотность тока КЗ в нем была в пределах примерно 05 -20 Амм2.
Значения Хн.з и Хф для медных и алюминиевых проводников сравнительно малы (около 0016 Омкм) поэтому ими можно пренебречь.
Фазный и нулевой провода образуют двухпроводную линию которая представляет собой как бы один большой виток взаимоиндукция которого зависит от расстояния между проводами линии Д м; длины линии 1 м; диаметра проводов d индуктивности линии и других параметров.
При малых значениях Д соизмеримых с диаметром проводов d то есть когда фазный и нулевой проводники расположены в непосредственной близости один от другого сопротивление Хп незначительно (не более 01 Омкм) и им можно пренебречь.
Расчёт защитного зануления выполнен на ПВМ и приведён в
Ресурсосбережение средствами электропривода
Более 60 % всей производимой в мире электроэнергии потребляется именно электродвигателями в электроприводах рабочих машин механизмов транспортных средств. Поэтому меры по экономии электроэнергии в электроприводах наиболее актуальны.
В процессе эксплуатации электропривода значительные потери энергии наблюдаются в переходных режимах и в первую очередь при его пуске.
Потери энергии в переходных режимах могут быть заметно снижены за счет применения двигателей с меньшими значениями моментов инерции ротора что достигается уменьшением диаметра ротора при одновременном увеличении его длины так как мощность двигателя при этом должна оставаться неизменной. Например так сделано в двигателях краново-металлургических серий предназначенных для работы в повторно-кратковременном режиме с большим числом включений в час.
Повышения КПД двигателей приводов достигается применением новых конструкционных и магнитных материалов улучшением технологии производства повышением качества проектирования двигателей.
Использование в статических преобразователях частоты новых полупроводников и диэлектриков работающих в условиях повышенных температур также способствует минимизации потерь в электроприводе и повышению его КПД.
Эффективным средством снижения потерь энергии при пуске двигателей является пуск при постепенном повышении напряжения подводимого к обмотке статора. Такой энергосберегающий способ пуска двигателя возможен только при работе этого двигателя в системе с регулируемым преобразователем: для асинхронных двигателей это устройства плавного пуска или преобразователи частоты а для двигателей постоянного тока это электронные (тиристорные) устройства управления.
Тиристорный регулятор напряжения (ТРН) включается между сетью и асинхронным двигателем и изменяет напряжение на двигателе при изменении нагрузки таким образом чтобы оптимизировать какой-либо энергетический показатель – потери потребляемую мощность cosj и т.д.
Снижение напряжения на зажимах асинхронного двигателя при пуске уменьшает воздействие на сеть механическую часть двигателя и исполнительного механизма. Электропривод с регулированием по напряжению прост надежен в эксплуатации имеет низкие массогабаритные показатели удобен и пользуется спрсом потребетилей.
Энергосберегающий эффект при торможении зависит от способа торможения. Наибольший энергосберегающий эффект происходит при генераторном рекуперативном торможении с отдачей энергии в сеть. При динамическом торможении двигатель отключается от сети поэтому потери энергии при динамическом торможении не происходит. Наибольшие потери энергии происходят при торможении противовключением когда расход электроэнергии равен трехкратному значению энергии рассеиваемой в двигателе при динамическом торможении.
При установившемся режиме работы двигателя с номинальной нагрузкой потери энергии определяются номинальным значением КПД. Но если электропривод работает с переменной нагрузкой то в периоды ее спада КПД двигателя понижается что ведет к росту потерь. Эффективным средством энергосбережения в этом случае является снижение напряжения подводимого к двигателю в периоды его работы с недогрузкой. Это возможно реализовать при работе двигателя в системе с регулируемым преобразователем при наличии в нем обратной связи по току нагрузки.
Использованием системы регулирования ПЧ-АД (регуляторов частоты) для электроприводов насосов вентиляторов и компрессоров при условии развития микроэлектроники и уменьшения стоимости силовых полупроводниковых приборов дает по публикациям ведущих зарубежных фирм существенную экономию электроэнергии и быструю окупаемость дорогостоящей системы управления.
Наряду с экономией электроэнергии при применении регулируемых электроприводов по системе ПЧ-АД и повышением КПД насосов и вентиляторов возрастает срок службы электрического и механического оборудования.
При проектировании электропривода важным является правильный выбор мощности двигателя. Так выбор двигателя завышенной мощности приведет к снижению его технико-экономических показателей (КПД и коэффициент мощности) вызванных недогрузкой такого двигателя а следовательно к росту эксплуатационных расходов электропривода так как с уменьшением КПД и коэффициента мощности возрастает непроизводительный расход электроэнергии. Такое решение при выборе двигателя ведет также к росту капитальных затрат (стоимость двигателя с увеличением его номинальной мощности возрастает).
Применение двигателей заниженной мощности вызывает их перегрузку в процессе эксплуатации. Вследствие этого повышается температура перегрева обмоток что способствует росту потерь и вызывает сокращение срока службы двигателя. В конечном итоге возникают аварии и непредвиденные остановки электропривода и следовательно растут эксплуатационные расходы. В наибольшей степени это относится к двигателям постоянного тока из-за наличия у них щеточно-коллекторного узла наиболее чувствительного к перегрузкам.
Большое значение имеет рациональный выбор пускорегулирующей аппаратуры. С одной стороны желательно чтобы процессы пуска торможения реверса и регулирования частоты вращения не сопровождались значительными потерями электроэнергии так как это ведет к удорожанию эксплуатации электропривода. Но с другой стороны желательно чтобы стоимость пускорегулирующих устройств не была бы чрезмерно высокой что привело бы к росту капитальных затрат. Если электропривод не подвержен частым регулировкам пускам реверсам и т.п. то повышенные затраты на дорогостоящее пускорегулирующее оборудование могут оказаться неоправданными а расходы связанные с потерями энергии - незначительными. И наоборот при интенсивной эксплуатации электропривода в переходных режимах применение полупроводниковых пускорегулирующих устройств становится оправданным.
Решению проблемы энергосбережения способствует применение синхронных двигателей создающих в питающей сети реактивные токи опережающие по фазе напряжение. В итоге сеть разгружается от реактивной (индуктивной) составляющей тока повышается коэффициент мощности на данном участке сети что ведет к уменьшению тока в этой сети и как следствие к энергосбережению. Эти же цели преследует включение в сеть синхронных компенсаторов.
Примером целесообразного применения синхронных двигателей является электропривод компрессорных установок снабжающих предприятие сжатым воздухом. Для этого электропривода характерен режим: пуск при небольшой нагрузке на валу продолжительный режим работы при стабильной нагрузке отсутствие торможений и реверсов. Такой режим работы вполне соответствует свойствам синхронных двигателей. Используя в синхронном двигателе режим перевозбуждения можно достичь значительного энергосбережения в масштабе всего предприятия.
С аналогичной целью применяют силовые конденсаторные установки («косинусные» конденсаторы). Создавая в сети ток опережающий по фазе напряжение эти установки частично компенсируют индуктивные (отстающие по фазе) токи что ведет к повышению коэффициента мощности сети а следовательно к энергосбережению.
В данном дипломном проекте производится модернизация электрооборудования продльношлифовального станка 3Б722. В процессе разработки производится расчет мощности электродвигателей и выбор аппаратов управления и защиты.
Применение новых типов электродвигателей аппаратов управления и защиты приводят к повышению надежности работы электрооборудования что приводит к росту производительности труда и снижению затрат.
Обслуживанием электрооборудования станка занимаются электромонтеры четвертого разряда. Время на модернизацию силовой части электрооборудования составит 126 часа. При расчете экономических затрат на модернизацию выплату зарплаты следующие показатели оказались таковы:
- полная себестоимость 2739658 тыс.руб.
- прибыль 547931 тыс.руб.
- рентабельность услуги 20%
- отпускной тариф с учетом НДС 3945167 тыс.руб.
- материалоемкость 076 рубруб
- удельный вес топливно-энергетических ресурсов в себестоимости 08%
- затраты на 1 руб. реализованной продукции 069 руб
На основании вышеизложенного можно сделать вывод что модернизация электрооборудования продольношлифовального станка модели 3Б722 экономически целесообразна.
Зимин Е. Н. «Электрооборудование промышленных предприятий и установок»;
Техническая документация на плоскошлифовальный станок модели 3б722;
А.Н.Шапчиц. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию «Применение стандартов при проектировании устройств прог- раммного управления автоматизированным электроприводом» часть 2.2000 г.;
Михальцова Е. Л. Методические указания по дипломному проектированию для учащихся специальности 2–53 01 05 «Автоматизированные электроприводы» 2009 г.;
Б.А.Соколов «Монтаж электрических установок». М. Энергоатомиздат 1991 г.;
В.И.Дьяков «Типовые расчеты по электрооборудованию». М. Энергоатомиздат 1991 г.;
С.Н.Павлович «Ремонт и обслуживание электрооборудования». Мн. Высш. шк. 2001 г.;
Розман Я.Б. Брейтер Б.З. Устройство наладка и эксплуатация электроприводов металлорежущих станков. – М.: Машиностроение 1985 г.;
СТП7 – 2005 «Дипломное (курсовое) проектирование. Общие требования оформления текстовых документов».
Л.В.Печерская 2-53 0105 «Методические рекомендаации по выполнению курсовой работы и экономической части дипломного проекта» 2011 г.
М. Б. Суппа "Охрана труда". М. Просвещение 1989г.
"Охрана труда в машиностроении". Учебник для машиностроительных ВУЗов. Под ред. Юдина Е. Я. - М.: Машиностроение 1983
Андрижиевский А.А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: Учеб. пособие А.А.Андрижиевский В.И. Володин – Мн.: Высш. шк. 2005 г.;
Лохницкий И.А. Энергосбережение: Учеб. пособие И.А.Лохницкий. Мн.: РИПО 2004 г.;