Электрооборудование и электропривод станка модели УТ16В

Содержание

Введение

1. Расчетно-техническая часть

1.1 Назначения станка

1.2 Краткое описание отдельное отдельных узлов

1.3 Описание кинематической схемы

1.4 Анализ недостатков существующей схемы станка

Особенности электрооборудования токарно-винторезных станков

Требования, предъявляемые к электрооборудованию

токарно-винторезных станков

1.7 Обоснование и выбор схемы управления

1.8 Выбор тока и величины питающего напряжения

1.9 Описание электрической схемы 1.10 Расчет мощности и выбор электродвигателя главного привода

1.11 Расчет мощности и выбор электродвигателя механизма

подачи

1.12 Расчет мощности и выбор электродвигателя насоса охлаждения

1.13 Расчет местного освещения

1.14 Особенности и выбор аппаратуры управления

1.15 Расчет и выбор аппаратуры защиты 1.16 Выбор проводов и питающего кабеля

2. Экономика производства

2.1 Организационная часть

2.1.1 Определение объема работ по монтажу электрооборудования

2.2 Экономическая часть

2.2.1 Оплата труда рабочих

2.2.2 Расчет заработной платы на монтаж электрооборудования

2.2.3 Понятие сметы и виды сметы

2.2.4 Составление сметы на монтаж электрооборудования

3. Специальная часть

3.1 Расчет главного двигателя

4. Техника безопасности

4.1 Организация безопасной эксплуатации станков

4.2 Техника безопасности при электромонтажных работах

4.3 Меры безопасности при испытании изоляции

электрооборудования повышенным напряжением

5. Электромонтажные работы

5.1 Выбор схемы соединений

5.2 Электропроводки промышленных механизмов

6. Графическая часть

Лист 1 Чертеж общего вида

Лист 2 Схема кинематическая принципиальная

Лист 3 Схема электрическая принципиальная

Лист 4 Схема электрических соединений

7. Список использованных источников

Введение

Электрификация обеспечивает выполнение задачи широкой комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, что позволяет усилить темпы роста производительности общественного труда. На базе использования электроэнергии ведется техническое перевооружение промышленности, внедрение новых технологических процессов и осуществление коренных образований в организации производства и управлении им, поэтому роль электрооборудования то есть совокупности электрических машин, аппаратов,

Приборов и устройств, по средствам которых производиться преобразование электрической энергии в другие виды энергии, и обеспечивается автоматизация технологических процессов.

Электромашиностроение – одна из ведущих отраслей машиностроительной промышленности. Процесс изготовления электрической машины складывается из операций, в которых используется разнообразие технологического оборудования. При этом основная часть современных электрических машин изготовляется методами поточно-массового производства. Специфика электромашиностроения заключается главным образом в наличии таких процессов, как изготовление и укладка обмоток электрических машин для чего применяется не стандартизированное оборудование, изготавливаемое обычно самими машиностроительными заводами. В преобладающей же своей части, технологическое оборудование электромашиностроительных заводов, типичны, для машиностроения в целом. Электромашиностроения характерно многообразием технологических процессов, использующих электрическую энергию: литейное производство, сварка, обработка металлов давлением и резанием. Предприятия электромашиностроения широко оснащены элекрофицированными подъемно-транспортными механизмами, насосными, компрессорными и вентиляторными установками. Автоматизация затрагивает не только отдельные агрегаты и вспомогательными механизмами, но во всеобщей степени целые комплексы, образующие полностью автоматизированные, поточные линии и цеха. Первостепенное значение для автоматизации производства имеют многодвигательный привод и средство электрического управления. Развития электропривода идет по пути упрощения механических передач и приближения электродвигателей к рабочим органам машин и механизмов, а также возрастающего применения электрического применения скорости привода. Широко внедряются комплектные тиристорные преобразовательные устройства. Применение тиристорных преобразователей не только позволило создать высокоэкономичные электроприводы постоянного тока, но и открывает большие возможности для использования частотного регулирования двигателей переменного тока, в первую очередь наиболее простых и надежных асинхронных двигателей короткозамкнутым ротором.

Расширение и усложнение выполняемых электроприводом функций, применение в нем новых средств управления требуют высокого уровня подготовки специалистов, занятых его проектированием, монтажом, наладкой и эксплуатации. Характерным для многих рабочих машин является наличие не одного, а двух или даже нескольких взаимодействующих исполнительных органов. Возможность использования преимуществ электрического управления и стремление значительно упростить кинематику отдельных звеньев станка, привели к автоматизированному многодвигательному приводу, в котором различные движения на станке выполняются от отдельных электродвигателей. Многодвигательный привод позволяет полнее увязывать свойства и конструкции электродвигателей с условиями работы и конструкциями отдельных узлов станка. При использовании многодвигательного привода может быть достигнуто:

плавное и точное регулирование скорости рабочего органа станка и , следовательно, установление наиболее рационального режима обработки, что снижает машинное время, особенно значительное сокращение машинного времени имеет место при автоматическом регулировании скорости вращения привода в процессе обработки;

повышение производительности благодаря сокращению вспомогательного времени за счет применения отдельных приводов для вспомогательных движений, осуществляемых при повышенных скоростях;

упрощение конструкции станка вследствие уменьшения числа передач и повышения в связи с этим точности работы;

ускорение и облегчение процесса управления станком за счет применения автоматических способов управления и осуществления взаимной координации движений отдельных элементов станка при помощи сравнительно простых электрических связей;

автоматическое контролирование за работой отдельных механизмов станка.

Рационально сконструированный станок и его электропривод должны обеспечить наиболее полное использование режущих свойств, применяемого инструмента при всех возможных на данном станке технологических операциях. Поэтому, для проектирования электропривода и схемы автоматического управления станка необходимо знать особенности вида обработки, основные и вспомогательные движения и уметь определить показатели, характеризующие возможные режимы резания на данном станке, как – то: требуемые диапазоны скоростей движения рабочих органов станка, мощности на валу электродвигателя главного движения, максимальные усилия подачи, машинное время и другие.

В современном промышленном производстве, коммунальном хозяйстве и в других областях наибольшее применение имеет электрический привод, который потребляет более 60% вырабатываемой в стране электроэнергии. Возможности современного электропривода продолжают постоянно расширятся за счет использования достижения в смежных областях науки и техники – электромашиностроении и электоаппаратостроения, электроники и вычислительной техники, автоматики и электротехники.

Назначение станка

Станки токарной группы относятся к наиболее распространенным металлорежущим станкам и широко применяются на промышленных предприятиях, в ремонтных мастерских. В эту группу входят: универсальные токарные и токарновинторезные, револьверные, токарно - лобовые, карусельные, токарно - копировальные станки, токарные автоматы и полуавтоматы. Группа токарных станков весьма многочисленна как по своему конструктивному исполнению, так и по своему технологичному назначению. Для обработки детали на токарном станке она приводится во вращение вокруг своей оси, а резец при этом перемещается вдоль детали и снимает с нее слой металла. Вращение детали осуществляет шпиндель станка, а механизм подачи станка поступательно перемещает резец. Подача режущего инструмента производится путем поступательного перемещения суппортов. При токарной обработке главным движением является вращение обрабатываемого изделия, движение подачи – поступательное перемещение резца. К вспомогательным движениям на токарном станке можно отнести быстрый подвод и отведение каретки суппорта с режущими инструментами, зажим и отжим обрабатывамого изделия, перемещение задней бабки. Скорость, с которой точка соприкосновения обрабатываемого изделия с резцом перемещается по отношению к нему, называется скоростью резания. Скорость резания зависит от качества обрабатываемого материала, материала резца и его геометрической формы, а также от способа и условий охлаждения резного и обрабатываемого изделия. Большим скоростям резания соответствуют меньшие подачи и глубины резания. То, очевидно, большим скоростям резания соответствует меньшее усилие резания, а меньшим скоростям – большие усилия; отсюда постоянство мощности резания.

И так, на токарных станках производится обработка наружных, внутренних и торцевых поверхностей, вращение цилиндрической, конической и фасонной формы, а так же прорезка канавок, нарезка наружной и внутренней резьбы. Наибольшее применение из станков токарной группы получили универсальные токарно – винторезные станки. В электомашиностроении к таким станкам относятся универсальный токарно – винторезный станок модели УТ16В, выполняющий разнообразные токарные работы, в том числе производит обточку валов, подшипниковых щитов и других деталей электрических машин, а также для нарезания резьб: метрической, дюймовой, модульной, нитевой и архимедовой спирали.(1)

Краткое описание основных узлов

Основными узлами станка модели УТ16В являются:

станина;

передняя (шпиндельная) бабка с коробкой скоростей и шпинделем;

суппорт;

задняя бабка;

коробка подач;

фартук;

шкаф с электрооборудованием

Станина универсального токарно-винторезного станка коробчатой формы с поперечными П-образными ребрами являются основной несущей конструкцией станка. Станок имеет две призматические направляющие. Передняя составляющая служит для перемещения каретки, а задняя – для перемещения задней бабки. Направляющие подвергнутые закалки с последующим шлифованием. В нише правого торца станины смонтирован электродвигатель ускоренных ходов. Станина устанавливается на две пустотелые тумбы. В первой тумбе на плите, имеющий вертикальное перемещение для натяжения ремней, смонтирован электродвигатель главного движения. Сзади станка на правой тумбе установлен электронасос производительностью 22 л/мин, дающий охлаждающую жидкость из резервуара, размещенного в правой тумбе, к месту обработке изделий. Станок может поставляться на сплошном основании вместо тумб.

Шпиндель представляет собой полый вал, через который можно пропускать прутковый материал при обработке его на станке. На шпиндель навертывается патрон либо план шайбу для закрепления обрабатываемого изделия, а также может устанавливается передний центр при обработке изделия в центрах.

Передний конец шпинделя имеет канавку для предохранителей предотвращающих самопроизвольное спадание патрона при остановке станка. Пуск, останов и включения ускоренного обратного хода производиться рукоятками включения, останова и реверсирования шпинделя.

Коробка скоростей крепиться в первой головной части станины. Движение коробке скоростей передается от индивидуального электродвигателя помещенного в левой ножке станка, через ременную передачу на шкив фрикционного вала. Внутри коробки движение идет через валик фрикциона и шестеренчатый механизм к шпинделю и цепи передач. Передвижение шестерен по шлицевым валикам, осуществляемые рукоятками установки чисел оборотов шпинделя позволяет получить 23 различные скорости вращение шпинделя при прямом ходе и 12 скоростей при обратном ускоренной ходе. Движение рукоятки выбирается нужный ряд чисел оборотов по таблице, помещенной на рукоятке, а вращением другой рукоятки устанавливается требуемое число оборотов шпинделя. Все шестерни выполнены из хромистой стали с соответствующей теплообработкой. В шлицевых соединениях базовым является наружный диаметр шлицевого валика. В избежания поломки зубьев шестерен не следует производить изменения скорости шпинделя на ходу. На торцах сменных шестерен нанесены число зубьев и модуль. Нельзя забывать о регулярной смазке сменных шестерен. Механизм коробки скоростей позволяет:

а) увеличивать в 8 и 32 раза передаточное отношения между цепью подач и шпинделем для нарезания резьб с увеличенным шагом;

б) нарезать правые и левые резьбы;

в) производить деление при нарезании многозаходных резьб на 2, 3,4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, и 60 заходов

подвертыванием шпинделя при отключенной цепи подач на соответствующее количество делений.

Суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообщения ему движений подачи: продольной и поперечной; благодаря этому и крестовой конструкции суппорт может перемещаться в продольном направлении по направляющим станинам и поперечным – по направляющим каретки. Оба эти перемещения могут быть осуществлены как от механического привода с реверсом, так и от руки. Кроме того, верхняя часть суппорта, несущая на себе четырехгранную резцовую головку имеет независимое ручное управление по продольному перемещению по направляющим поворотной части суппорта и может быть повернута на угол от - 90 до + 90 градусов. Для удобства определения величин перемещение резцовых и поперечных салазок при обработки деталей суппорт снабжен масштабными линейками. На резцовых салазках нанесена линейка с ценой деления 5мм. На каретке установлена линейка с ценой деления 10мм на диаметр изделий, по которой контролируются величины перемещения поперечных салазок при помощи закрепленного визира. При обработки торцов деталей на тяжелых режимах резания необходимо винтом затянуть прижимную планку каретки. На нижней части суппорта может быть установлен дополнительно задний резцедержатель.

Задняя бабка используется как вторая опора при обработке в центрах сравнительно длинных изделий и имеет жесткую конструкцию. Одной рукояткой через систему рычагов и эксцентрик она прикрепляется к станине. Для более сильного крепления предусмотрен дополнительный болт. Задняя бабка имеет выдвижную пиноль, в которой закрепляется задний центр или режущий инструмент для обработки отверстий – сверла, метчики, развертки. Бабка перемещается по направляющим станины. Перемещение пиноли осуществляется вращение винта, а крепление рукояткой. При сверлении задней бабкой можно пользоваться механической подачей от каретки, для этого следует соединить замком каретку и заднюю бабку. При точении конуса корпус задней бабки перемещается в поперечном направлении с помощью винтов.

Коробка подач получает движение от коробки скоростей через сменные шестерни, механизм коробки подач позволяет получить через ходовой винт с шагом 12мм, все предусмотренные ГОСТом виды резьб и необходимые подачи:

метрические с шагом от 1 до 12 мм;

дюймовые от 2 до 24 ниток на один дюйм;

питчевые от 1 до 96 питчей;

модульные с шагом от 0,5 до 3 модулей

По средством механизма увеличения шага, при числе оборотов шпинделя от 12,5 до 40 можно, получить резьбу с увеличенным шагом, превышающий нормальный в 32 раза, а при числе оборотов от 90 до 160 – в 8 раз в соответствии с данными таблицы на рукоятке барабана. Через ходовой валик суппорт при любом числе оборотов шпинделя получает продольные подачи от 0, 070 до 2,08 мм на один оборот шпинделя и поперечные подачи от 0,033 до 1, 04 мм на один оборот шпинделя, а при числе оборотов от 50 до 630 в минуту – продольные подачи от 2,08 до 4,16 мм на один оборот шпинделя и поперечные – от 1,04 до 2,08 мм на один оборот шпинделя. Для более точных резьб в коробке подач предусмотрено положение, когда винт подключается напрямую, минуя механизм цепи подач. При этом нужный шаг подбирается сменными шестернями. Виды резьб, включение ходового винта напрямую и подача устанавливается путем поворота рукоятки включения на подачу, резьбу, ходовой винт и архимедова спираль. Поворотом данной рукоятки движение передается на копиры, которые через рычаги устанавливают и блоки шестерен в соответствующие положения. Поворотом рукоятки установки величены подач и шага резьбы достигается выбор ряда резьб или подачи по таблице, а для получения нужной величины из ряда резьбы или подачи необходимо диск барабана за рукоятки вытянуть на себя повернуть до совпадения риски диска с риской барабана, а затем диск подать вперед, в прежнее положение. Этим устанавливается рычаг конуса в соответствующее положение. Для осуществления быстрых перемещения каретки и суппорта в коробке подач на оси ходового вала смонтирована обгонная муфта.

Фартук соединен с нижней кареткой суппорта и перемещается вместе с ней вдоль станины. Имеет четыре кулачковых муфты, позволяющие осуществить прямой и обратный ход каретки у суппорта. Фартук имеет блокирующее устройства препятствующее одновременному включению продольной и поперечной подач суппорта, одновременному включению ходового винта и ходового валика, а также предохранительную кулачковую муфту, которая срабатывает под действием усилий, возникающих при перегрузке фартука. Зазор сцепления маточной гайки с ходовым винтом отградуирован на заводе. При ремонте зазор устанавливается винтом расположенном в торце корпуса маточной гайки снизу фартука.

Помимо основных узлов в конструкцию станка входит ограждение, сменные шестерни, упор, патроны, люнеты, держатель центрового инструмента, ходовой вал и ходовой винт. Упор – это устройства, устанавливаемое на станине станка и служащее для работы по упору. Скорость движения каретки при этом может достигнуть не более 250мм в минуту.

Ограждение предназначено для предохранения от летящей стружки на нижней части суппорта, которое откидывается назад до упора при постановке и съеме деталей. Ограждение имеет поворотный экран, который ставиться в нужное положение в зависимости от расположения освещения.

Сменные шестерни предназначены передавать движения от коробки скоростей к коробке подач.

Станок снабжен само центрирующим трех кулачковым патроном диаметром 240мм, четырех кулачковым патроном диаметром 400мм и поводковой планшайбой. По средствам фланцев патроны и поводковые планшайбы навертываются на резьбу шпинделя до упора и удерживаются от свинчивания при останове и реверсе шпинделя двумя предохранительными шайбами. Точность посадки патрона на шпиндель проверяется индикатором по контрольному пояску, расположенному над наружной цилиндрической поверхностью корпуса патрона. Радиальное биения не должно превышать 0,02мм.

За отдельную плату со станком могут быть поставлены люнеты: подвижный роликовый с диаметром установки от 20 до 110мм и втулочный для нарезания резьб на винтах.

Держатель центрового инструмента применяется для обработки отверстий с ручной и механической подачей каретки. Держатель устанавливается в позицию резцедержателя, маркированную символом обозначающим сверло, до упора в его боковую грань и зажимают винтами (1), (3)

Описание кинематической схемы

Кинематическая схема станка представлена в графической части, лист 3. На кинематической схеме видно, что каждая кинематическая связь состоит из механических, электрических, гидравлических и других кинематических цепей, по которым осуществляется передача движений. Кинематические цепи служат также для изменения скоростей и направления движения исполнительных органов с помощью соответствующих механизмов при неизменной скорости привода, для преобразования и суммирования движений и т. п. Кинематические цепи состоят из отдельных звеньев.

Кинематическая связь исполнительных звеньев между собой, которая определяет только характер исполнительного движения, является внутренней кинематической связью. Связь между источником движения и подвижным исполнительным звеном определяющая скоростные характеристики последнего и является внешней кинематической связью. При малых расстояниях между осями валов передачи осуществляется непосредственным контактом. Для этого используют различные зубчатые передачи. Для передачи вращения между пересекающимися валами применяют конические зубчатые передачи, а между скрещивающимися – червячные, винтовые, цилиндрические. Для средних расстояний между осями валов широко используют разнообразные ременные и цепные передачи. Отдельные элементы кинематических цепей изображаются на схемах условными обозначениями. Основным кинематическим параметром, характеризующим все виды механических передач вращательного движения является передаточное отношение, то есть отношение частоты вращение ведомого вала, к частоте вращения ведущего вала.

От электродвигателей главного движения через клиноременную передачу с диаметром шкивов 140 и 268мм вращается вал I коробки скоростей, на котором установлены свободно вращающиеся зубчатые колеса с числом зубьев z = 56 и z = 51 для прямого вращения шпинделя (по часовой стрелке) и z =50 для обратного вращения шпинделя (против хода часовой стрелки). Включение прямого или обратного вращения шпинделя осуществляется фрикционными муфтами Мф 1 и Мф 2. Вал III получает две прямые скорости вращения через колеса z = 34 или z =39. Далее при помощи зубчатых колес z =29, z =21 или z =38, сцепляющих с одним из соответствующих венцов z =47, z =55 или z =38, образующих тройной блок, получает вращение вал IV . С этого вала вращение может передаваться непосредственно на шпиндель – через зубчатые колеса z =60 или z =30 на блок с z =48, z =60 или через валы V и IV, образующие вместе с зубчатыми колесами переборную группу. В этом случае движение передается зубчатыми колесами z =45 или z =15 (на валу IV), сцепляющимся с одним из венцов блока z =45÷ z =60(на валу V), и парами колес 18/72 и 30/60. В зависимости от вариантов включения зубчатых колес в коробке скоростей можно получить 22 разных значений частот вращения шпинделя.

Перемещение суппорта обеспечивает подачу инструмента в процессе резания это движения осуществляется или непосредственно от шпинделя или через звено увеличении шага, расположенного в коробке скоростей и имеющего три передаточного отношения, и даже через механизм реверса гитару сменных колес K/L , M/N, коробку передач и механизм передач фартука. Механизм реверса состоит из зубчатых колес z =30, z =25, z =45, смонтированных на валах VIII, IX и X. Коробка подач имеет две основные кинематические цепи для нарезания в первом случае дюймовых и питчевых, а во втором – метрических и модульных резьб. Вторая кинематическая цепь, идущая через муфты Мф 4 и Мф 5, используется также и для передачи движения на ходовой валик, но при включенной муфте Мф 6. Для нарезания резьб с повышенной точностью и специальных движение на ходовой винт передается на прямую, то есть коробка подач отключена, а валы XII, XVII и XVIII соединены между собой с помощью муфт Мф 3 и Мф 6. В этих случаях требуемый шаг перемещения суппорта настраивают под бором сменных зубчатых колес K,L,M,N гитары. Для упрощения работы по настройке станка на заданные частоты вращения шпинделя и подачу суппорта на шпиндельной бабке помещена таблица с мнемоническими символами нарезаемых резьб, рукояток управления и числовыми значениями подачи, частоты вращения и числа зубьев сменных колес. Быстрые перемещения суппорта осуществляются от отдельного электродвигателя через ременную передачу вращающую ходовой валик.

На базе токарно-винторезных станков создаются специализированные станки предназначенные для выполнения одной операции. Такие специализированные станки применяются в крупносерийном и массовом производстве однотипных деталей.

Анализ недостатков существующей схемы станка

Недостатком кинематической схемы станка является механическое ступенчатое регулирование скорости вращения, а также механическое ступенчатое переключение подач в коробке подач. Применение автоматических коробок переключения скоростей и подач с использованием электромагнитных муфт, позволило бы значительно упростить кинематическую схему станка.

В схему станка можно внести бесконтактное управление асинхронными двигателями, что позволило бы плавно регулировать частоту вращения электропривода. Внести в схему станка автоматические выключатели с комбинированными расцепителями (токовыми, тепловыми и минимального напряжения). Автоматический выключатель одновременно заменяет вводный выключатель, предохранитель и тепловые реле. Их применение обеспечивает при срабатывании защиты отключение всех трех фаз. Так же автоматический выключатель можно было бы поставить вместо вводного пакетного выключателя S1, который кроме включения электрической части станка может осуществлять нулевую защиту при перерывах в электроснабжении, защиту станка от коротких замыканий токовых перегрузок возникающих в цеховой сети при наличии теплового расцепителя. Заменить в цепи освещения предохранитель F3 и выключатель S3 автоматическим выключателем. В схему можно было бы установить электромагнитную муфту скольжения для упрощения конструкции коробки подач.

Особенности электрооборудования токарно- винторезного станка УТ16В

На станке установлены три трехфазных короткозамкнутых асинхронных электродвигателей. На станке могут применяться следующие величины напряжения переменного тока :

силовая цепь 3 ~ 50 Гц, 220 В, 380 В;

цепь управления ~ 50 Гц, 110 В;

цепь местного освещения ~ 50 Гц, 24 В.

Электрооборудование станка предназначено для подключения к трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной или изолированной нейтралью. В левой нише задней стороны станины установлен конечный выключатель для ограничения холостого хода главного привода. Для освещения рабочего места имеется светильник с гибкой стойкой типа СГС – 1 с лампой МО (24 В, 40 В ). На каретке установлена кнопочная станция S3, S4 для пуска и остановки электродвигателя главного привода и кнопка для аварийного отключения электрооборудования. В рукоятки фартука встроен конечный выключатель S8 для управления двигателем, перемещения каретки и суппорта. Шкаф управления установлен на задней стенке передней бабки. На лицевой стороне шкафа управления имеются следующие органы управления:

рукоятка включения и отключения вводного автоматического выключателя с максимальным и независимым расцепителем для подключения и отключения от питающей сети;

сигнальная лампа с линзой белого цвета, показывающая включенное состояние вводного выключателя;

переключатель для включения и отключения электронасоса охлаждения;

указатель нагрузки, показывающий нагрузку электродвигателя главного привода, имеющий три шкалы: две белых и черную. Белая слева показывает недогрузку станка, черная – нагрузку от 85 до 100%, белая справа показывает недогрузку.

При подключении станка убедиться в соответствии напряжении и частоты питающей сети электрическим параметрам станка, указанным в таблице на внутренней поверхности дверцы шкафа управления. Ввод проводов заземления и электропитания может быть выполнен как через верхнюю плоскость шкафа управления, так и через нижнюю. При заземлении станка стальной шиной используется специальный болт. Запрещается работать с открытой клеммой коробкой и шкафом управления. Защита электродвигателей главного привода механизма передачи, электронасосы охлаждения и трансформаторы от токов коротких замыканий производиться автоматическими выключателями и плавкими предохранителями. Защита двигателей от длительных перегрузок осуществляется тепловыми реле. Нулевая защита электродвигателя осуществлена катушками пускателей, которые при понижении напряжения до 85% от номинального, автоматически отключают электродвигатели от питания.

Обоснование и выбор системы управления

От правильного выбора системы управления зависят эксплуатационные качества станка. К системе управления станков предъявляются следующие требования:

1) безопасность и удобство управления – достигается расположением органов управления в легкодоступных местах, чтобы рабочему не приходилось много ходить вокруг станка;

2) быстрота управления, то есть на операцию управления должно затрачиваться тем меньше времени, чем чаще она производится;

3) точность системы управления, которая устанавливается в зависимости от назначения системы и выполняемой ею функции.

В настоящее время в системах управления станками применяются механические, электрические, гидравлические, пневматические устройства.

Механические элементы и средства автоматизации широко используются для управления рабочими и вспомогательными движениями в станках – автоматах и полуавтоматах, предназначенных для крупносерийного и массового производства типовых деталей.

Гидравлическое управление находит широкое применения в агрегатных копировальных и других станках благодаря его простоте, быстродействию, плавности хода элемента гидропривода, уменьшающего вибрацию станка. Гидравлические системы имеют и недостатки: связи между отдельными элементами осуществляются по средствам рычагов и шлангопроводов, что усложняет конструкцию станков; при эксплуатации в гидросистеме могут нарушаться уплотнения и появляется течь; в станке постоянно находится большое количество масла, которое необходимо периодически менять.

Последние годы непрерывно расширяется применение в станкостроении пневматических устройств управления. Пневматические элементы и системы большей частью применяются в сочетании с гидравлическими или электрическими элементами. В таких системах движущая сила создается с жатым воздухом, от гидравлической или электрической аппаратуры, которая используется для регулирования перемещения.

В станках широко применяют дистанционное управление, когда пульт управления расположен на более или менее значительном расстоянии от управляемых элементов. Системы дистанционного управления могут быть электромеханическими, электрогидравлическими и другими.

Наибольшее распространение получили электрические системы управления металлорежущими станками. Применение электрических элементов и устройств управления облегчает проведение широкой унификации и стандартизацией узлов станка, что снижает его стоимость. Электрическая автоматизация станков обладает значительными преимуществами перед всеми

другими способами автоматизации, обеспечивая удобную эксплуатацию и простую наладку станка, расширяя тем самым возможности создания и применения станков автоматов. В некоторых случаях эффективно применение смешанных систем управления, например: гидравлики или пневматики для выполнения силовых функций, а электрических устройств для управления ими. Такие системы управления получили названия электрогидравлические или электропневматические. В системах управления станков и автоматических линий нашли широкое применение низковольтные электрические аппараты: магнитные пускатели, контакторы, реле напряжения и тока, электромагниты и электромагнитные муфты, путевые выключатели и переключатели, автоматические выключатели. В станке модели УТ16В применяют электропневматическую систему управления в сочетании с механической системой управления. Пневмооборудование в токарно-винторезном станке служит для создания воздушной подушке облегчающей перемещение задней бабки по станине и предотвращающей износ направляющих. Пневмоаппараты смонтированы с задней стороны станка. Электрооборудование станка предназначено для подключения к трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной или изолированной нейтралью (2), (3)

Требования, предъявляемые к электрооборудованию токарновиторезного станка модели УТ16В

Основным требованием, которое предъявляют к электроприводу станка является достаточная мощность электродвигателей, приводящих в движение механизм станка. Необходимая мощность достигается путем рационального расчета и выбора правильного электродвигателя, и прежде всего, он должен быть экономически выгоден и должен удовлетворять особенностям технологического процесса на указанном станке. Необходимо также рационально расположить провода и кабели, что приводит к уменьшению массы проводов. Надежность работы электрооборудования и системы управления достигается применением аппаратов защиты. Соблюдение правил технической эксплуатации ведет к безопасной работе, обслуживающего персонала на станке. К аппаратам защиты предъявляют такие требования как то: надежность, долговечность, простота конструкции, точность и безопасность работы. Помимо выше перечисленных требований необходимо периодически проверять состояние пусковой и релейной аппаратуры. Все детали электроаппаратов должны быть очищены от пыли и грязи. Во избежание появления ржавчины, поверхность стыка сердечника с якорем пускателем периодически смазывают машинным маслом с последующим обязательным протиранием сухой тряпкой. При осмотрах релейной защиты особое внимание следует обращать на надежность замыкание и размыкание контактных мостиков.

При технических осмотрах необходимо проверять состояние вводных проводов обмотки статора, производить очистку двигателей от загрязнения, контролировать надежность заземления. При профилактических осмотрах следует разбирать электродвигатели, очищать внутренние и наружные поверхности и заменять смазку подшипников. Профилактический осмотр автоматических выключателей проводить не реже одного раза в шесть месяцев, а также после каждого отключения при коротком замыкании, в том числе и повторном. Правильность выполнения требований к электрооборудованию позволяют продлить срок работы станка, обеспечивают безопасность и надежность работы электрооборудования станка. (1), (3)

Выбор тока и величины питающего напряжения

В настоящее время наибольшее распространение получила система трехфазного переменного тока. Это обусловлено рядом причин. Такая система дает возможность использовать трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, отличающиеся простотой конструкции, обслуживания, дешевизной. Система переменного тока позволяет легко трансформировать энергию, что немало важно при распределении между потребителями. В некоторых случаях целесообразно применять систему постоянного тока, где не требуется громадных и дорогих электрических машин. Они успешно заменяются полупроводниковыми выпрямителями, которые имеют малые габариты. Двигатель постоянного тока применяется в тех случаях, когда необходимо обеспечить плавное регулирование скорости вращения в широких пределах, кроме того, при тяжелых условиях работы, при большой частоте включений или при высокой ответственности оборудования. Постоянным напряжением питаются цепи управления электроприводов. Это решение продиктовано тем, что коммутационная аппаратура, работающая при постоянном токе, более надежна и долговечна. Однако она и более дорогая по сравнению с равноценной аппаратурой, работающей на переменном токе. При выборе рода тока, питающие цепи управления, приходится руководствоваться как эксплуатационными требованиями, так и экономическими соображениями. При выборе величины питающего напряжения следует учитывать особенность эксплуатации машин и механизмом, а также отдельных узлов

Для питания крупных предприятий следует применять напряжение величиной 1120,150, 220,330 и 500 кВ, а на первых ступенях этих предприятий следует применять в 110, 150 и 220 кВ.

Напряжение 35 кВ можно применять для полного или частичного внутризаводского распределения электроэнергии при наличии мощных электроприемников, электроприемников повышенного напряжения и значительно удаленных от источников питания, подстанций малой и средней мощности напряжением 35/ 0,4 кВ.

Напряжение 20 кВ следует применять для питания предприятий средней мощности, удаленных от источников питания и не имеющих своих электростанций, удаленных от подстанций крупных предприятий, небольших предприятий и населенных пунктов, подключаемых к ТЭЦ ближайшего предприятия.

Напряжение 10кВ необходимо использовать для внутреннего распределения энергии: на предприятиях с мощными двигателями, непосредственно присоединенных к сети 10 кВ; на предприятиях небольшой и средней мощности при отсутствии или небольшом числе двигателей на 6 кВ; на предприятиях, имеющих электростанцию. Напряжение 6 кВ применяют при наличии на предприятии большого числа приемников до 6 кВ; при наличии собственной электростанции с генераторами на 6 кВ.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных точках поражения электрическим током следует применять напряжение не выше 42В, получаемое от понизительных трансформаторов. В помещениях с особо неблагоприятной средой питания переносных светильников с лампами накаливания напряжение не должно быть выше 12В.

При выборе величины питающего напряжения следует учитывать и такие требования как то: подводимое напряжение не должно быть чрезмерно высоким (по условиям безопасности); следует учитывать экономические соображения; малые потери при передачи напряжения к потребителям. Наиболее полно выше перечисленным требованиям удовлетворяет система переменного трехфазного напряжения величиной 380/220В с глухозаземленной нейтралью, нашедшее широкое применение для цеховых сетей.

Описание электрической схемы

Принципиальная электрическая схема – это схема электрических соединений, выполненная в развернутом виде. Она является основной схемой проекта электрооборудования производственного механизма и дает общее представление об электрооборудовании данного механизма, отражает работу систему автоматического привода и управления механизмом, служит источником для составления схем соединений. По принципиальной схеме осуществляется проверка правильности электрических соединений при монтаже и наладке. От качества разработки принципиальной схемы зависит четкость работы производственного механизма, его производительность и надежность в эксплуатации. В процессе составления принципиальной схемы уточняется также типы исполнения и технические данные электродвигателей, электромагнитов, конечных выключателей, контакторов и реле. На принципиальной схеме все элементы каждого электрического устройства, аппарата или прибора показываются отдельно и размещаются для удобства чтения схемы в различных местах ее, в зависимости от выполняемых функций. Для схемы станка модели УТ16В необходимо произвести расчет ее аппаратов защиты, таких как, предохранителей, пускателей с тепловым реле, трансформатор на местное освещение, основной автоматический выключатель, выбрать кнопочные станции, конечный выключатель и провода.

На универсальном токарно-винторезном станке модели УТ16В установлены три трехфазных асинхронных электродвигателей. В левой нише задней стороны станины установлен конечный выключатель для ограничения холостого хода главного привода. При первоначальном пуске станка внешним осмотром проверить надежность заземление и качество монтажа электрооборудования. После осмотра проверить действие блокировочных устройств. Проверить при помощи органов ручного управления четкость срабатывания магнитных пускателей и реле. Привод шпинделя и рабочей подачи суппорта осуществлен от асинхронного короткозамкнутого двигателя. Регулирование угловой скорости шпинделя происходит переключением шестерен коробки скоростей с помощью рукояток, изменение продольной и поперечной подач суппорта – переключение шестерен коробки подач также посредством соответствующих рукояток. Для быстрых перемещений суппорта служит отдельный асинхронный двигатель. Включение и выключения шпинделя станка, а также его реверсирование производится с помощью многодисковой фрикционной муфты, которая управляется двумя рукоятками. Напряжение на станок подается включением пакетного выключателя S1. Цепи управления получает питание через разделительный трансформатор ТV с вторичным напряжением 110В, что повышает надежность работы аппаратов управления. Пуск электродвигателя производиться нажатием кнопки S5, при этом замыкается цепь катушки контактора К1, переводя его на самопитание. Включение шпинделя производиться поворотом вверх рукоятки управления фрикционной муфты. Если пауза в работе превышает от 3 до 8 минут то контакт реле времени КV размыкается и контактор К1 теряет питание. Главный электродвигатель отключается от сети и останавливается, что ограничивает его работу в холостую с низким значением cosφ и уменьшает потери энергии. Управление электродвигателем быстрых перемещений М2 осуществляется нажатием толчковой кнопки встроенной в рукоятку фартука и воздействующей на кнопочный выключатель S7. Пуск и останов двигателя насоса М3 осуществляется переключением пакетного выключателя S2. Работа электронасоса сблокирована с электродвигателем главного привода М1, и включение его возможно только после замыкания контактов пускателя К1. Станок имеет местное освещение. Питание лампы HL производиться напряжением 36В, от отдельной обмотки трансформатора. В цепи лампы находятся предохранитель F3 и выключатель S3. В качестве одного из проводов

вторичной цепи местного освещения при напряжениях 12 и 36В обычно используют станину станка. Защита электродвигателей главного привода быстрых перемещений и суппорта электронасоса охлаждения и трансформатора от тока короткого замыкания производится автоматическими выключателями и плавкими предохранителями. Защита электродвигателей (кроме электродвигателя М2) от длительных перегрузок осуществляется тепловым реле КК1, КК2. Нулевая защита электросхемы станка, предохраняющая от самопроизвольного включения электропривода при восстановлении подачи электроэнергии после внезапного ее отключении, осуществляется катушками магнитных пускателей. При установки станок должен быть надежно заземлен и подключен к общей системе заземления. Ввод проводов в шкаф управления выполняется снизу через отверстия. Ввод должен быть осуществлен проводом ПГВ сечением 6мм 2 для напряжения в сети 220В и сечением 4мм 2 для всех других напряжений; черного цвета для линейных и зелено-желтого цвета для заземления.

Понятие сметы и виды сметы

Все продукты труда в обществе обладают стоимостью и носят характер товара. Стоимость товара определяется общественно необходимыми затратами труда, которые включают овеществленный труд и живой труд, вложенный в производство товаров. По закону расширенного производства живой труд включает общественно необходимый и прибавочный труд. Стоимость, выраженная в денежной форме, является ценой продукта труда.

В монтажном производстве ценообразование имеет некоторые особенности в отличие от промышленного производства. Они заключаются в большом разнообразии продукции строительства, зависимости величин затрат от местных условий, значительной продолжительности производственного цикла, участие в монтаже объектов многих специализированных предприятий.

По этой причине единые цены на продукцию не получили распространения. Цены на продукцию определяется сметами, составляемыми раздельно на каждый объект и на каждый вид работ.

Смета – это расчет затрат на весь объем выпускаемой продукции.

Различают следующие виды смет: 1. Сметная – это расчет затрат на вновь осваиваемое изделие или продукцию; 2. Плановая – расчет затрат на производство отдельных видов товаров и услуг на плановый период; 3. Фактическая – составление сметы на конец планового периода.

Сравнение плановой и фактической смет дает возможность более точно определить затраты на производство и составить план мероприятий по снижению себестоимости.

Смежная стоимость электромонтажных работ слагается из прямых затрат, накладных расходов и плановых накоплений.

Прямые затраты состоят из следующих элементов: основной заработной платы рабочих; стоимости материалов, конструкций и деталей с учетом затрат, связанных с доставкой их от заводовизготовителей; стоимости затрат по эксплуатации машин и механизмов и прочие прямые затраты.

В накладных расходах учитываются административно-хозяйственные расходы, расходы по обслуживанию рабочих и расходы по организации и производству строительно-монтажных работ.

Расходы по обслуживанию рабочих включают: дополнительную заработную плату производственных рабочих; доплата до среднего заработка молодым рабочим и учащимся; отчисление на социальное страхование; расходы на охрану труда и технику безопасности; расходы связанные с жилищно-коммунальными услугами, предоставляемыми за счет организации.

К расходам по организации и производству монтажных работ относятся: содержание сторожевой и пожарной охраны, содержание производственного оборудования и инвентаря, содержание нормативно-исследовательских станций и проведение текущих мероприятий по рационализации производства, благоустройства монтажных площадок, командировки рабочих-монтажников высокой квалификации для производства монтажных работ, содержание групп проектировщиков и сметчиков, предназначенных для проведения работ, связанных с организацией и производством монтажных работ, и д.р.

В сметах и ценниках на производство электромонтажных работ накладные расходы исчисляются либо в процентах от суммы основной заработной платы рабочих, либо в процентах от суммы прямых затрат.

Сметная стоимость отдельных видов работ является ценой продукции специализированных организаций, выполняющих данный вид работ.

Себестоимость монтажных работ является обобщающим показателем производственно-хозяйственной деятельности организации и представляет собой выраженные в денежной форме затраты на производство монтажных работ.

Большая степень снижения себестоимости монтажных работ достигается путем использования в процессе производства техники, материальных, трудовых и финансовых ресурсов и совершенным методом руководства производственной деятельностью.

Испытание изоляции роторов, якорей и цепей возбуждения может проводить одно лицо с группой по электробезопасности не ниже III, испытание изоляции статоров – не менее два лица одно из которых должно иметь группу не ниже IV, а второе - не ниже III.

При работе с мегомметром прикасаться к токоведущим частям, к которым он присоединен запрещается. После окончании работы необходимо снять остаточный заряд с проверяемого оборудования, по средством его кратко временного заземления. Производства измерений мегомметром запрещается вовремя грозы или при ее приближении.

Изоляция считается выдержанной испытания повышенным напряжением, если не было отмечено нарушений в изоляции по показаниям приборов или визуальным наблюдением поверхности изоляции.

Выбор схемы соединений

Все электроаппараты в зависимости от конструкции могут иметь присоединительные зажимы либо на лицевой стороне, либо сзади и в зависимости от положения зажимов, провод на панели управлении может быть выполнен на лицевой или задней стороне аппарата. Если мы выбираем передний монтаж, то все соединительные провода необходимо прокладывать на лицевой стороне панели управления, которая должна выполняться из стального листа, причем на этой же стороне панели должны быть размещены и наборы присоединительных зажимов. При выборе заднего монтажа аппараты располагаются на лицевой стороне панели управления, выполненной из общей ленты плиты или текстолита, а провода и наборы присоединительных зажимов на задней стороне. После размещения электрооборудования станка, составления эскиза размещения аппаратуры и выбора способа соединения проводов приступаем к проектированию их проводки между зажимами приборов, то есть, разрабатываем схему их соединения. На схемах соединений все аппараты и другие приборы изображаются не раздельными элементами. Схемы соединений отражают реальное расположение отдельных узлов и аппаратов электрооборудования станка в шкафах, на панели управления, а также способ соединений между ними.

Составление схемы соединений производится по принципиальной электрической схеме и по схеме расположения электрооборудования, при этом применяют те же условные обозначения аппаратуры и маркировку, что и на принципиальной схеме. При составлении схемы соединений необходимо следовать следующим требованиям:

присоединение проводов производится только к зажимам аппаратов электромашин, приборов и наборов внешних зажимов ( клеммников), которые выпускаются промышленностью на номинальные токи величиной 10, 25,60 и 200 А напряжением до 500 В;

к одному присоединительному зажиму рекомендуется присоединять не более двух проводов, а при наличии большего числа присоединяемых проводов следует применять промежуточные зажимы;

совершенно не допускается соединение проводов помимо соединительных зажимов, то есть скруткой или пайкой;

в приделах одной панели управлений все разветвлений проводов между аппаратами следует делать на зажимах аппаратов, при этом не применять промежуточные зажимы.

На схеме соединений проводов идущих от наборов зажимов или от аппаратов в одном направлении можно изображать двумя способами: либо линией, либо каждый провод показывать отдельно. В настоящее время распространение получил первый способ. Иногда на схемах соединений в цепях управления полного изображения линий проводки между собой и аппаратами делаются небольшой длины проводки, на которых указывают встречными стрелками только направление проводки. Около каждой указательной стрелки ставят «адрес» - условное обозначение аппарата или зажима, к которому идет второй конец соединительного провода, и номер провода. Место укладки таких проводов выбирается на листе монтажа. В случае, если провод необходимо присоединить к аппарату, установленному на другой панели, то у стрелки необходимо указать обозначение данного аппарата и номер панели управления, к которой будет присоединяться провод. Так же отмечается проводка от панелей к тем аппаратам, которые встроены в шкаф электрооборудования отдельно: резисторы, сигнальные лампы, измерительные приборы и другое электрооборудование.

Разъемные электросоединения (зажимы аппаратов и наборы соединительных зажимов) изображаются на схемах не перечеркнутыми кружками, а неразъемные соединения проводов, провода с панели управления либо с аппарата или соединения получаемые пайкой или холодным прессованием, на схеме соединений изображаются перечеркнутым кружком. Схема присоединения всегда выполняется на основе принципиальной электрической схеме.

Электропроводки промышленных механизмов

Соединение всех элементов электрооборудования станка или производственной машины в общую схему и питание электроэнергией

токоприемников производится с помощью электрической проводки, выполненной в соответствии с общей схемой электрооборудования. Эти схемы составляют на основании принципиальной электрической схемы и схемы расположения электрооборудования на станке. При составлении общей схемы применяют те же обозначения, что и на принципиальной схеме. Аппаратуру, расположенную в электрошкафу обычно обводят общей рамкой, а провода, идущие в одном направлении, изображают на общей схеме одной жирной линией.

Электропроводка станков выполняется проводами и кабелями, преимущественно в полихлорвиниловой изоляции. Согласно общим технологическим условиям для электропроводок станков и машин могут применяться и медные провода сечением не менее 1 мм2 , и менее 1 мм2 в цепях усилительных устройств. Разрешается применять непосредственно на станках провода сечений 0,72 мм2 , а на панелях 0,5 мм2 и 0,35 мм2 . Электропроводка должна обеспечить надежность работы всего электрооборудования, должна быть удобна и проста в эксплуатации, а при монтаже гармонично сливаться с производственным механизмом. По конструктивным особенностям монтажа различают три вида проводок: проводка на панелях и блоках, местная проводка и внешняя проводка.

Монтаж местной электропроводки с цепью защиты проводников от механических повреждений и вредных воздействий пыли, масла, эмульсии производится в стальных тонких трубах, чтобы очертании проводки не ухудшало внешнего вида станка. Число изгибов должно обеспечивать свободное протягивание и изменение проводов. Если необходимо большое число изгибов, то проводку осуществляют в металлоруковах тонкостенных труб. Провода в трубах и в рукавах должны быть цельными соединение проводов путем пайки или скрутки не допускаются; соединение труб производят при помощи арматуры, тройников угольников, разветвительных коробках. На каждые от 7 до 10 проводов цепей управления, прокладываемых в трубе или метало рукаве, добавляют один резервный провод на общем разветвлении указывают их нумерацию, согласно принципиальной схеме и обязательно указывают число проводов, их сечение, расцветку. Все концы проводов соединяющих зажимы отдельных аппаратов и машин, при монтаже оборудования должны быть промаркированы в соответствии с нумерацией имеющейся на схеме соединения, принципиальной схеме. Маркировка проводов производится с помощью бирок из пластмассы, фибры, жести на которых указывают индекс провода. Бирки на проводах закрепляется шплинтами. В некоторых случаях применение бирок, является неудобным, тогда на концы проводов надевают кусочки полихлорвиниловой трубки белого цвета, которая должна плотно прилегать к изоляции провода. На трубках специальными чернилами наносятся условные обозначения проводов. Для удобства монтажа и обеспечения нахождения неисправного провода, при выполнении монтажа электропроводки нашли широкое применение разветвлительные коробки, в которых располагаются наборы зажимов. К этим зажимам присоединяют с одной стороны провода, идущие от электромашин и аппаратов, а с другой стороны провода, идущие к панели управления, расположенных в электрошкафах. Провода к узлам электрооборудования, размещенным на подвижных частях механизмов станка, выполняется гибким проводом в полихлорвиниловой изоляции, которые протягиваются в металлорукове резине броневом рукаве или эластичной трубке. Подвод проводов к электрооборудованию, размещенному на вращающихся частях станка, производятся с помощью токопроводов. Электропроводка на панелях шкафов и ниш выполняется жесткими проводами марок ПВ, ПР, с медной жилой сечением выбранным по току нагрузке но не менее 1 мм2 , в цепях обеспечения достаточной механической прочности. В нише проводка выполняется в стальных трубах прокладываемых по полу или фундаменту станка в специальных каналах закрываемых с верху тяжелыми железными щитами. К электрошкафу управления энергия подводится от цеховой сети. В других случае станок присоединяют к кабельной сети цеха по каналам в полу или по стенам открытой проводкой. Любой вид открытой проводки монтируют в две стадии: в первой выполняют все подготовительные и заготовительные работы; во второй выполняют монтажные работы, по прокладке заранее заготовленные электропроводок по подготовленным трассам, монтаж скомплектованного и укрупненного в узлы и блоки электрооборудования. Открытые электропроводки трудоемки менее индустриальные, ухудшают вид помещения или цеха, создают неудобства во время ремонта и требуют дополнительной защиты от вредных воздействий. Широко применяют открытые электропроводки изолированными проводами в трубопроводах.