Модернизация станка 16К20Т1 с электроприводом

Титул.docx

ДОНЕЦКИЙ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ
ЦИКЛОВАЯ КОМИССИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
По дисциплине «Электропривод и электрооборудование станков с ПУ и РТК»
на тему :Модернизация станка 16К20Т1
Студента 3 курса РК-12-1д группы направления подготовки 6.050502 «Инженерная механика»
специальности 5.05050202 «Обслуживание станков с
программным управлениям и робототехнических комплексов»
(фамилия и инициалы)
Руководитель преподаватель спецдисциплине
(должность учёное звание научная степень фамилия и инициалы)
Оценка по национальной шкале
Члены комиссии Стельмашова Т.В.
(подпись) (фамилия и инициалы)
Лист 1.Станок 16К20Т1.Общий вид..
Лист 2.Схема электропривода . «Кемрон»
РЕКОМЕНДОВАНАЯ ЛИТЕРАТУРА
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Примерный объем роботы
Назначениеитехническиехарактеристикистанка16К20Т1
2 Описаниеработыстанка16К20Т1
3 Требования предъявляемые к электроприводу станка 16K20T1
4 Обоснование модернизации
5Назначение технические данные и
устройство электропривода типа «Кемрон»
6 Техника безопасности
1 Расчет механических характеристик двигателя постоянного тока
2 Расчет выбор и проверка силовых тиристоров
3 Расчет параметров схемы управления
Дата выдачи«01»Октября 2014.Срок окончания«05» Декабря 2014
Преподаватель (Стельмашова Т.В.)
Председатель цикловой комиссии (Кутыркин И.В.).
На курсовой проект по дисциплине " Электропривод и электрооборудование станков с ПУ и РТК".
студента специальности 5.5050202курса 3 группы РК - 12 - 1д
Донецкого электрометаллургического техникума
Рослякова Михаила Сергеевича
Тема задания : Модернизация станка 16К20Т1
Номинальная мощность двигателя механизма главного движения Рн=77кВт
Номинальная частота двигателя главного движенияnн=750обмин1
Постоянная времени тиристорного преобразователя Тu=00011.
Коэффициент усиления тиристорного преобразователя Кu=56.
Отношение моментов инерции механизма и двигателя jmjдв = 056.
Курсовой проект на заданную тему выполняется студентом в следующем объеме:
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
1Назначениеитехническиехарактеристикистанка16К20Т1
2Описаниеработыстанка16К20Т1
5Назначениетехническиеданныеиустройствоэлектропривода
6Техника безопасности

Stanok.cdw

Привод продольного перемещения
Бабка шпиндельная с подшипником
Опора левая винта продольного перемещения
Ограждение подвижное
Электромеханический привод пиноли задней бабки
Разводка коммуникаций по станку
Гр.5.05050202 01.15.01

Расчетная работа 2-3.docx

2.2 Расчет силового тиристора
Тип схемы преобразователя- трехфазно симметрично мостовой
Для выбора силовых тиристоров необходимо рассчитать значения максимального обратного напряжения и среднего тока тиристора . С учетом типа схемы преобразователя - трехфазно симметрично мостовой расчеты производим с соответствующим коэффициентом. Обратное максимальное напряжение
UОБР=205 105 = 21525 В
Силовой тиристор выбираем с справочника c условием
Icp ≥125 AIобр.max≥21525
Тип тиристора 4AEBL6
Напряжение вторичной обмотки трансформатора
U20= 234 205 = 4797В
Вторичной обмотки трансформатора
I20 = 082 33.06 =271А
Мощность трансформатора преобразователя
Pd = Uн Iяц= 205 38 = 7790Вт
Sтр = 125 7790 = 847125 Вт
Принимается мощность короткого замыкания трансформатора
Ркз = 5% Sтр =005 847125 = 42356 Вт
Принимается напряжение короткого замыкания
Uкз = 8% U20 =008 4797 = 3837 В
Полное сопротивление короткого замыкания трансформатора приведенное
ко вторичной обмотки
Zкз = UкзI20 = 3837 271 = 141 Ом
Активное сопротивление транзистора доведенное до вторичной обмотки
Rкз =Ркз3I202 = 423.56 327.12 = 019 Ом
Индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора доведенное до вторичной обмотки трансформатора
Xкз = Zкз2- Rкз2 = 1412-0192 =139 Ом
Индуктивное сопротивление сети принимаем
Xc = Xc U20Uн2= 001 47972052 = 0054
Полное сопротивление приведенное упрощенной схемы смещения
Zкз = Rкз+Rдим2+ Xc+Xкз2=
9+02+0054+1392 = 214 Ом
Ток короткого замыкания упрощенной схемы
Iкз = U20Zкз = 4797214 = 2241А
Проверяем ток короткого замыкания и ударный ток тиристора
Условие проверки тиристора выполняется
Рисунок-5 Упрощенная схема силовой цепи в режиме короткого замыкания
3 Расчёт параметров схемы практической работы
Унифицированный сигнал этой системы составляет ± 10В.Задаёмся Uзз по току ровному 8В.
К1=UззImax = 811725 = 0068 ВA
Эквивалентное сопротивление якорной цепи
Rэ = UнIяц 1-=20538 1-080 =1 Ом
Задаёмся значением ёмкости Сос и получаем значение Rос
Согласно математического анализа необходимое качество переходного процесса (технический оптимум) можно получить при исполнении уравнения
T1рт =20011560068 1 = 00083 A
Входное сопротивления регулятора тока
R3= T1ртC33 = 0083110-6 = 83000 Ом
Сопротивление в цепи регулятора тока
R33= LC33 Rя = 32 10-31 10-6 128 = 250 Ом
Коэффициент обратной связи за скоростью
Перепад частот вращения при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной
=0-н=2356-157=786 с-1
Электромеханическая постоянная двигателя
Tн=Jдвт1+JмJдвMн=0011+0567863306 =0037 с
Где Tн – электромеханическая постоянная двигателя
Передающая функция регулятора скорости
Крт=00370068087 4000110033=15
Задаемся величиной сопротивления R33=200 кОм
R1=R33Kрт=63268 15=4217 кОм
В Цепи обратной связи регулятора скорости включено два стабилитрона которые выполняют функцию ограничения тока двигателя.-пере регулирования в переходном процессе составляет 43% для
«технического оптимума » тока ограничения
Iоб=3825-0056=9287 А
Напряжение стабилитрона
Выбираем стабилитрон типа КС191С с Uст = 91В

Титульный.docx

ДОНЕЦКИЙ ЭЛЕКТРОМЕТАЛУРГИЧЕССКИЙ ТЕХНИКУМ
ЦЫКЛОВАЯ КОМИССИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
с дисциплины «Электропривод и электрооборудование с ПУ и РТК»
на тему : Модернизация станка 16К20Т1.
Студента 3 курса РК-12-1д группы направления подготовки 6.050502 «Инженерная механика»
специальности 5.05050202 «Обслуживание станков с
программным управлениям и робототехнических комплексов»
(фамилия и инициалы)
Руководитель преподаватель спецдисциплин
(должность учёное звание научная степень фамилия и инициалы)
Оценка по национальной шкале
Члены комиссии Стельмашова Т.В.
(подпись) (фамилия и инициалы)

Пояснительная записка.docx

На курсовой проект с дисциплины "Электропривод и электрооборудования с ПУ и РТК
студента специальности 5.5050202курса 3 группы РК-12-1д
Донецкого электрометаллургическоготехникумаРослякова М.С
Необходимая напряжение двигателя главного движения =77кВт
Необходимая номинальная частота двигателя главного движения =750обмин
Постоянная времени тиристорного преобразователя =0068
Коэффициент усиления тиристорного преобразователя =32
Отношения моментов инерции механизма и двигателя =052
Курсовой проект на заданную тему выполняется студентом в следующем объеме:
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
1 Технические характеристики станка1.2 Достоинства механизма главного движения станков с ЧПУ1.3 Привод главного движения2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ2.1 Расчет механических характеристик двигателя постоянного тока2.2 Расчет выбор силового тиристора2.3 Расчет параметров схемы управления

Курсовой 16К20Т1.docx

За сравнительно короткий срок станки с ЧПУ зарекомендовали себя как эффективное автоматизированное оборудование позволяющее достигнуть высоких технических и экономических показателей решить ряд важных социальных задач. Основные преимущества производства с помощью станков с ЧПУ по сравнению с производством использующим универсальные станки с ручным управлением следующие:
сокращение основного и вспомогательного времени изготовления деталей;
повышение точности обработки;
простота и малое время переналадки;
возможность использования менее квалифицированной рабочей силы и сокращение потребности в высококвалифицированной рабочей силе;
возможность применения многостаночного обслуживания;
снижение затрат на специальные приспособления;
сокращение цикла подготовки производства новых изделий и сроков их поставки;
концентрация операций что обеспечивает сокращение оборотных средств в незавершенном производстве а также затрат на транспортирование и контроль деталей;
уменьшение числа бракованных изделий по вине рабочего.
Опыт показывает что наибольший экономический эффект дает изготовление на станках с ЧПУ сложных деталей в том числе из труднообрабатываемых материалов повышенной точности требующих выполнения многих технологических операций.
В данном курсовом проекте проедена модернизация станка 16К20Т1 за счет замены асинхроного двигателя на элетропривод типа “КЕМРОН”.
1 Назначение и технические характеристики станка 16К20Т1
Станок токарный с числовым программным управлением модели 16К20Т1 предназначен для выполнения разнообразных токарных работ наружных и внутренних поверхностей деталей тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем в один или несколько проходов по замкнутому автоматическому циклу в условиях мелкосерийного и серийного производства.
На станке можно производить наружное точение растачивание а также нарезание резьбы при оснащении станка соответствующей системой ЧПУ. Форма образующих обрабатываемого изделия: цилиндрическая конусная и фасонная. Диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя и подач позволяет производить обработку изделия как из обычных черных цветных металлов так и жаропрочных сталей.
Токарный станок мод. 16К20Т1 аналогичен по конструкции станку мод. 16К20Ф3 но оснащен 2-координатной контурной оперативной системой числового программного управления с УЧПУ Н22-1М с УШП.
Система обеспечивает линейно-круговую интерполяцию и является замкнутой: перемещения рабочих органов по обеим координатам (X и Z) осуществляются с помощью следящих приводов подач с фотоимпульсными датчиками обратной связи.
Система ЧПУ станка - Н22-1М
Класс точности станков - П ГОСТ 8-71.
Технические характеристики станка 16К20Т1 представлены в таблице1
Таблица1-Техническиехарактеристикистанка16К20Т1
Наименованиепараметров
Наибольшийдиаметробрабатываемогоизделиямм
Наибольшаядлинаобрабатываемогоизделиямм
Наибольшаядлинаобработкимм
КонецшпинделяпоГОСТ12593-72м
Диаметрпруткапроходящегочерезотверстиешпинделямм
РазмерцентравпинолизаднейбабкипоГОСТ13214-67
Числоуправляемыхосейкоординатвсегоуправляемых
Предельноечислооборотовшпинделяобмин.
Числоступенейскоростейшпинделя
Пределырабочихподачммоб.
Скоростьбыстрогоперемещениямммин.
Дискретностьотсчетапоосямкоординатмм
2Описаниеработыстанка16К20Т1
Токарно-винторезный станок 16К20Т1предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: обтачивания и растачивания цилиндрических и конических поверхностей нарезания наружных и внутренних метрических дюймовых модульных и питчевыхрезьб а также сверления зенкерования развертыванияи т.п. Отклонение от цилиндричности 7 мкм конусности 20 мкм на длине 300 мм отклонение от прямолинейности торцевой поверхности на диаметре 300 мм - 16 мкм.
Однако бывают станки 16К20Т1 без ходового винта. На таких станках можно выполнять все виды токарных работ кроме нарезания резьбы резцом.
Станки оснащены механическим фрикционом приводом быстрых перемещений суппорта задняя бабка имеет аэростатическую разгрузку направляющие станины закалены HRCэ 49 57.
Техническими параметрами по которым классифицируют токарно-винторезные станки являются наибольший диаметр D обрабатываемой заготовки (детали) или высота Центров над станиной (равная 05 D) наибольшая длина L обрабатываемой заготовки (детали) и масса станка. Ряд наибольших диаметров обработки для токарно-винторезных станков имеет вид: D = 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 идалеедо4000мм.
Наибольшая длина L обрабатываемой детали определяется расстоянием между центрами станка. Выпускаемые станки при одном и том же значении D могут иметь различные значения L. По массе токарные станки делятся на легкие - до 500 кг (D = 100 - 200 мм) средние - до 4 т (D = 250 - 500 мм) крупные - до 15 т (D = 630 - 1250 мм) и тяжелые - до 400 т (D = 1600 - 4000 мм).
Одним из условий эффективной организации работы любого предприя-тия является наличие отлаженного механизма выполнения ремонтных работ. Чем меньше удельный вес расходов на ремонт обслуживание и содержание оборудования в себестоимости продукции тем выше эффективность произ-водства и самой ремонтной службы. Для предупреждения нерациональных по-терь в производстве и сокращения затрат на ремонт служит система планово-предупредительного ремонта (ППР). Системой планово-предупредительного ремонта называется совокупность различного вида работ по техническому ухо-ду и ремонту оборудования проводимых по заранее составленному плану с целью обеспечения наиболее эффективной эксплуатации оборудования.
Сущность системы ППР заключается в том что помимо повседневного ухода электроустановки подвергают через определенные промежутки времени плановым профилактическим осмотрам проверкам испытаниям и различным видам ремонта.
Система ППР позволяет поддерживать электроустановки в состоянии обеспечивающем их нормальные технические параметры предотвращать час-тично случаи отказов снижать расходы на ремонт улучшать технические параметры при плановых ремонтах в результате той или иной модернизации.
Ремонт электрооборудования и аппаратов непосредственно связанных с технологическими агрегатами производят одновременно с ремонтом последних. Перед выводом в капитальный ремонт каждого агрегата выполняют следующие подготовительные мероприятия:
-составляют ведомость объема работ и смету которые уточняют после вскрытия и осмотра агрегата;
-составляют график проведения ремонтных работ;
-подготавливают согласно ведомостям объемов работ необходимые мате-риалы и запасные части;
-составляют и утверждают техническую документацию на реконструк-ционные работы намеченные к выполнению в период капитального ремонта;
-приводят в исправное состояние инструмент приспособления такелаж-ное оборудование и подъемно-транспортные механизмы;
-готовят рабочие места для ремонта;
-комплектуют ремонтные бригады.
Ремонт оборудования и аппаратов производят по инструкциям.
При ремонте основного и вспомогательного электрооборудования результаты центровки и балансировки а также величины всех зазоров и другие замеры связанные с износом и изменением состояния деталей заносят в формуляры а данные о выполненных работах — в ремонтный журнал или паспорт данного оборудования электроустановки.
В процессе ремонта агрегата ответственный за электрооборудование (или уполномоченные им лица) производит приемку из ремонта отремонтированных узлов и вспомогательных механизмов. При приемке основного оборудования из капитального ремонта дают оценку качества ремонта а также оценку внешнего состояния оборудования (изоляция чистота покраска и т. д.).
Вновь вводимое после ремонта оборудование испытывают в соответ-ствии с предусмотренными ПУЭ нормами испытания электрооборудования. Специальные испытания эксплуатируемого оборудования проводят по разра-ботанным схемам и программам утвержденным лицом ответственным за электрооборудование в связи со специфичной работой.
Расположениесоставныхчастейтокарногостанка16К20Т1 приведены на рисунке 1 (Лист 1 графической части). На рисунке 2 приведено расположение составных задних частей станка.
Рисунок-1 Расположениесоставныхчастейтокарногостанка16К20Т1
Рисунок2 Расположениесоставныхчастейстанка16К20Т1.Видсзади
Спецификациясоставныхчастейтокарногостанка16К20Т1
Основание-16К20Т1.011000.000-01
Станина-16К20Т1.010000.000
Каретка-16К20Т1.051000.000
Опоралеваявинтапродольногоперемещения-16К20Т1.070000.000
Бабкашпиндельнаясподшипником"Гаме"-16К20Ф.023000.000-01
Приводпродольногоперемещения-16К20Т1.481000.000
Ограждениенеподвижное-16К20Т1.264000.000
Приводдатчикарезьбонарезания-16К20Ф.163.000-03
Шкафуправления-16Д20.211000.000-01
Ограждениеподвижное-16К20Т1.262000.000
Резцедержкаповоротная-16Р20Ф.041.СП
Винтоваяшариковаяпарапоперечногоперемещения-16К20T1.153000.000
Шкафуправления-16Д20.212000.000-02
Винтоваяшариковаяпарапродольногоперемещения-16К20Т1.154000.000
Бабказадняя-16К20Ф.030.СП
Опорапродольноговинтаправая-16К20Т1.071000.000
Электрооборудование-16К20Т1.183000.000
Шкафуправления-16Д20.213000.000-02
Электромеханическийприводпинолизаднейбабки-16К20Ф.032.000
Шкафприводовподач-16Д20.214000.000
Смазкацентрализованная-16К20Ф.240.СП
Моторнаяустановкасполиклиновойременнойпередачей-16К20Ф.159.000
Автоматическаякоробкаскоростей(АКС)-16К2СФ.158000.000
КонтрольсмазкиAKC-16К2СФ.400.000
Патронмеханизированныйсэлектромеханическимприводом
Приводпоперечногоперемещения-16К20Т1.482000.000Редукторпоперечнойподачи-16К20Т1.153000.000-01
Разводкакоммуникацийпостанку-16К20Т1.115000.000
Разводкакоммуникацийпокаретке-16К20Т1.114000.000
Пультуправления-16К20Т1.500000.000
Блокручногоуправления-16К20Т1.501000.000
Люнетнеподвижный-16К25.101.СП
Экранноеприспособлениедлянастройкиинструмента-16К20Ф.321.СП
3Требованияпредъявляемыекэлектроприводустанка16K20T1
В станочном парке промышленности одно из ведущих мест занимает группа токарных станков. Несмотря на преобладания тенденции развития специальных токарных станков и автоматов отвечающих задачам получения наибольшей производительности при максимальной автоматизации процессов продолжают совершенствовать и универсальные токарно-винторезные станки.
Токарный станок модели 16К20Т1 оснащен оперативным УЧПУ модели Н221М установленного на суппорте станка что обеспечивает удобство наблюдения за перемещениями режущего инструмента при вводе управляющей программы. Этот станок предназначен для токарной обработки (в центрах и в патроне) наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения различной сложности а также для нарезания резьбы.
Станок применяется в единичном мелкосерийном и среднесерийном производстве.
Устройство электродвигателей станка обусловлено особенностями станочного электропривода: повторно-кратковременным режимом работы большой частотой включений широким диапазоном регулирования скорости и частыми реверсами. Электродвигатели должны удовлетворять по конструктивному исполнению условиям окружающей среды.
К электроприводу станка предъявляются следующие требования:
)экономичность т.е. электропривод должен потреблять минимальное количество электрической энергии; применение определенного вида электропривода должно быть экономически обосновано;
)надежность — это свойство электропривода выполнять требуемые функции сохраняя свои эксплуатационные показатели и характеристики в течение заданного периода времени. В понятие надежности
входят несколько понятий:
работоспособность — состояние электропривода при котором он
способен выполнять свои функции;
безотказность - свойство электропривода сохранять свою работоспособность в течение определенного времени;
долговечность – свойство электропривода сохранять свою работоспособность до предельного состояния когда его эксплуатация становится невозможной по техническим или экономическим причинам условиям техники безопасности или из-за необходимости капитального ремонта. Период времен от начала эксплуатации до предельного состояния называют сроком службы или наработкой электропривода.
ремонтопригодность — определяет приспособленность электропривода к предупреждению и обнаружению неисправностей и отказов и устранению их путем проведения ремонтов и технического обслуживания;
сохраняемость — свойство электропривода непрерывно поддерживать свою работоспособность в течение и после хранения и транспортировки.
Основным средством повышения надежности электропривода является введение различного рода избыточности под которой предусматриваются дополнительные средства и возможности превышающие минимально необходимые для выполнения заданных функций.
Структурная избыточность предполагает включение в схему дополнительных резервных элементов блоков устройств что позволяет создавать даже из не очень надежных компонентов надежные электроприводы. Включение в схему дополнительных элементов увеличивает его массу габариты и стоимость поэтому применение этого способа должно быть экономически обосновано.
Временнаяизбыточностьпредусматриваетиспользование технологи ческих резервов времени для восстановления работоспособности электро
) помехозащищенность — помехи вызывают сбои в работе элементов электропривода а иногда и их повреждения тем самым снижая надежность электропривода. Поэтому любой электропривод должен быть спроектирован изготовлен и смонтирован так чтобы его компоненты не создавали помех друг другу и соседним электроустановкам и он должен быть защищен от воздействия внешних помех создаваемых другим электрооборудованием.
Главное движение - вращение шпинделя с заготовкой; движение подач – перемещение каретки в продольном и салазок в поперечном направлениях; вспомогательные движения — быстрое перемещение каретки в продольном и салазок в поперечном направлениях от отдельного привода и т.д.
В качестве привода главного движения используется электродвигатель М1- частотно-регулируемый асинхронный. Возможно использование регулируемого электродвигателя постоянного тока. От электродвигателя М1 посредством передачи вращение передается на вал I шпиндельной бабки а затем через зубчатые колеса z=48 и z=48 — на вал II. Далее обеспечивается три диапазона частоты вращения шпинделя . В пределах каждого диапазона частота вращения регулируется бесступенчато путем изменения частоты вращения электродвигателя М1.
Для получения каждого диапазона частота вращения движение от вала II через зубчатые колеса 2 = 48 и 2 - 48 передается на вал Ш затем через зубчатые колеса z = 24 и z = 66-на вал IV и далее через зубчатые колеса z = 30 и z = 60 - на вал V (шпиндель). Для получения второго диапазона двойной блок зубчатых колес на шпинделе (вал V) вводится в зацепление с колесом z = 60 на валу II а колесо z = 45 на валу Ш выводится из зацепления с колесом z= 45 на валу П. Затем колеса z = 60 на валах V и VI служат для вращения
датчика ВЕ-178резьбонарезания. Зубчатое колесо z = 60 на валу
V — разрезное и служит для выборки зазора в зацеплении в цепях предотвращения рассогласования положения шпинделя и датчика.
В качестве привода подач суппорта по оси X (поперечное перемещение) применяют электродвигатель М2 (регулируемый высокомоментный постоянного тока или частотного - регулируемый асинхронный). От электродвигателя М2 вращение передается через зубчатые колеса z = 40 и z. = 40 на шариковый винт-гайку качения с шагом Рх.в. = 5 мм; обратная связь по пути осуществляется фотоимпульсом датчиком ВЕ — 178.
4 Обоснование модернизации
Шпиндель система охлаждения смазки и вентиляции работают от асинхронных двигателей и являются неуправляемыми.
По истечении лет электрооборудование отработало свой ресурс и вышло из строя.
Нехватка финансовых средств на предприятии обуславливает неполную замену станка а лишь отдельные его части: замена шагово-гидравлического привода. КПД (77 - 82%)
Основными недостатками привода являются: низкие динамические показатели.
В качестве приводов подач в станках с ПУ в настоящее время большое применение находят тиристорные преобразователи (ТП).
Основное преимущество ТП - высокий КПД (95 - 99%) и высокое быстродействие (они практически безинерционы) ремонтопригодность.
5Назначениетехническиеданныеиустройствоэлектропривода
Электроприводытипа «Кемрон»находятширокоеприменение
вприводахподачметаллорежущихстанковблагодарявысокимстатическим
идинамическимхарактеристикаматакжебольшомуколичеству
типоразмеров(от15Нмдо170Нм).
Вкомплектприводавходят:
тиристорныйпреобразователь;
высокомоментныйдвигательпостоянноготока;
силовойтрансформатор;
уравнительныедроссели;
быстродействующиесиловыепредохранители.
Наличиетормозарезольвераивеличиныпередаточногоотношениякнемуопределяютсязаказчикомтакжекакиколичествокоординатприодномобщемсиловомтрансформаторе.Онпредставляетсобойоднокоординатныймодульвыполненныйпоблочнойконструкцииобеспечивающейсвободныйдоступковсемэлементамиконтрольнымточкам.
Комплектныеэлектроприводысвысокомоментнымиэлектродвигателямипостоянноготокатипа23МВН2СР-М(1М).
номинальныймомент(длительный)23Нм
номинальнаячастотавращения750мин
максимальнаячастотавращения1500мин
полосапропусканиячастот 20Гц
максимальныйкратковременныйток250А
коэффициентнеравномерностипри=0.15мин-103
среднееускорение13002000радсек
управляющиенапряжениепримаксимальнойчастотевращения±10В
пульсацииуправляющегонапряжения±2%
напряжениепитания3~38ОВ
частотанапряженияпитания50Н2+2%
Тиристорныйпреобразовательтипа4AEBL6.
Напряжениепитания205В
максимальноевыпрямленноенапряжение160В
максимальныйкратковременныйток250
управляющеенапряжение;10В
пульсацииуправляющегонапряжения2%
Силовойтрансформатор77-380205
Техническиепараметры
Номинальноевходноенапряжение(В)3-380
Допустимоеотклонение+10..-15
Номинальноелинейноевыходноенапряжение205
Номинальнаямощность(A)77
Блок-схема «Кемрон» приведена на (Листе 2 графической части).
Преобразователь выполнен по двухконтурной схеме подчиненного регулирования с регуляторами скорости и тока. Управление преобразователем — согласованное нелинейное на низких скоростях и раздельное на высоких скоростях (более 300 обмин). Предусмотрено адаптивное управление коэффициентами усиления контура скорости на низких скоростях.
Силовая схема приведена на рисунке 4 и выполнена по реверсивной шести - пульсной однополупериодной схеме выпрямления с уравнительными дросселями. Такая схема обеспечивает высокую полосу пропускания привода (до 40 Гц) и высокие динамические свойства что оправдывает ее повышенную сложность.
Силовой трансформатор осуществляет согласование напряжения электродвигателя с напряжением сети питания. Обмотки трансформатора включены по схеме «треугольник — двойной зигзаг» чем достигается. Векторная диаграмма напряжений силовой части приведена на рисунок 5.
Следует сделать некоторые пояснения к маркировке выводов силового
трансформатора и построению векторной диаграммы. Применен трехфазный
трансформатор с четырьмя обмотками на каждом стержне. Маркировка обмоток расположенных иа одном стержне и имеет однотипные буквы например первого стержня: (А—X) — первичная обмотка;(а—хA.I—Xt а.2—х2)— вторичные обмотки.
Соединения в точках а2—бг—с3 сделаны внутри обмотки и недоступны при эксплуатации.
Пофазный принцип маркировки выводов вторичной обмотки трансформатора может вызвать затруднения при анализе фазировок силового напряжения и управляющих импульсовСИФУпоэтому на рисунке 5 указано двойное обозначение.
Физической прямой последовательности фаз R—5—Т—R—5—Т шестипульсионого напряжения соответствует последовательностьZ—Z— Xi—X—У1—Упо фактическим обозначениям на выводных клеммах силового трансформатора.
При монтаже привода к выводам выпрямителя1 2 3подключаются инверсные фазыR SТ(илиX У Z)а к выводам 4 5 6прямые фазыRS Т(илиZi XhУ1) соответственно.
Для защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений они охвачены ЛС- цепочками. Общая защита выполнена на быстродействующих предохранителях во вторичной цепи силового трансформатора.
Регулятор скорости приведен на рисунке 6 представляет собой пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор и выполнен на трех операционных усилителях с раздельной регулировкой коэффициентов пропорционального усиления и времени интегрирования.
Первый каскад на микросхемеИС62осуществляет пропорциональное усиление второй каскад на микросхемеИС63— регулирование времени интегрирования и третий каскад на микросхемеИС64— суммирование
ошибки и ее интеграла.
Предусмотрен «ключ» на встречно включенных полевых транзисторахТ106—Т107блокирующий регулятор скорости при срабатывании защиты. Он же создает нулевые начальные условия интегрирования при первоначальном включении привода В цепи обратной связи по скорости предусмотрено корректирующее звено(С247R353).
Схема функционального преобразователя приведена иа рисунке 7. Операционный усилительИС54осуществляет выпрямление входного сигнала и на его выходе формируется модуль напряжения Тг.
При нулевой скорости выходное напряжениеИС55определяется величиной сопротивленияR320а напряжениеИС56— напряжением смещения снимаемого с потенциометраП12. До точкиАпри положительном напряженииИС55диодД257запертнапряжение навыходеИС56 от- рицательное и постоянное. По мере повышения скорости после точкиАнапряжение на выходеИС55становится отрицательным диодД257открывается напряжение на выходеИС56Начинает уменьшаться по абсолютной величине. Открывающиеся последовательно диодыД256 Д254 Д252в цепи обратной связиИС55 уменьшают его коэффициент-усиления формируя тем самым кривую токоограничения.
Рисунок 4 - Силовая схема
Рисунок 5 - Векторная диаграмма силовых напряжений
Рисунок 6 - Регулятор скорости
Рисунок 7 - Схема функционального преобразователя
6 Техника безопасности
Техника безопасности - это система организационных мероприятий и технических средств предотвращающих воздействие на работающего опасных производственных факторов. К опасным и вредным производственным факторам можно отнести: повышенное напряжение; шум вибрации; вращающиеся части механизмов станков и обрабатываемые детали; металлическая стружка.
Технические средства безопасности предусмотренные в конструкции станка: гибкие передачи соединяющие электрический двигатель главного движения с редуктором защищены кожухом; зона резания защищена защитным кожухом со смотровым стеклом; винты продольной и поперечной подачи защищены кожухом; при нажатии “грибковой” кнопки “общий стоп” производится останов всех приводов подач и привода шпинделя; на пульте управления станком установлена кнопка “общий стоп”; местное освещение питается пониженным напряжением 36В; вводной автомат сблокирован с дверцами электрошкафа. При открытых дверцах вводной автомат выключен; на станине электрошкафу пульте управления каретке предусмотрены болты заземления.
В электросхеме станка предусмотрена нулевая защита; электроаппаратура питается напряжением 110В 36В и расположена в защитном электрошкафу и пульте управления; разводка по станку выполнена в металлических коробах металлорукавах и шлангах; на пульте управления станком имеется сигнальная лампа которая сигнализирует о подключении станка к сети.
Для безопасной эксплуатации станка необходимо: соблюдение всех общих правил охраны труда при работе на металлорежущих станках а также требования настоящей инструкции; перед включением станка убедится что его пуск не опасен для людей находящихся в его близости; в первый период
после пуска станка не рекомендуется работать при максимальных оборотах
шпинделя; обеспечить надежное крепление детали; при обработке детали в
патроне не допускается выступание кулачков за наружный диаметр патрона. В случае большого диаметра обрабатываемой детали необходимо применять специальный патрон; при обработке детали с поджимомом центра запрещено применять центр с изношенным конусом; запрещается работать на станке с открытыми ограждениями; запрещается прикасаться руками к вращающимся частям станка а также к обрабатываемой детали; запрещается производить уборку чистку смазку установку и съем детали при работе станка; станок должен быть заземлен в соответствии с “Правилами устройства электроустановок” и Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок. перед включением вводного автомата необходимо закрыть дверцы шкафа на замок специальным трехгранным торцевым ключом; в случае неисправности электрооборудования станка необходимо вызвать электрика категорически запрещается производить ремонт оборудования лицам не имеющим допуск на право работ с электроустановками; перед осмотром или ремонтом
электрооборудования станка необходимо отключить вводной автомат и
вывесить запрещающий плакат “Не включать работают люди”; при работе в центрах с плавающим центром в шпинделе передней бабки необходимо во избежание вырывания детали из центра обеспечить осевое усилие поджима детали не менее силы резания; при работе с вращающимся центром в задней бабке усилие поджима пиноли выбирать исходя из допустимых нагрузок на вращающийся центр при этом суммарная осевая нагрузка не должна превышать: для центра I - Б - У - 650кг.
Скорость резания при установленных защитных экранах не должна превышать 5 мс; к работе на станке допускаются лица прошедшие
обучение и инструктаж по ОТ; к обслуживанию электрооборудования допускаются лица имеющие квалификационную группу по электробезопасности не ниже второй.
До начала работ на объекте монтажный персонал необходимо
подробно проинструктировать по вопросам техники безопасности.
Во всех наиболее опасных местах данного объекта необходимо вывесить соответствующие плакаты и предупреждающие знаки. Все не заделанные проёмы должны быть ограждены а отдельные участки монтажа иметь достаточное естественное или искусственное освещение.
На месте работы необходимо иметь аптечку. Все работающие на объекте обязаны знать правила освобождения пострадавшего от действия электрического тока и уметь оказывать первую неотложную помощь.
При монтаже оборудования и аппаратуры на высоте более 15 м. работы следует вести только с лесов которые должны иметь перила высотой 1 м. и бортики предотвращающие падение инструментов. Поднимать и устанавливать на место аппаратуру массой до 20 кг. необходимо вдвоём. При большей массе аппаратов в условиях закрытого распределительного устройства используют блоки и тали а на территории открытого распределительного устройства передвижные стрелы и автокраны.
Прежде чем устанавливать аппаратуру и оборудование следует проверить надёжность и прочность опорных конструкций и крепёжных деталей. Ножи и ход тяг между разъединителями и их приводом регулируют. Работающие должны строго согласовывать свои действия чтобы не травмировать руки подвижными контактами аппарата. Перемещать выключатели следует только в положении “включено”. Перед тем как производить дистанционное включение и отключение выключателя необходимо снять рукоятку ручного управления.
Пожар может возникнуть при повреждении действующего оборудования и воспламенения горючих материалов а также во время ремонтных работ при пользовании открытым огнем (пайка сварочные работы) в случае несоблюдения мер пожарной безопасности.
Место проведения огневых работ необходимо обеспечить средствами
тушения пожара (огнетушители ящики с песком ведро с водой) а если в близи этих работ находятся возгораемые конструкции то они должны быть
защищены от огня. Запрещается пользоваться открытым огнем при работе с
лаками красками содержащими огнеопасные и взрывоопасные летучие растворители.
При загорании бригада должна немедленно приступить к тушению пожара всеми имеющимися средствами. Если ликвидировать пожар собственными силами не удается то необходимо вызвать пожарную команду.
Тушение пожара электрооборудования производят при снятом напряжении не допускается перехода огня на рядом расположенное электрооборудование. При загорании маслонаполненной аппаратуры можно пользоваться любыми средствами пожаротушения: воздушно-механической пеной распыленной водой огнетушителями.
При тушении кабельной линии проводов аппаратуры применяют углекислотные или углекислотные - бром этиловые огнетушители. Если
напряжение снять невозможно допускается тушение пожара распыленными водяными струями при этом ствол пожарного рукава должен быть заземлен а работать следует в диэлектрических ботах и перчатках.
За состоянием электрохозяйства объекта должен быть установлен постоянный надзор путем периодической проверки электросетей как наружным осмотром так и с помощью приборов по измерению сопротивления изоляции.
Все работники предприятия должны проходить противопожарный инструктаж. Электрический персонал должен проходить периодическую проверку знаний ППБ одновременно с проверкой знаний правил безопасности труда при эксплуатации электроустановок.
1 Расчет механических характеристик двигателя постоянного тока
Тип Двигателя “Кемрон”
Характеристики двигателя : 23МВН2СР-М(1М)
-номинальная мощность Pн = 77 кВт
-номинальная напряжение Uн = 205 В
-номинальная частота вращения nн = 750 обмин
-максимальная частота вращения nmax = 1500 обмин
-опора якоря Rя = 128Ом
-опора дополнительных полюсов Rдп = 052 Ом
-опора обмотки возбудителя Rв =23 Ом
-Индуктивность L = 32 mГн
-момент инерции двигателя jдвт = 001 кг м2
Ток в обмотке возбуждения
I = UнRв = 20523 = 89А
Используемая мощность двигателя
P1=Pн = 7710380 = 9625 В
Полный ток двигателя
Iн=P1Uн = 96.25103205 = 469 А
Iяц=Iн – I = 469 – 89= 38 А
Номинальная частота вращения
н=n30 = 3.14150030 = 157 c-1
Опора якорной цепочки
Rяц=Rя+Rдп= 128 + 052 = 18Ом
E=Uн-IяцRя= 205 – 38 128 = 15636
Машинная постоянная
КФн = Uн-IяцRяцн = 205-3818157 = 087 Bс
Частота вращения холостого хода
= UнКФн = 205087 = 2356 с-1
Мн= КФнIяц= 087 38 =3306 H м
График механической характеристики с независимым возбуждением является собой прямую линиюкоторую строят по координатам двух точек соответвующих холостому ходу 1() и режиму номинальной нагрузки 2().
Мп=КФнλIн= 087 25 469 =102 Н·м
Пуск двигателя происходит при сниженном напряжении.
Величину пониженного напряжения
U=λIнRяц= 25 469 18= 21105 B
Частота вращения холостого хода при сниженном напряжении
оп = UКФн = 21105087 = 242.5 с-1
Для постройки графика пусковой механической характеристики рассмотрим 2 точки: 1()- начало пуска 2()-разгон двигателя при сниженном напряжении к частоте оборотов холостого хода.
Частота оборотов при сниженном напряжении и номинальном моменте
U= 0п- RяцКФн2 Мн = 2425- 1.80872 3306 = 21748с-1
Режим динамического торможения возникает когда напряжения якорного цепочки равняется 0тогда уравнении якорной цепочки выглядит следующим образом.0=Iн (Rя+Rдт)+Е
В начале торможения тока ограничивается пере нагрузочной способностью
Imax=λIн= 25 469 = 11725А
RΣ= EImax-Rя = 1563611725 = 133 Ом
Максимальный момент ограничивается перенагрузочной способностью двигателя
Мmax=λМн= 25 3306 = 8265 H м
График постройки по координатам двух точек
() 82.65 H м ; 242.5 с-1
Графики природной механической характеристики с независимым возбуждение (1)пусковой механической характеристики при сниженном напряжении(2)режим динамического торможения (3) показаны на рисунке 8.
2Расчет силового тиристора
Тип схемы преобразователя- трехфазно симметрично мостовой
Для выбора силовых тиристоров необходимо рассчитать значения максимального обратного напряжения и среднего тока тиристора.С учетом типа схемы преобразователя - трехфазно симметрично мостовой расчеты производим с соответствующим коэффициентом. Обратное максимальное напряжение
Uобр = 205 105 = 21525 В
Силовой тиристор выбираем со справочника c условием
Icp ≥125 AIобр.max≥21525
Рисунок—8 Механические характеристики електродвигателя 23МВН2СРМ(1М)
Тип тиристора 4AEBL6
Напряжение вторичной обмотки трансформатора
Вторичной обмотки трансформатора
I20 = 082 33.06 =271А
Мощность трансформатора преобразователя
Pd= UнIяц= 205 38 = 7790Вт
Sтр = 125 7790= 847125Вт
Принимается мощность короткого замыкания трансформатора
Ркз= 5% Sтр= 005 847125 = 42356 Вт
Принимается напряжение короткого замыкания
Uкз = 8% U20 = 008 4797 = 3837 В
Полное сопротивление короткого замыкания трансформатора приведенное
ко вторичной обмотки
Zкз= UкзI20 = 3837 271 = 141 Ом
Активное сопротивление транзистора доведенное до вторичной обмотки
Rкз= Ркз3I202 = 423.56 327.12 = 019Ом
Индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора доведенное до вторичной обмотки трансформатора
Xкз=Zкз2-Rкз2 = 1412-0192 =139Ом
Индуктивное сопротивление сети принимаем
Xc= XcU20Uн2= 00147972052 = 0054
Полное сопротивление приведенное упрощенной схемы смещения
Zкз=Rкз+Rдим2+ Xc+Xкз2=019+02+0054+1392 = 214 Ом
Ток короткого замыкания упрощенной схемы
Iкз= U20Zкз = 4797214 = 2241А
Проверяем ток короткого замыкания и ударный ток тиристора
Условие проверки тиристора выполняется
Рисунок- 9 Упрощенная схема силовой цепи в режиме короткого замыкания
3 Расчёт параметров схемы
Унифицированный сигнал этой системы составляет ± 10В.Задаёмся Uзз по току ровному 8В.
К1= UззImax = 811725 = 0068 ВA
Эквивалентное сопротивление якорной цепи
Rэ = UнIяц1- = 205381-080=1 Ом
Задаёмся значением ёмкостиСос и получаем значение Rос
Согласно математического анализа необходимое качество переходного процесса (технический оптимум) можно получить при исполнении уравнения
T1рт= 20011560068 1 = 00083 A
Входное сопротивления регулятора тока
R3= T1ртC33 = 0083110-6 = 83000 Ом
Сопротивление в цепи регулятора тока
R33= LC33Rя = 32 10-31 10-6 128 = 250 Ом
Коэффициент обратной связи за скоростью
Перепад частот вращения при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной
=0-н=2356-157=786с-1
Электромеханическая постоянная двигателя
Tн=Jдвт1+JмJдвMн=0011+0567863306 =0037 с
ГдеTн– электромеханическая постоянная двигателя
Передающая функция регулятора скорости
Крт=00370068087 4000110033=15
Задаемся величиной сопротивления R33=200 кОм
R1=R33Kрт=63268 15=4217 кОм
В Цепи обратной связи регулятора скорости включено два стабилитрона которые выполняют функцию ограничения тока двигателя. -пере регулирования в переходном процессе составляет 43% для «технического оптимума » тока ограничения
Iоб=3825-0056=9287 А
Напряжение стабилитрона
Выбираем стабилитрон типа D14 с Uст= 63В
Список использованных источников
Капунцов Ю.Д. Елисеев В.А. Ильяшенко Л.А. Электрооборудование и электропривод промышленных установок. - М.: Высшая школа 1979.
Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок- М. «Издательство НЦ ЭНАС» 2001
Драчев Г.И. Теория электропривода. Ч. 1999
Мелкозеров П. С. Приводы в системах автоматического управления. М.-Л. «Энергия» 1966.

Stanok16K20T1.cdw

КП. 5.05050202. 01.15.01 В0

Расчетная работа 1.docx

1 Расчет механических характеристик двигателя постоянного тока
Тип Двигателя 23МВН2СР-М(1М)
Характеристики двигателя : 23МВН2СР-М(1М)
-номинальная мощность Рн = 77 кВт
-номинальная напряжение Uн = 205 В
-номинальная частота вращения nн = 750 обмин
-максимальная частота вращения n max = 1500 обмин
-опора якоря Rя = 128Ом
-опора дополнительных полюсов Rдп = 052 Ом
-опора обмотки возбудителя Rв =23 Ом
-Индуктивность L = 32 mГн
-момент инерции двигателя jдвт = 001 кг м2
Ток в обмотке возбуждения
I = UнRв = 20523 = 89А
Используемая мощность двигателя
P1=Pн = 7710380 = 9625 В
Полный ток двигателя
Iн=P1Uн = 96.25103205 = 469 А
Iяц = Iн-I = 469 – 89= 38 А
Номинальная частота вращения
н=n30 = 3.14150030 = 157 c-1
Опора якорной цепочки
Rяц = Rя + Rдп = 128 + 052 = 18Ом
Е = Uн – Iяц Rя = 205 – 38 128 = 15636
Машинная постоянная
КФн = Uн-IяцRяцн = 205-3818157 = 087 Bс
Частота вращения холостого хода
= UнКФн = 205087= 2356 с-1
Мн = КФн Iяц = 087 38 =3306 H м
График природной механической характеристики с независимым возбуждением является собой прямую линиюкоторую строят по координатам двух точек соответвующих холостому ходу 1() и режиму номинальной нагрузки 2().
Мп = КФн λIн = 087 25 469 =102 Н·м
Пуск двигателя происходит при сниженном напряжении.
Величину пониженного напряжения
U=λIнRяц = 25 469 18= 21105 B
Частота вращения холостого хода при сниженном напряжении
оп = UкФн = 21105087= 242.5 с-1
Для постройки графика пусковой механической характеристики рассмотрим 2 точки: 1()- начало пуска 2()-разгон двигателя при сниженном напряжении к частоте оборотов холостого хода.
Частота оборотов при сниженном напряжении и номинальном моменте
U= 0п- RящкФн2 Mн = 2425- 1.80872 3306 = 21748с-1
Режим динамического торможения возникает когда напряжения якорного цепочки равняется 0тогда уравнении якорной цепочки выглядит следующим образом.
В начале торможения тока ограничивается пере нагрузочной способностью
Imax = λ Iн = 25 469 = 11725А
R= EImax – Rя = 1563611725 = 133 Ом
Максимальный момент ограничивается перенагрузочной способностью двигателя
Mmax = λ Mн = 25 3306 = 8265 H м
График постройки по координатам двух точек
() 82.65 H м ; 242.5 с-1
Графики природной механической характеристики с независимым возбуждение (1)пусковой механической характеристики при сниженном напряжении(2)режим динамического торможения (3) показаны на рисунке 4.
Рисунок—4 Механические характеристики електродвигателя 23МВН2СРМ(1М)

Содержания.docx

1 Назначениеитехническиехарактеристикистанка16К20Т1 6
2 Описаниеработыстанка16К20Т1 8
3 Требования предъявляемые к электроприводу станка 16K20T1 14
4 Обоснование модернизации 17
5 Назначениетехническиеданныеиустройствоэлектропривода
6 Техника безопасности .21
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ..25
1 Расчет механических характеристик двигателя постоянного тока 25
2 Расчет выбор и проверка силовых тиристоров 28
3 Расчет параметров схемы управления 33
Список использованных источников . 36
КП 5.05050202 01. 15. 00 ПЗ
Модернизация станка 16К20Т1

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.docx

Лист 1 Станок 16К20Т1. Общий вид
Лист 2 Двигатель постоянного тока 23MBH2CP-1M(1M).Схема электрическая
РЕКОМЕНДОВАНАЯ ЛИТЕРАТУРА
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Примерный объем роботы
Общие сведенья о станках фрезерной группы
3 Назначение и описание станка МР179Ф4
4 Характеристика фрезерно-центровального станка МР179Ф4
5 Приводы станков ЧПУ
6 Структура назначение и принцип действия электропривода ПБСТ-43
7 Принцип действия СИФУ электропривода ПБСТ-43
8 Техника безопасности работы за токарным станком
1 Расчет механических характеристик двигателя постоянного тока
2 Расчет выбор и проверка силовых тиристоров
3 Расчет параметров схемы управления
Дата выдачи « » Сентябрь 2014.Срок окончания « » Декабрь 2014
Преподаватель (Стельмашова Т.В.)
Председатель цикловой комиссии (Бабченко В.Г.) .