151753 (Электрооборудование фрикционного пресса)

Министерство образования республики Беларусь

Учреждение образования

Гомельский государственный политехнический техникум

Монтаж и эксплуатация электрооборудования

Дипломная работа

По предмету: Электрооборудование промышленных предприятий и гражданских зданий

Тема: Электрооборудование фрикционного пресса

Выполнил учащийся

группы МЭ-41С Попов С. В.

Проверил преподаватель

Повный А. В.

2009

Введение

Целью курсового проекта является изучение электрооборудования фрикционного пресса, его устройства и принципа действия, а также получение навыков в выборе электрических аппаратов и расчете основных элементов электрической схемы.

Основной недостаток обработки металлов резанием состоит в том; что значительное количество металла уходит в стружку. При обработке металлов давлением (прессовании) снижаются отходы металла, улучшаются механические свойства обрабатываемых деталей, повышается производительность. Обработка металлов и материалов давлением производится как в горячем, таки в холодном состоянии. Особенно экономичен второй способ, поскольку исключаются затраты на предварительный подогрев металла, сокращается время обработки, отсутствуют потери на угар металла.

1. Состав и краткая техническая характеристика (станка, механизма, установки)

1.1 Назначение, основные технические возможности

Все кузнечнопрессовые машины разделяются на несколько основных групп: молоты, прессы, кривошипные машины, кузнечно-штамповочные автоматы для горячей и холодной высадки.

Пресс (от лат. presso – давить, жать) – машина неударного (статического) действия для обработки материалов давлением, пресс широко применяют в разных отраслях промышленности для обработки металлов, пластин, масс, резины, и др. материалов, а также для исследования их свойств при высоких давлениях и для механических испытаний. Отличие прессов от молотов заключается в том, что деформация на прессах производится постепенным давлением, а не ударом, поэтому не требуется больших и сложных фундаментов, исключаются сотрясения грунта и зданий.

Прессы разделяют на два основных вида: гидравлические, в которых используется в качестве рабочей жидкости вода под давлением до 20-30 МПа, а в тяжелых прессах – до 50-60 МПа, и механические с электроприводом.

Фрикционный пресс - механический пресс, в котором движение рабочего органа осуществляют силы трения, возникающие в местах контакта между маховиком и вращающимися дисками. Фрикционные прессы применяют для горячей и холодной штамповки, чеканки, гибки и холодной правки.

1.2 Состав и краткое описание основных узлов и частей установки

На рисунке 1.1 показана упрощенная кинематическая схема фрикционного пресса. Двигатель 1 через клиноременную передачу 2 непрерывно вращает два диска 3 и 4, которые попеременно прижимаются к маховику 5, сидящему на вертикальном винте 6, связанном с ползуном 7. Перемещение дисков производится пневмосистемой, управление которой осуществляется электромагнитами Эм1 и Эм2. При включении электромагнита Эм1 к маховику прижимается диск 3, и ползун движется вниз; когда сработает Эм2, то диском 4 маховик будет вращаться в обратную сторону, и ползун станет перемещаться вверх.

Рисунок 1.1. Устройство фрикционного пресса.

1.3 Основные технические характеристики

По типу фрикционного привода различают одно-, двух- и трех-дисковые фрикционные прессы. Фрикционные прессы развивают усилие от 0,25 до 8 МН при числе ходов 6-35 в мин. Режим работы электропривода перемежающийся S6 с ударными кратковременными нагрузками. Для выравнивания нагрузки, приходящейся на электродвигатель, в системе привода искусственно увеличивают момент инерции путем установки маховика. В периоды снижения нагрузки и холостых ходов электродвигатель работает на маховик, в котором запасается кинетическая энергия. В периоды пиков нагрузки угловая скорость двигателя, имеющего смягченную характеристику, несколько снижается, и часть нагрузки покрывается за счет энергии маховика. В результате при наличии маховика двигатель может быть выбран с меньшей (в 6-10 раз) номинальной мощностью и меньшим перегрузочным моментом, чем в системе без маховика.

2. Требования к электрооборудованию

Питание силовой цепи фрикционного пресса осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением 380В с промышленной частотой 50Гц. Питание цепи управления осуществляется через понижающий трансформатор 220/110В. В данной схеме постоянный ток не используется. В схеме имеется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором М(31,5 кВт) и два одинаковых электромагнита YA1 иYA2(24Вт). В кузнечнопрессовых машинах должны применяться двигатели с повышенным скольжением. Двигатель главного привода вращается с постоянной скоростью и в одном направлении, поэтому не требуется регулирование скорости и реверс. Пуск двигателя осуществляется без нагрузки. В схеме пресса торможение электродвигателя осуществляется отключением его от сети. Эксплуатация электрооборудования осуществляется в нормальном сухом помещении, однако так как электромагниты работают в тяжелых условиях (попадание смазки, эмульсии), то степень защиты их должна быть не менее IP44. Фрикционный пресс, как и любое электрооборудование предъявляет определенные требования к качеству электроэнергии, напряжение сети должно соответствовать 95-110% от номинального.

3. Принцип действия электрооборудования и систем управления

3.1 Полный перечень электрооборудования

В схеме присутствует асинхронный двигатель главного привода с короткозамкнутым ротором в закрытом обдуваемом исполнении, назначение которого непрерывно вращать через клиноременную передачу два диска. Имеется два электромагнита для управления пневмосистемой, которой осуществляется перемещение дисков. Защита силовой цепи осуществляется автоматическим выключателем. Управление электродвигателем и электромагнитами осуществляется пультом управления через релейно-контактную схему, питание которой осуществляется через понижающий трансформатор напряжения. Защита схемы управления осуществляется предохранителями с плавкими вставками. Есть и ограничительная схема на конечных выключателях, ее назначение ограничивать движение ползуна.

3.2 Принцип действия схемы управления

Переключатель SA обеспечивает два режима работы пресса – одиночными и непрерывными ходами. Пусть SA поставлен в правое положение. При нажатии кнопки SB1 включается контактор КМ1, и двигатель М начинает вращаться. Если нажать кнопку SB2, то контактор КV1 включит электромагнит YA1 и ползун будет перемещаться вниз. В конце хода нажимается путевой выключатель SQ1, который отключает электромагнит YA1, и диск перестает прижиматься к маховику. Замыкающий контакт SQ1 включает реле времени КТ1, установка которого подбирается такой, чтобы маховик успел остановиться. После срабатывания реле КТ1 получает питание катушка контактора КV2. При этом включается электромагнит YA2, к маховику прижимается второй диск и начинается подъем ползуна пресса. В конце подъема срабатывает путевой выключатель SQ2, теряет питание контактор КV2, движение ползуна прекращается, электромагнит YA2 отключается. При замкнутом контакте SA1 пресс будет работать непрерывными ходами. Пуск двигателя М в обоих режимах осуществляется без нагрузки, т. к. при отключении двигателя замыкающие контакты КМ1.2, КМ1.3, КМ1.4 размыкают цепи катушек контакторов КV1 и КV2.

4. Расчет мощности и выбор электродвигателей

Асинхронные электродвигатели для привода кузнечнопрессовых машин выбирают так, чтобы обеспечить наилучшее выравнивание графика нагрузки, наименьшие потери в двигателе, а также наименьший расход электроэнергии за цикл работы. Эти условия обеспечиваются при установке на таких машинах двигателей с номинальным скольжением 10-15%. В соответствии с этим для указанных механизмов электротехническая промышленность выпускает специальные асинхронные двигатели с повышенным скольжением типа 4АС; закрытые обдуваемые, мощностью 1,2-63 кВт с номинальным скольжением 7-15%, для работы в продолжительном и повторно-кратковременном (ПВ=40%) режимах.

Допустим, что пресс совершает за один ход работу кДж. Число ходов пресса в минуту , продолжительность удара с, момент холостого хода пресса Н∙м; расчетная угловая скорость рад/с.

Определяем продолжительность цикла при 20 ударах в минуту:

, (4.1)

с.

Определяем продолжительность холостого хода:

, (4.2)

с.

Находим максимальный момент пресса при ударе:

, (4.3)

Н∙м.

Определяем средний момент нагрузки за цикл:

, (4.4)

Н∙м.

Тогда средняя расчетная мощность двигателя:

, (4.5)

кВт.

Выбираем по каталогу асинхронный электродвигатель закрытый обдуваемый, с короткозамкнутым ротором, с повышенным скольжением типа 4АС200М4У3 нормального, защищенного исполнения на лапах. Степень защиты двигателя от воздействий окружающей среды IP23.

Таблица 4.1 Характеристика электродвигателя М

5. Построение механической характеристики электродвигателя

Механической характеристикой двигателя называется зависимость его скорости от развиваемого момента .

Находим критическую скорость скольжения:

, (5.1)

.

Рассчитываем критический момент вращения:

, (5.2)

Н∙м.

Определяем значения частоты вращения при различных величинах скольжения

, (5.3)

об/мин. Аналогично находим частоту вращения при других величинах скольжения. Результаты расчета сводим в таблицу 5.1.

Используя формулу Клосса, найдем величины момента вращения для разных значений скольжения:

, (5.4)

Н∙м.

Аналогично для остальных значений. Результаты расчета сводим в таблицу 5.1.