Электрооборудование и схема управления токарного станка 16Д20

Содержание

Содержание

Введение

1 Назначение и технические характеристики станка

2 Техническое обоснование выбора электроприводов главного и вспомогательного движения

3 Расчет мощности и выбор типа электродвигателя главного движения

4 Расчет мощности и выбор типа электродвигателя вспомогательных движений

5Расчет и построение механической характеристики электродвигателей главного движения на ПЭВМ

6 Разработка принципиальной электрической схемы управления

7 Разработка внешнего вида станка с расположением электрооборудования

8 Выбор аппаратов пуска, защиты и управления 22 9 Охрана труда

Заключение

Литература

Перечень ТНПА

Приложение А- Принципиальная электрическая схема управления

Приложение Б- Внешний вид станка с расположением электрооборудования

Введение

Электроэнергетика — это стратегическая отрасль, состояние которой отражается на уровне развития государства в целом. В настоящее время электроэнергетика является наиболее стабильно работающим комплексом белорусской экономики[1]. Предприятиями отрасли обеспечено эффективное, надежное и устойчивое энергоснабжение потребителей республики без аварий и значительного экологического ущерба.

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

В течение нескольких последних лет разработаны и одобрены высшими органами власти и правительством Концепция Национальной стратегии устойчивого развития и Основные направления Энергетической политики Республики Беларусь. В развитие и уточнение этих основополагающих документов с учетом изменения внутренних и внешних факторов развития Республики Беларусь в 2003 году разработан топливно-энергетический баланс страны на период до 2020 года, в котором также немаловажное место отведено вопросам дальнейшего развития электроэнергетики.

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

Ожидается уменьшение потребления электроэнергии промышленностью на 13%, а основным потребителем электроэнергии станет коммунально-бытовой сектор.

Следует отметить, что в перспективе до 2020 г. основным видом топлива для производства электроэнергии и тепла остается природный газ. Однако его доля должна быть снижена до 60% от общего потребления котельнопечного топлива за счет увеличения потребления электроэнергетикой мазута, угля, дров и гидроэнергетических ресурсов.

Станок 16Д20 нашёл своё применение на ОАО «Минский завод колесных тягачей» в рамно-прессовом цеху, где выполняет широкий круг токарных работ на чистовых и получистовых режимах. Станок обеспечивает нарезание метрической, дюймовой, модульной резьбы, а также растачивание и точение заготовок.

Техническое обоснование выбора электроприводов главного и вспомогательного движений

2.1.Техническое обоснование выбора электропривода главного движения

Диапазон регулирования частоты вращения шпинделя токарных станков достигает (12,51500): 1. При этом желательно иметь по возможности плавное ее изменение с тем: чтобы во всех случаях обеспечить наиболее выгодную скорость резания. [2]

Для станков токарной группы, в которых главное движение является вращательным, требуется обычно постоянство мощности в большей части диапазона изменения скоростей и только в области малых скоростей постоянство момента, равного наибольшему допустимому по условию прочности механизма главного движения. Малые частоты вращения предназначаются для специфических видов обработки: нарезания резьбы метчиками, обточки сварных швов и др.

В главных приводах токарных и карусельных станков широкого назначения малых и средних размеров основных типов привода является привод от асинхронного короткозамкнутого двигателя. Асинхронный двигатель конструктивно хорошо сочетается с коробкой скоростей станка, надежен в эксплуатации и не требует специального ухода. Регулирование частоты вращения шпинделя станка в таком приводе осуществляется путем переключения шестерен коробки скоростей.

В токарных станках малых размеров пуск, остановка, изменение направления вращения шпинделя часто производится с помощью фрикционных муфт. Двигатель при этом остается подключенным к сети и вращается в одном направлении.

Для главного привода некоторых станков применяются многоскоростные асинхронные двигатели. Использование такого привода целесообразно, если оно приводит к упрощению коробки скоростей или когда требуется переключение скорости шпинделя на ходу.

Тяжелые токарные и карусельные станки, как правило, имеют электромеханическое ступенчато-плавное регулирование скорости главного привода с использованием двигателя постоянного тока. Сравнительно простая коробка скоростей таких станков дает две-три ступени угловой скорости, а в интервале между двумя ступенями осуществляется в диапазоне (3-5): 1 плавного регулирования угловой скорости двигателя изменением его магнитного потока. Это, в частности, обеспечивает возможность поддерживать постоянство скорости резания при точении концевых и конусных поверхностей.

При наличии в заданном диапазоне частоты вращения шпиндель участка постоянство момента нагрузки целесообразно применить двухзонное электрическое регулирование угловой скорости двигателя. Это позволяет упростить коробку скоростей и повысить использование двигателя в зоне постоянства момента нагрузки. Особенностью главного привода карусельных станков является большой момент сил трения вначале пуска незначительный момент инерции план-шайбы с детали, превышающий на высоких механических скоростях 8-9 раз момент инерции ротора электродвигателя. Применение в этом случае электропривода постоянного тока обеспечивает плавный пуск с постоянным ускорением.

В цехах машиностроительных заводов обычно нет сети постоянного тока, поэтому для питания двигателей тяжелых станков устанавливают отдельные преобразовательные устройства: электромашинные (система Г-Д) или статические (система ТПД).

Бесступенчатое электрическое регулирование скорости (двухзонное) применяют при автоматизации станков со сложным циклом работы, что позволяет легко переналаживать их на любые скорости резания (например, некоторые токарно-револьверные автоматы). Бесступенчатое электрическое регулирование скорости главного привода используется также для некоторых прецизионных токарных станков. Но во всех этих случаях диапазон регулирования скорости при постоянстве мощности нагрузки не превышает (4:5): 1, в остальной части диапазона регулирование ведется при постоянстве момента нагрузки.

Для главного привода токарно-винторезный станка модели 16Д20 принимаем привод от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в сочетании с коробкой скоростей.

2.2.Техническое обоснование выборы электроприводов вспомогательных движений

Привод подачи небольших и средних токарных станков чаще всего осуществляется от главного двигателя , что обеспечивает возможность нарезания резьбы. Для регулирования скорости подачи применяются многоступенчатые коробки подач. Переключение ступеней производится вручную или с помощью электромагнитных фрикционных муфт (дистанционно)[2] .

В некоторых современных тяжелых токарных и карусельных станках для привода подачи используется отдельный широко регулируемый электроприводов постоянного тока. Угловая скорость двигателя изменяется в диапазоне до (100200): 1 и более; привод выполняется по системе ЭМУД, ПМУ-Д или ТПД.

Для вспомогательных приводов токарных станков (ускоренное перемещение каретки суппорта, зажима изделия, насоса охлаждающей жидкости, гидросуппорта) применяются отдельные короткозамкнутые асинхронные двигатели.

Для приводов вспомогательных движений токарно-винторезный станка модели 16Д20 принимаем:

-Привод быстро перемещении асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;

-Привод насос охлаждения асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Разработка принципиальной электрической схемы управления

На станке установлены трехфазные короткозамкнутые асинхронные двигатели и применены следующие величины напряжения:

Силовая цепь – 380В, 50 Гц;

Цепь управления переменного тока – 110 В, 50 Гц;

Цепь местного освещения – 24 В.

Включение вводного автоматического выключателя возможно только при наличии напряжения в сети, а включение электродвигателя главного привода только при закрытой дверце электрошкафа. Включаем автоматический выключатель QF1. Нажимаем на кнопку SB6, получает питание контактор КМ1, замыкает свои контакты КМ1:1…3 в силовой цепи питания двигателя главного движения М1, замыкает контакт КМ1:5 ставит контактор на самопитание, размыкает контакт КМ1:4 для блокировки реверсного включения. Для осуществления реверсного включения двигателя нажимаем на кнопку SB5, получает питание контактор КМ2, замыкает свои контакты КМ2:1…3 в цепи питания двигателя М1, происходит реверс. Для включения двигателя охлаждения нажимаем на кнопку SB3, получает питание контактор КМ3, замыкает свой контакты КМ3:1…3 в цепи питания двигателя охлаждения, замыкает свой контакт КМ3:4, ставит контактор на самопитание, двигатель запущен. Двигатель вспомогательных движений включается при помощи концевого выключателя. Получает питание контактор КМ4, замыкает свои контакты КМ4:1…3, подключая двигатель к сети.

Разработка внешнего вида станка с расположением электрооборудования

Основное электрооборудование размещается на производственных установках по-разному в зависимости от вида и размеров промышленных механизмов. В транспортных устройствах (мостовые краны, тельферы и т.п.), на небольших и средних металлорежущих станках, прессах, молотах и других машинах электрооборудование устанавливается на самом механизме [2].

В большнстве промышленных установок (тяжелые металлорежущие станки, мощные прессы, насосы, компрессоры и др.) электрооборудование (ЭО) размещается на самом механизме и вне его. На механизме устанавливается ЭО, связанное конструктивно с рабочими органами машин. Вне механизма размещается ЭО, имеющее большие размеры и массу, а так же шкафы с аппаратурой управления.

В металлорежущих станках, молотах и прессах электродвигатели обычно устанавливаются непосредственно на корпусах станков и машин или встраиваются внутрь. При этом необходимо, чтобы был обеспечен доступ охлаждающего воздуха к двигателю, но исключалась проникновение в двигатель масла или охлаждающей жидкости. Если используется система ГД, то синхронный двигатель, генератор и возбудитель устанавливаются обычно вне механизма соосно на общей плите в одиин ряд, образуя электромашинный агрегат.

При наличии в схеме управления электроприводом тахогенератора, его вал соединяется с валом двигателя жестко с помощью шпоночной муфты или применяется эластичное соединение с помощью резинотканевой муфты. Двигатели новых серий имеют встроенный тахогенератор.

Обычно электроаппаратуру управления (релейноконтакторную или бесконтакторную) размещают в электрошкафах, которые устанавливают вблизи станков и машин, а при небольших размерах электрошкафов – непосредственно на механизмах. Далеко от производственных машин ставить шкафы нецелесообразно, так как при этом повышается стоимость монтажа, увеличивается падение напряжения и потери в длинных проводах.

Небольшой шкаф может быть пристроен к стенке корпуса (бабки) станка или же выполнен в виде панели установленной на станке и закрытой дверцей. При возможности устройства в стенке корпуса ниши или окно целесообразно применять шкаф встроенного или утепленного исполнения. При встроенном исполнении панель аппаратурой монтируется на внутренней вертикальной стенке ниши закрывается дверцей. При утопленном исполнении панель укрепляется с внутренней стороны дверцы, закрывающей окно в стенке корпуса.

Для сложного или громоздкого электрооборудования, а также в случаях, когда из-за вибраций станка или машины нельзя применять шкафы пристроенного, утопленного или встроенного, исполнений, используется внешний электрошкаф. При этом желательно использовать всю высоту шкафа, которая не должна превышать. Каркас внешнего шкафа изготовляется обычно из уголков и обшивается тонколистовой сталью.

По способу монтажа и доступа к аппаратуре внешние электрошкафы выполняются односторонними и двусторонними. В односторонних шкафах применяется переднее присоединение проводов к аппаратам, доступ к которым возможен через открытие дверцы шкафа. В двусторонних шкафах аппаратура размешается на двух сторонах вертикальной панели с передним или задним присоединением проводов. Если оборудования не умещается в одном шкафу, то используют два или три шкафа. Шкафы всех исполнений снабжаются замком со съемным ключом.

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта электрооборудование и схема управления токарного станка 16Д20 мною были изучены назначение и технические характеристики данного станка.

Был произведен расчет мощности главного, и вспомогательного двигателей станка модели 16Д20. Также была построена механическая характеристика главного двигателя с применением ПЭВМ. Во время построения механической характеристики определялись моменты и скольжения, при которых двигатель работал устойчиво, а также значения критических моментов и скольжений, превышение которых, негативно бы отразилось в работе станка.

Была разработана схема внешнего вида станка с расположением электрооборудования, в которой было отражено расположение и обозначение выводов электрооборудования. Также была разработана принципиальная электрическая схема станка.

Были выбраны аппараты пуска, защиты и управления в соответствии со справочной литературой и полученными значениями при расчетах.