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:
nном nмех ( )
Рном Рz/ ( )
где nном – номинальная частота вращения электро
двигателя, об/мин;
nмех – частота вращения входного вала механизма,
об/мин;
Рном –номинальная мощность электродвигателя,кВт;
коэффициент полезного действия станка, по
паспорту принимаем =0,9.
По условиям ( ) и ( ) имеем:
nном 1500 об/мин
Рном 4,47/0,9 = 4,97 кВт
По ( ) выбираем электродвигатель марки АИР112М4 с Рном =5,5 кВт, ном= 85,5 %, nном= 1500 об/мин, cos=0,86, Iп/Iном=7,0.
Выбор электродвигателей М2М4 аналогичен . Данные выбора заносим в таблицу 3.
Номинальный ток электродвигателя Iном, А, определяем по формуле:
Iном = Рном / ( 3 Ucном cosном ), ( )
где Uc–номинальное напряжение сети, кВ;
ном– коэффициент полезного действия электро
двигателя, о.е.;
cosном –номинальный коэффициент мощности, о.е..
Пусковой ток электродвигателя Iп, А, определяем по формуле:
Iп = IномIп/Iном, ( )
где Iп/Iном –кратность пускового тока, о.е.
Для электродвигателя М1 по формулам ( ) и ( ) имеем:
Iном = 5,5 /( 3 0,38 0,855 0,86 ) =11,3 А
Iп =11,3 7 =79,1 А
Расчет номинальных и пусковых токов остальных электродвигателей аналогичен . Данные заносим в таблицу 3.
Таблица 3
| Обозначение | Маркадвигателя | nмех,об/мин | Рмех,кВт | nном, об/мин | Рном, кВт | сosно.е | ном,% | IпIном,о,е | Iном,А | Iном,А |
| М1 | АИР 112М4 | 1500 | 5,00 | 1500 | 5,500 | 0,86 | 85,5 | 7,0 | 11,3 | 79,1 |
| М2 | АИР 63А2 | 3000 | 0,37 | 3000 | 0,370 | 0,86 | 72,0 | 5,0 | 0,9 | 4,5 |
| М3 | П25 | 3000 | 0,12 | 3000 | 0,125 | 0,75 | 70,0 | 5,0 | 0,4 | 2,0 |
| М4 | АИР 50В2 | 3000 | 0,12 | 3000 | 0,120 | 0,75 | 63,0 | 4,5 | 0,4 | 1,8 |
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.