151345 (Модернизация электрооборудования и схемы управления токарно-винторезного станка), страница 3

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

низкая надежность;

большая потребляемая мощность;

большие габариты схемы;

затраты энергии на срабатывание;

при длительном хранении катушки реле стареют.

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

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

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

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

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

2.3 Предложения по модернизации

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

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

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

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

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

Защиту цепей управления и местного освещения осуществляем при помощи предохранителей.

2.4 Выбор электродвигателей

Электродвигатели выбирают по следующим условиям:

по роду тока и величине напряжения;

по конструктивному исполнению;

по степени защиты от воздействия окружающей среды;

по частоте вращения ротора;

по мощности.

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

n_ном n_мех ( )

Р_ном Р_z / ( )

где n_ном – номинальная частота вращения электро

двигателя, об/мин;

n_мех – частота вращения входного вала механизма,

об/мин;

Р_ном –номинальная мощность электродвигателя,кВт;

коэффициент полезного действия станка, по

паспорту принимаем =0,9.

По условиям ( ) и ( ) имеем:

n_ном 1500 об/мин

Р_ном 4,47/0,9 = 4,97 кВт

По ( ) выбираем электродвигатель марки АИР112М4 с Р_ном =5,5 кВт, _ном= 85,5 %, n_ном= 1500 об/мин, cos =0,86, I_п/I_ном=7,0.

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

Номинальный ток электродвигателя I_ном, А, определяем по формуле:

I_ном = Р_ном / ( 3 U_{c ном} cos _ном ), ( )

где U_c –номинальное напряжение сети, кВ;

_ном– коэффициент полезного действия электро

двигателя, о.е.;

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

Пусковой ток электродвигателя I_п, А, определяем по формуле:

I_п = I_ном I_п/I_ном, ( )

где I_п/I_ном –кратность пускового тока, о.е.

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

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

I_п =11,3 7 =79,1 А

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

Таблица 3

2.5 Разработка схемы управления и описание ее работы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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