Двухстоечный продольно-строгальный станок 7Г228Ф11

1. Назначение станка и его конструкция

2. Требования к электроприводу главного движения

3. Выбор типа привода

4. Расчёт мощности приводной машины

5. Проверка двигателя по нагреву

6. Выбор преобразователя

7. Вопросы техники безопасности Заключение Литература

1. Назначение станка и его конструкция Назначение станка Двухстоечный продольно-строгальный станок 7Г228Ф11 нормальной точности предназначен для обработки методом строгания или фрезерования различных поверхностей корпусных и базовых деталей, других изделий из чугуна, стали и сплавов цветных металлов в условиях единичного и мелкосерийного производства.

На станке можно производить черновое, чистовое и финишное строгание горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностей вдоль хода стола. Строгальные суппорты станка оснащены устройствами цифровой индикации и преднабора.

Характеристики станка Таблица 1.1

Конструкция станка Основными элементами станка являются портал, состоящий из двух вертикальных стоек, связанных между собой сверху поперечиной, а снизу — станиной, и подвижный стол, на котором закрепляется обрабатываемая деталь.

Поперечина, подвешенная на ходовых винтах, предназначенных для её вертикального перемещения, фиксируется на стойках системой зажимов и создаёт порталу дополнительную жёсткость. На поперечине устанавливаются вертикальные суппорты. На обеих стойках портала устанавливаются два боковых суппорта, позволяющие вести обработку одной детали с двух сторон, или двух деталей одновременно.

На рис. 1.1 показан общий вид двухстоечного продольно-строгального станка. Станина 1 имеет продольные направляющие, по ним возвратно-поступательно движется стол 2, на котором закрепляется обрабатываемая деталь. Перемещение стола — главное движение — осуществляется от электродвигателя постоянного тока 9 через редуктор и реечную передачу. Строгание происходит при ходе стола вперёд (прямой или рабочий ход). Ход стола назад происходит с повышенной скоростью (холостой ход). Изменение направления движения стола осуществляется реверсированием главного двигателя. Движение суппортам передаётся через коробки подач 7 и 8 от отдельных электродвигателей.

Рисунок 1.1 Общий вид продольно строгального станка

1 — станина;

2 — стол;

3 — поперечина;

4 — вертикальные суппорты;

5 — подвеска пульта управления;

6 — портал станка;

7,8 — коробки подач к суппортам;

9 — электродвигатель;

10 — боковой суппорт;

11 — пульт управления станком.

2. Требования к электроприводу главного движения Особенности электропривода стола продольно-строгальных станков обусловлены процессом работы этих станков, состоящим из последовательно повторяющихся циклов, каждый из которых включает прямой (рабочий) ход стола, когда происходит обработка детали, и обратный (холостой) ход, во время которого совершается возврат стола без обработки детали. Скорость рабочего хода станка (скорость резания) устанавливается в зависимости от обрабатываемого материала и свойств режущего инструмента. Скорость обратного хода значительно превосходит скорость резания, чем достигается увеличение производительности станка.

При обработке материалов с различными свойствами и характеристиками необходимо обеспечить широкое и плавное регулирование скорости резания в диапазоне м/мин. Следовательно, диапазон регулирования скорости электропривода должен равняться Заданная скорость привода должна поддерживаться автоматически во всём диапазоне с точностью до ±5% при изменении нагрузки от 10% до 25% от номинального момента. Динамический перепад скорости, вызванный резким приложением нагрузки при входе резца в металл, должен быть не более 10−20%, а возникающий при этом переходной процесс должен заканчиваться в течение 0,1−0,2с.

При малых скоростях подачи (от 1,25 до 20м/мин) тяговое усилие на рейке стола остаётся постоянным и наибольшим. При увеличении скорости резания тяговое усилие уменьшается. Следовательно, в зоне малых скоростей момент, развиваемый двигателем, должен оставаться постоянным, а в зоне больших скоростей остаётся постоянной мощность.

Для предохранения инструмента от поломки в начале обработки и выкрашивания кромки обрабатываемой детали при выходе инструмента из металла необходимо предусмотреть автоматическое снижение скорости стола до 10м/мин.

Для главного привода продольно-строгального станка целесообразно использование двигателя, обладающего повышенной перегрузочной способностью и пониженным моментом инерции, такой двигатель может обеспечить меньшее время пуска и торможения.

3. Выбор типа привода Перемещение и регулирование скорости стола, а также его реверсирование осуществляется электрическим путём. Поэтому производительность станка во многом определяется работой главного привода и системы автоматического управления им.

Для обеспечения необходимого диапазона скоростей двигателя постоянного тока применяется двухзонное регулирование. На участке от 1,25−20м/мин изменение частоты вращения двигателя осуществляется изменением напряжения на обмотке якоря двигателя, а при скорости стола 20−63м/мин — изменением магнитного потока двигателя в соответствии с формулой:

.(3.1),[1]

Где:U — напряжение источника питания двигателя;

k — геометрический коэффициент двигателя;

Ф — магнитный поток двигателя;

М — момент на валу двигателя;

R — полное сопротивление якорной цепи двигателя.

Для осуществления такого регулирования возможно применение двух систем регулирования: системы генератор-двигатель (Г-Д) и системы управления с тиристорным преобразователем (ТП-Д).

Рассмотрим обе системы управления с позиций экономичности, надёжности, быстродействия и простоты эксплуатации.

Система Г-Д Система Г-Д состоит из размещённых на одном валу асинхронного двигателя, возбудителя и генератора постоянного тока с промежуточными усилителями. Система позволяет плавное регулирование скорости управляемого двигателя постоянного тока в широком диапазоне путём изменения напряжения питания двигателя и магнитного потока. Система имеет сравнительно небольшое время реверсирования. Потери энергии при реверсировании незначительны, возможно рекуперативное торможение. Ещё одним достоинством является возможность управления двигателем в цепях с малыми мощностями (цепи возбуждения).

При применении системы Г-Д наблюдается отсутствие искажений потребляемого из сети тока и относительно небольшое потребление реактивной мощности даже при асинхронном ПД. При применении синхронного двигателя в преобразовательном агрегате путем регулирования тока возбуждения можно обеспечить работу электропривода с cosф=1 или с опережающим cosц для компенсации реактивной мощности, потребляемой другими установками.

В эксплуатации вращающийся преобразовательный агрегат, особенно его подшипники и коллектор генератора, требуют внимания и ухода. При надлежащем уходе система Г-Д хорошо зарекомендовала себя в условиях эксплуатации.

Недостатками системы Г-Д являются, прежде всего, большие габариты системы и применение дополнительных эл. машин, что усложняет и удорожает систему и её эксплуатацию. При применении системы Г-Д имеют место значительные электрические потери вследствие тройного преобразования энергии. Как следствие, установленная мощность машин привода возрастает втрое, и благоприятные регулировочные возможности достигаются ценой существенных дополнительных затрат меди, высококачественной стали и труда. Установка вращающегося преобразовательного агрегата требует сооружения специального фундамента, центровки агрегата, тщательной настройки коммутации тока коллектором генератора. Хотя регулирование путем изменения напряжения на якоре не вызывает дополнительных потерь в двигателе Д, преобразование энергии двигателем ПД и генератором Г сопровождается ее потерями и общий КПД системы Г-Д снижается.

Также недостатком системы является её малое быстродействие.

Система ТП-Д Система с реверсивным тиристорным преобразователем для питания цепи якоря двигателя главного привода и системой автоматического управления с применением унифицированной блочной системы регуляторов (УБСР), осуществляющая управление движением двигателя, позволяет просто реализовать высокое быстродействие привода при хорошем качестве переходных процессов.

Двигатель постоянного тока в системе ТП-Д получает питание от тиристорного преобразователя ТП, который преобразует напряжение сети переменного тока_c в выпрямленное напряжение, приложенное к цепи якоря двигателя. Для сглаживания пульсаций тока в цепь якоря вводится сглаживающий реактор.

Система ТП-Д имеет все, описанные для системы Г-Д, достоинства, но лишена присущих ей недостатков.

Важным достоинством системы ТП-Д является ее высокий КПД. Потери энергии в тиристорах при протекании номинального тока составляют 1−2% номинальной мощности привода. Поэтому, даже с учетом потерь в реакторе и трансформаторе, КПД преобразователя достаточно высок.

Недостатками тиристорного преобразователя являются изменяющийся в широких пределах cosф и значительные искажения формы потребляемого из сети тока. Для повышения коэффициента мощности применяют регулируемые фильтро-компенсирующие устройства. Однако введение этих устройств ухудшает в 1,5−2 раза массогабаритные показатели системы ТП-Д и увеличивает ее стоимость.

Как видно из приведённого сравнения, система ТП-Д является эффективнее и экономичнее системы Г-Д по таким показателям как: стоимость, габариты, простота монтажа, наладки и обслуживания, быстродействие и КПД. Следовательно, для управления приводом главного движения станка выбираем систему ТП-Д.

4. Расчёт мощности приводной машины и её выбор Цель расчёта Правильный выбор двигателя по мощности для оптимального обеспечения технологических процессов станка.

Исходные данные В соответствии с заданием на курсовую работу.

Расчёт Расчёт производится согласно методике, описанной в литературе.

Первоначальный расчёт и определение мощности производится без учёта переходных процессов.

Мощность на валу двигателя при установившемся ходе стола Рдв, кВт.

.(4.1)

Где:F — тяговое усилие на рейке стола, Н;

V — скорость перемещения стола, м/мин.

Расчёт производится по максимальному усилию резания и максимальной скорости стола, ему соответствующей.

Тяговое усилие на рейке стола при установившемся рабочем ходе F, Н.

;(4.2)

Н;

.

При двухзонном регулировании изменение частоты вращения двигателя при скорости стола 1,7−35м/мин осуществляется изменением напряжения на обмотках якоря двигателя, а при скорости стола 35−85м/мин — изменением магнитного потока двигателя.

Номинальная угловая скорость двигателя,, рад/с.

;(4.3)

.

Максимальная угловая скорость двигателя, рад/с.

;(4.4)

рад/с.

Номинальная частота вращения двигателя, об/мин.

;(4.5)

об/мин.

Максимальная частота вращения двигателя, об/мин.

;(4.6)

об/мин.

Угловая скорость двигателя при входе резца в металл.

;(4.7)

где: м/мин — линейная скорость стола при входе резца в металл.

рад/с.

Выбор двигателя По расчётной мощности Рдв=95кВт и частоте вращения выбирается двигатель П133−6К следующих параметров:[5]

Номинальная мощность, Рдв- 100 кВт.

Частота вращения, — об/мин.

Номинальный ток, Iном- 513 А, КПД- 87%.

Номинальное напряжение, U- 220 В.

Маховой момент, — 824,04 Нм².

5. Проверка двигателя по нагреву Цель расчёта Проверка двигателя по нагреву методом эквивалентного момента.

Расчёт Расчёт производится согласно методике, описанной в литературе.

Приведённый момент инерции поступательно движущихся масс Jст, кг/м².

;(5.1)

;

кг/м².

Суммарный момент инерции привода:

;(5.2)

где: — коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора, .

— момент инерции двигателя.

;

.

.

Статический момент при обратном ходе:

;(5.3)

где:Po — мощность, потребляемая для перемещения стола при обратном ходе.

;(5.4)

где:Fo — величина тягового усилия на рейке стола при обратном ходе.

.

.

Статический момент при прямом ходе:

;(5.5)

.

Пусковой момент двигателя:

;(5.6)

где: Мном — номинальный момент двигателя;

— коэффициент перегрузочной способности двигателя.

;[3]

.

Проверка двигателя по нагреву будет производится методом эквивалентного момента. На участках диаграммы изменения угловой скорости двигателя за двойной ход стола, показанной на рисунке 5.1, на которых угловая скорость регулируется ослаблением магнитного потока двигателя, пусковой момент Мпуск падает до значения Мпуск1, причём величина пускового тока остаётся в допустимых пределах.

;(5.7)

.

Где:Мпуск1 — средний момент на участке разгона 7 и торможения 9, на которых угловая скорость двигателя регулируется ослаблением потока возбуждения.

Время разгона и торможения:

(5.8)

Где: — время изменения угловой скорости от до .

— вращающий момент.

— статический момент.

Время разгона двигателя при рабочем ходе стола.

Участок 1.

;

.

Участок 2.

;

.

;

.

Время установившегося движения при рабочем ходе стола.

Участок 3.

;(5.9)

.

Время торможения двигателя при рабочем ходе стола.

Участок 4

;

.

Участок 5.

;

.

;

.

Время разгона двигателя при обратном ходе стола.

Участок 6.

;

.

Участок 7.

;

.

;

.

Время торможения двигателя при обратном ходе.

Участок 9.

;

.

Участок 10.

;

.

;

.

Время установившегося движения при обратном ходе стола.

Участок 8.

;

.

Эквивалентный момент двигателя за цикл.

где: — время цикла.

;

.

— уточнённый момент обратного хода на участке 8.

;

.

.

Проверка условия нагрева:

.

.

Выбранный двигатель подходит по условию нагрева.

Рисунок 5.1 Диаграммы изменения угловой скорости и момента двигателя за двойной ход стола

6. Выбор преобразователя По техническим данным двигателя П133−6К по выбирается комплектный тиристорный преобразователь ЭПУ1−2-4827ДУХЛ4.

Структура условного обозначения:

ЭПУэлектропривод постоянного тока;

1 — номер разработки;

2 — исполнение по реверсу, реверсивный;

48 — номинальный ток блока управления: 630А;

2 — выпрямленное напряжение блока управления: 220В;

7 — напряжение трёхфазной питающей сети: 380 В, 50Гц;

Д — функциональная характеристика главного движения:

двухзонный;

УХЛ4- климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15 150–69.

7. Вопросы техники безопасности Введение Работа на строгальных станках может сопровождаться наличием ряда вредных и опасных производственных факторов, к числу которых относятся:

· электрический ток;

· абразивная пыль и аэрозоли смазочно-охлаждающей жидкости;

· отлетающие кусочки абразивного материала и обрабатываемых деталей;

· высокая температура поверхности обрабатываемых деталей и инструмента;

· повышенный уровень вибрации;

· движущиеся машины и механизмы, передвигающиеся изделия, заготовки, материалы;

· недостаточная освещенность рабочей зоны, наличие прямой и отраженной блескости, повышенная пульсация светового потока.

Общие требования безопасности К самостоятельной работе на строгальных станках допускается обученный персонал, прошедший медицинский осмотр, инструктаж по охране труда на рабочем месте, ознакомленный с правилами пожарной безопасности и усвоивший безопасные приемы работы.

Строгальщику разрешается работать только на станках, к которым он допущен, и выполнять работу, которая поручена ему руководителем цеха (участка).

Строгальщику запрещается:

· работать при отсутствии на полу под ногами деревянной решетки по длине станка, исключающей попадание обуви между рейками и обеспечивающей свободное прохождение стружки;

· работать на станке с оборванным заземляющим проводом, при отсутствии или неисправности блокировочных устройств;

· стоять и проходить под поднятым грузом;

· проходить в местах, не предназначенных для прохода;

· заходить без разрешения за ограждения технологического оборудования;

· снимать ограждения опасных зон работающего оборудования;

О каждом несчастном случае необходимо немедленно поставить в известность мастера и обратиться в медицинский пункт.

Требования безопасности перед началом работы Перед началом работы строгальщик обязан:

· принять станок от сменщика: проверить, хорошо ли убраны станок и рабочее место. Не следует приступать к работе до устранения выявленных недостатков;

· надеть спецодежду, застегнуть рукава и куртку, надеть головной убор;

· проверить наличие и исправность защитного экрана и защитных очков, предохранительных устройств защиты от стружки и охлаждающих жидкостей;

· отрегулировать местное освещение так, чтобы рабочая зона была достаточно освещена и свет не слепил глаза;

· проверить наличие смазки станка. При смазке следует пользоваться только специальными приспособлениями;

· проверить на холостом ходу станка:

а) исправность органов управления;

б) исправность системы смазки и охлаждения;

в) исправность фиксации рычагов включения и переключения (убедиться в том, что возможность самопроизвольного переключения с холостого хода на рабочий исключена).

Строгальщику запрещается:

· работать в тапочках, сандалиях, босоножках и т. п.;

· применять неисправные и неправильно заточенные инструменты и приспособления;

· прикасаться к токоведущим частям электрооборудования, открывать дверцы электрошкафов. В случае необходимости следует обращаться к электромонтеру.

Требования безопасности во время работы Во время работы строгальщик обязан:

перед установкой на станок обрабатываемой детали и приспособления очистить их от стружки и масла. Тщательно очистить соприкасающиеся базовые и крепежные поверхности, чтобы обеспечить правильную установку и прочность крепления;

установку и снятие тяжелых деталей и приспособлений со станка производить только с помощью грузоподъемных средств;

поданные на обработку и обработанные детали укладывать устойчиво на подкладках;

при работе на больших станках пользоваться специальными прочными и устойчивыми подставками (если невозможно обслужить станок и наблюдать за обработкой детали с пола цеха);

отвести стол станка или ползун как можно дальше от суппорта при установке детали на станок и съеме ее со станка;

перед пуском станка убедиться в том, что на столе станка нет никаких посторонних предметов;

не заходить самому и не допускать людей в опасные зоны, если не выключен электродвигатель;

обрабатываемую деталь прочно и жестко закреплять в приспособлении; при этом усилия резания должны быть направлены на неподвижные опоры, а не на зажимы;

при креплении детали за необрабатываемые поверхности применять тиски и приспособления, имеющие насечку на прижимных губках;

при закреплении на станке приспособлений и обрабатываемых деталей использовать только исправные стандартные ключи, соответствующие размерам гаек и головок болтов;

пользоваться только исправным резцом; если режущие кромки затупились или выкрошились, резец заменить;

при смене обрабатываемой детали или ее измерении отвести резец на безопасное расстояние и выключить подачу;

остановить станок и выключить электрооборудование в следующих случаях:

а) уходя от станка даже на короткое время;

б) при временном прекращении работы;

в) при перерыве в подаче электроэнергии;

г) при уборке, смазке, чистке станка;

д) при обнаружении какой-либо неисправности;

е) при подтягивании болтов, гаек, крепежных деталей;

не допускать скопления стружки. Удалять стружку следует только после полной остановки станка специальными крючками с защитными чашками и щетками-сметками;

не допускать уборщицу к уборке у станка во время его работы.

Во время работы на станке строгальщику запрещается:

работать на станке в рукавицах или перчатках, а также с забинтованными пальцами без резиновых напальчников;

брать и подавать через работающий станок какие-либо предметы, подтягивать гайки, болты и другие соединительные детали станка;

обдувать сжатым воздухом из шланга обрабатываемую деталь;

на ходу станка производить замеры, проверять рукой чистоту поверхности обрабатываемой детали;

пользоваться местным освещением напряжением выше 42 В;

опираться на станок во время его работы и позволять это делать другим;

откидывать резец руками во время холостого (обратного) хода станка;

во время работы станка открывать и снимать ограждения, предохранительные устройства;

находиться между деталью и станком при установке детали грузоподъемным краном;

удалять стружку непосредственно руками и инструментом;

оставлять ключи, приспособления и другой инструменты на работающем станке.

Требования безопасности по окончании работ По окончании работы строгальщик обязан:

а) выключить станок и электродвигатель;

б) привести в порядок рабочее место:

в) убрать со станка стружку и металлическую пыль;

г) очистить станок от грязи;

д) сложить заготовки и инструмент на отведенное место;

е) смазать трущиеся части станка;

ж) сдать станок сменщику или мастеру и сообщить обо всех неисправностях станка.

Заключение

В курсовой работе рассмотрена конструкция станка 7Г228Ф11 и его назначение, обозначены требования, предъявляемые к главному приводу станка и на их основе произведён выбор привода. Была выбрана система ТП-Д, выполненная на основе тиристорного преобразователя.

Изучена методика расчёта мощности приводного двигателя, согласно которой выполнен расчёт мощности приводного электродвигателя постоянного тока, в соответствии с которым был выбран электродвигатель марки П133−6К.

Произведены проверочный расчёт электродвигателя по нагреву и проверка результатов расчёта с помощью компьютерной программы.

Выбран типовой тиристорный преобразователь и рассмотрены вопросы техники безопасности при работе на станке.

В ходе курсовой работы использовалась литература, список которой прилагается.

станок электропровод тиристорный преобразователь

1. Зимин Е. Н. и др. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. — М.:Энергоиздат, 1981.

2. Жевелёв Г. И. и др. Тяжёлые горизонтально-расточные и продольно-строгальные станки.-М.:Машиностроение, 1969.

3. Сандлер А. С. Электропривод и автоматизация металлорежущих станков. — М.: Высшая школа, 1972.

4. Методическая разработка на тему Электрический привод. Практическое пособие для подготовки студентов специальности 1806 к итоговому междисциплинарному экзамену. Е. А. Котельникова, С. А. Грабов. НЭМСТ, 2002 г.

5. Справочник Машины постоянного тока серии П12−17−120 габаритов и агрегаты. 2000 г.

6. Справочник Электроприводы унифицированные трёхфазные серии ЭПУ1. Паспорт ИГФР.654 674.001ПС. 1984.

7. Паспорт станка 7Г228Ф11.