Проектирование токарно-винторезного станка 1А625

Машиностроению принадлежит ведущая роль в техническом вооружении народного хозяйства, так как на базе машиностроения развиваются все отрасли народного хозяйства, повышается производительность труда. Уровень производства машин и их техническое совершенство являются основными показателями развития промышленности.

Основными тенденциями современного машиностроения являются повышение мощности и быстроходности, автоматизации, безотказная длительная работа, удобство и безопасность обслуживания, экономичность при эксплуатации, минимальная масса и возможно наименьшая стоимость конструирования и изготовления машин.

Так как большинство операций по монтажу и ремонту выполняют электромонтеры и электрослесари, то уровень их квалификации, профессиональных навыков значительно влияет на качество выполняемых работ. Немаловажную роль имеет так же правильный выбор инструмента, приспособлений и материалов.

Токарный станок — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов и др. материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развертывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.

В состав токарной группы станков входят станки выполняющие различные операции точения: обдирку, снятие фасок, растачивание и т. д. Выполнени курсового проекта осуществляется на заключительном этапе изучения учебной дисциплины, в ходе которой проиводится обучение применению полученных знаний и умений при решении комплексных задач, связанных со сферой профессиональной деятельности будующих специалистов.

Цели выполнения курсового проекта:

1. Систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений по общеобразовательным и специальным дисциплинам.

2. Углубление теоретических знаний в соответствии с заданной темой.

3. Формирование умений применять теоритические знания при решении поставленных вопросов.

4. Формирование умений использовать справочную, нормативную и прововую документацию.

5. Развитие творческой инициативы, самостоятельностьи, от ветственности и организованности.

6. Подготовка к итоговой государственной аттестации.

1. Исходные данные и технические характеристики проектируемого станка

1.1 Исходные данные

Токарно-винторезный станок 1А625 предназначен для выполнения широкого круга токарных работ на чистовых и получистовых режимах. На черновых и обдирочных режимах использовать не рекомендуется. Высокие скорости шпинделя делают пригодным станок для работы на скоростных режимах; при этом обеспечивается рациональное использование современных марок твердых сплавов.

Станок приспособлен к нарезанию основных четырёх типов резьб, а при сокращенной кинематической цепи коробки подач (прямое включение ходового винта) дает возможность производить нарезание нестандартных резьб.

Преселективное управление скоростями шпинделя облегчает и ускоряет процесс изменения чисел оборотов шпинделя и тем самым уменьшает непроизводительные потери времени.

Конструкция станка предусматривает наличие двух диапазонов скоростей.

Установка на станке корпусной линейки позволяет производить обточку конусов.

В качестве модернизации установлено тиристорное управление двигателем М1

1.2 Техническая характеристика

Наибольшая длинна обрабатываемой детали, мм… 1000−2000

Наибольший диаметр точения над станиной, мм …500

Наибольший диаметр точения над суппортом, мм …290

Наибольшая длинна обрабатываемого прутка, мм…54

Электродвигатель главного привода, кВт: 11

Электронасос, кВт: 0,12

Электродвигатель подач, кВт: 0,75

2. Разработка и описание электрической схемы. Чертеж электрической схемы

2.1 Описание электрической схемы

станок электродвигатель привод пускозащитный Принципиальная схема — это схема электрических соединений, выполненных в развернутом виде. Она является основной схемой проекта электрооборудования производственного механизма и дает общее представления об электрооборудовании данного механизма, отражает работу системы автоматического механизма, служит источником для составления соединений и подключений, разработки конструктивных узлов и оформления перечня элементов.

Составления принципиальной электрической схемы производственного механизма производиться на основании требований технического задания. В процессе составления принципиальной электрической схемы уточняются такие типы исполнения и технические данные электродвигателей, электромагнитов, конечных выключателей, контактов и т. д.

На принципиальной схеме все элементы каждого электрического устройства, аппарата или прибора показывается отдельно и размещаются для удобства чтения схемы в различных е местах в зависимости от выполняемых функций.

На принципиальной схеме силовые цепи обычно размещают слева и изображают толстыми линиями, а цепи управления помещают справа и чертят тонкими линиями.

Цепи управления в силовых схемах следует присоединять к сети через понижающий трансформатор на 110 В.

Электрические машины и аппараты защищаются от возможных коротких замыканий и допустимых перегрузок. Электрическая схема построена так, что при перегревании предохранителей, обрыве цепей катушек, прерывании контактов, возникающих в аварийных режимах работы электропривода. Кроме этого, схема управления должна иметь бронированные связи для предотвращения аварийных режимов при ошибочных действиях оператора, а также для обеспечения заданной последовательности операций. В сложных схемах управлении необходимо предусмотреть сигнализацию я электроизмерительные приборы.

2.2 Описание работы электрической схемы

Подключение станка к электросети производится путём включения вводного выключателя QF1. Включение двигателя М1 производится отдельной кнопкой SB1 c помощью тиристорного реверсивного пускателя. При нажатии кнопки SB1 срабатывает промежуточное реле KV1 которое своими контактами подает питание на управляющие электроды тиристоров VS1−2, VS5−6, VS9−10. Тиристоры открываются и подается напряжение на обмотки электродвигателя М1. Остановка электродвигателя осуществляется кнопкой SB3.

Пороги срабатывания устанавливаются резисторами R6 и R5. При превышении установленных порогов подается питание на ключ управления защитой, собранной на транзисторе VT3. Который отключает KV1 или KV2 тем самым останавливает двигатель.

Электродвигатель насоса охлаждения М3 подключается к сети питания при помощи включателя SA1.

При нажатии на SQ1 катушка КМ1 получает питание и двигатель М2 начинает вращаться.

2.3 Описание работы электрической схемы

На станок установлено в место магнитного пускателя установлен тиристорный пускатель типа ПТ40−380Р. Принцип работы описан пункт 2.2.

3. Расчет мощности и выбор электродвигателей приводов

При выборе учитывают следующие показатели: род тока, степень изменения нагрузки на валу двигателя, допустимое изменение скорости вращения во всем диапазоне нагрузок, характер момента сопротивлений, необходимость реверса, режим работы электропривода.

1. Выбираем двигатель главного привода:

Рассчитываем мощности двигателя электродвигателя М1 по формуле:

Р_н Р_р/_ст, Вт (3.1)

где _т — КПД станка;

Р_р — мощность резания Р _дв = 9,35 /0,85 = 11 кВт Выбираем двигатель 4А132М2У3 Р_НОМ = 11 кВт, = 88%, cos = 0,9

2. Привод насоса охлаждения Мощность двигателя привода насоса охлаждения определяется по формуле:

P=R3 г QH/(1000з_нз_п); (3.2)

где R3-коэффициент запаса (1,3);

г — плотность перекачиваемой жидкости, Н/м³ (для холодной воды 9810 Н/м³);

Q — производительность насоса (0,36*10^-3), м³/с;

Н — высота напора насоса (20), м;

з_П — КПД передачи (при непосредственном соединении насоса с двигателем з_П = 1);

з_Н — КПД насоса (0,8).

P=1,3*9810*0,36*10^-3*20/1000*1*0,8= 0,12 кВт

Выбираем тип двигателя 4А50В2У3 Р_НОМ = 0,12 кВт, =63%, cos=0,7.

3. Электродвигатель подач:

(3.3)

где — номинальный вращающий момент;

— скорость вращения;

Р_{дв.расч.}= 4,5*1500/9550

Р_{дв.расч.}= 0,7 кВт Выбираем тип двигателя 4АХ71В4У3 Р_НОМ = 0,75 кВт, =72%, cos=0,73.

4. Расчет и выбор пускозащитной аппаратуры

Расчет пускозащитной аппаратуру начинается с определения номинального (I_НОМ) или расчетного (I_РАСЧ) и пускового (I_ПУСК) токов двигателей.

I_НОМ = Р_НОМ / (1,73· U_НОМ · ·cos), (4.1)

где Р_НОМ — мощность двигателя, кВт;

U_НОМ — номинальное напряжение питания, В;

— коэффициент полезного действия;

cos — коэффициент мощности двигателя.

Автоматические выключатели выбирают по номинальному напряжению, току, назначению, числу полюсов, наличию необходимых расцепителей и способу защиты от окружающей среды. Номинальный ток теплового или комбинированного расцепителя при длительном режиме работы двигателя выбирается из условия:

I_{НОМ. РАСЦ.} I_НОМ, (4.2)

Для двигателя М1. Следовательно

I_НОМ1 = 11 000/(1,73*380*0,88*0,9) = 21,1 А Для двигателя М2.

I_НОМ2 = 750/(1,73*380*0,72*0,73) = 2,17 А Для двигателя М3.

I_НОМ3 = 120/(1,73*380*0,63*0,7) = 0,41 А

I_НОМ =У I_НОМ, (4.3)

I_НОМ = 21,1+2,17+0,41 = 23,68 А При таких рабочих параметрах данному двигателю лучше всего подойдет автоматический выключатель АЕ 2043 — 1 УХЛ0

где, АЕ — серия выключателя; 20 — номер разработки; 4 — номинальный ток расцепителя, равный 63А; 3 — трехполюсные с электромагнитными расцепителями; УХЛ0 — категория размещения 4. I_расц. = 25А.

Выбор тиристора осуществляется из условия:

I_т I_НОМ*1,5 (4.4)

U_обU_НОМ *2 (4.5)

Исходя из условий (4.4; 4.5) выбираем тиристор типа ПТ40−380Р, где ток в открытом состоянии (средний) постоянный равен 25А; ток в закрытом состоянии 3.0mA; напряжение на тиристоре в открытом состоянии от 100 до 1200В; напряжение управления постоянное 7,5В; время открывания 10 мкс; тип охладителя 0221−60.

Выбор магнитных пускателей производится по напряжению, току, наличию теплового реле, возможности реверса, числу замыкающих и размыкающих контактов в цепи управления. При выборе магнитного пускателя по току необходимо чтобы ток его силовых контактов был больше либо равен суммарному номинальному току электроприемников, которые он включает:

I_М.П.? У I_НОМ (4.6)

Магнитный пускатель КМ1 выбираем по условию (4.5): I_НОМ. I_Р = 2,17 А.

Выбираем пускатель типа ПМЛ 1100

ПМЛ — серия пускателя

1 — величина пускателя в зависимости от номинального тока I_НОМ. = 10 А

1 — не реверсный без теплового реле

0 — степень защиты IP00;

0 — 1 замыкающий контакт вспомогательной цепи.

Ток плавкой вставки проверяют на максимальный ток нагрузки:

I_В I_MAX/. (4.7)

Для предохранителей обычного типа, защищающих ответвления к короткозамкнутым асинхронным двигателям с нормальными условиями работы (редкие пуски, продолжительность разбега 5…10 с), = 2,5. Максимальный ток в цепи с одним двигателем равен его пусковому току. В каталогах обычно приводится кратность пускового тока К_п. Тогда максимальный ток в цепи:

I_MAX = I_ПУСК = К_ПУСК· I_НОМ,

где I_НОМ — номинальный ток двигателя.

I_ПУСК = 0,41*5 = 2,05 А

I_В 2,05 /2,5 = 0,82 А Для данного участка схемы лучше всего подойдут предохранители ПРС — 1

где ПРС — предохранитель резьбовой на собственном изоляционном основании; 1 — номинальный ток основания (6,3 А); однополюсный.

В качестве плавкой вставки выбираем ПВД 1 — 1 У3

где, ПВД — плавкая вставка диацед; 1 — габарит по току (от 1 до 6,3 А); 1 — величина номинального тока в А; У3 — климатическое исполнение.

5. Обоснование выбора электроаппаратов управления

К электроаппаратам управления относятся электрические аппараты, установленные в цепи управления, сигнализации, местного освещения.

Для включения и отключения катушек контакторов, пускателей применяются кнопки управления, кнопочные посты. Кнопки выбираются по числу кнопочных элементов, нагрузочной, разрывной способности и напряжению.

Кнопки KE011 предназначены для коммутации электрических сетей управления (для подвижных и неподвижных частей стационарных установок) переменного и постоянного тока и могут эксплуатироваться в условиях умеренного, тропического, холодного климата.

КЕ — тип кнопки;

0 — обозначения серии кнопки;

1 — исполнение по назначению

1 — количество контактных цепей.

Выбор ламп освещения Лампы освещения выбираются по величине светового потока, напряжению сети. Тип применяемых ламп зависит от типа оборудования, на котором установлена лампа.

Выбираем лампу EL1 типа MO 24 — 25, напряжением 24 В, мощностью 25Вт, со световым потоком 350 Лм.

Для цепи освещения выбираем понижающий трансформатор типа ОСМ — 0,16, мощностью 0,16 кВА.

6. Расчет и выбор проводов и кабелей

Выбор проводов и кабелей осуществляется по длительно-допустимому току по формуле из [Кузнецов Б.В., Сацкевич М. Ф. Справочное пособие заводского электрика]:

I _{ДЛ. ДОП}? I_НОМ /К_П (6.1)

где Ip — расчетный ток двигателя, А;

Кп — поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей (для нормальных условий прокладки Кп = 0,68).

I _{ДЛ. ДОП.}? 21,1/0,68= 31,03 А.

Выбираем провод с сечением жилы 3 мм ². Марка провода ПВ 3*3 мм ²

8. Разработка монтажной схемы. Чертеж монтажной схемы

8.1 Схема соединений

После размещения всего электрооборудования станка, составления эскиза, размещения аппаратуры и выбора способа соединения проводов приступают к проектированию схемы проводки между зажимами приборов и аппаратов т. е. к разработке схемы соединений На схемах соединения аппаратуры и другие приборы изображаются неразделенными на отдельные элементы. Эта схемы отражают действительное расположение отдельных аппаратов и узлов электрооборудования в шкафах, шинах, на панелях управления. Составление схем соединения производится по принципиальной электрической схеме и эскизу размещения электрооборудования.

На схемах соединений провода идущие от приборов зажимов или от аппаратов. В одном направлении можно изображать двумя способами;

— объединять в пучки и показывать эти пучки на схеме одной толстой линией;

— каждый провод показывается отдельно. Месте* укладки одиночных проводов выбирается на месте монтажа самим монтажником.

Разъемные электрические соединения изображаются на схемах штрихованными кружками.

Неразъемные электрические соединения проводов, провода с каким либо устройством, аппаратом и т. п. получаемые путем пайки или прессования, на схемах обозначаются зачеркнутыми кружками.

8.2 Схема подключений

Такую схему еще называют общей схемой электрооборудования станка. Схемы подключении составляют на основе принципиальной электрической схемы, а эскиза расположения электрооборудования всех элементов на станке. Соединение всех элементов производится с помощью электрической проводки. При составлении схемы подключений применяют те же обозначения, что и на принципиальной схеме.

На схеме подключения в общем, виде показываются; кнопочная станция, основной и вспомогательный пункт управления, освещение, клеммные коробки с номерами клемм и мест подключений заземления электродвигателей, блокировочные контакты защит, тройники и др.

Аппаратуру, расположенную в шкафу обводят общей рамкой, пучки проводов идущих в одном направлении, изображены на общей схеме одной жирной линией. Все концы проводов, соединяющих зажимы отдельных аппаратов, промаркированы в соответствии с нумерацией имеющихся на схемах соединений и принципиальной.

Общие точки соединения нескольких элементов на схеме имеют один и тот же номер. Схемы подключения используются для осуществления включения при изготовлении установки электропривода и при ее эксплуатации.

9. Монтаж и наладка электрооборудования станка

Подготовка электрооборудования к первоначальному пуску или пуску после длительного перерыва включает следующее:

1. Перед пуском станка после транспортировки или хранения, необходимо замерить сопротивление изоляции электродвигателей. Замер производить мегомметром на напряжение 300 В. Наименьшее допустимое сопротивление изоляция обмоток должно быть не менее 0,5 МОм. При сопротивления изоляции ниже 0,5 МОм ее необходимо подвергнуть сушке. Сушка может производится электрическим током пониженного напряжения (10−15% номинального) о заторможенным ротором, либо методом наружного обогрева при помощи сушильной печи или ламп. Во время сушки наивысшая температура обмотки не должна превышать 110 °C. Сушка считается законченной, вола сопротивление изоляция достигло значения не менее 0,5 МОм и при дальнейшей сушке в течение 2−3 часов увеличивается незначительно.

2. После установки на фундамент станок, гидробак, бак охлаждения следует надежно заземлять путем присоединения к общей системе заземления цеха. Для этой цели предусмотрены винты для заземления, обозначенные таблицей «Заземление».

Проверить надежность контактов контакторов. Удалить с электроаппаратуры грязь и затянуть (ослабленные) винты и гайки.

Путем включения от руки следует убедится в легкости хода подвижной системы контактеров и реле.

Проверить величины плавких вставок согласно монтажной схеме.

ВНИМАНИЕ! При подключении станка к электросети необходимо обеспечить направление вращения ротора электродвигателя шлифовальной бабки по часовой стрелке, как указывает стрелка на кожухе шлифовального круга.

Работу электрооборудования следует проверять по частям согласно описанию электросхемы станка.

Эксплуатация электрооборудования При перегрузках электродвигателей станка во время работы срабатывают тепловые реле и автоматические выключатели, отключающие электродвигатели. Чтобы вновь включить электродвигатели, нужно по истечении 2 минут нажать кнопки возврата тепловых реле и повторно включить автоматы, а затем нажать пусковые кнопки.

Уход за электродвигателями

1. Во время эксплуатация необходимо:

вести общее наблюдение;

систематически производить технический осмотр;

производить профилактический ремонт электродвигателей.

2. При общем наблюдении за электродвигателями необходимо периодически контролировать режим работы, нагрев, состояние контактов я следить за чистотой электродвигателей

3. Длительно перегружать электродвигатели (по силе тока и напряжению) недопустимо

4. Периодичность технических осмотров устанавливается в зависимости от производственных условий, но на реже одного раза в два месяца.

При технических осмотрах надо производить чистку электродвигателей о загрязнений, проверять надежность заземления и соединения электродвигателя с приводным механизмом.

Периодичность профилактических ремонтов устанавливается в зависимости от производственных условий, но не реже одного раза в год. При профилактических ремонтах должна производиться разборка электродвигателей, внутренняя чистка их, замена смазки подшипников.

При работе электродвигателей в пыльной и влажной среде смена смазки в подшипниках должна производиться чаще, т. е. по мере необходимости.

Перед набивкой свежей сказки, подшипники должны быть тщательно промыты бензином. Камеру следует заполнить смазкой на 2/3 ее объема.

Замену износившихся подшипников производить, руководствуясь данными по каталогу.

1. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР — 6-е изд., перераб. и доп. — Энергоатомиздат, 1986 — 648 с: ил.

2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей, 4-е изд., перераб. и доп. — М; Энергоатомиздат, 1986 г.

3. ГОСТ 30 331.15−2001 (МЭК 364−5-52−93). МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ. Электроустановки зданий.

4. Электротехническая продукция «Элос». Краткий каталог по текущему ассортименту. — Мн.; ООО ПП Асобны дах, 2001 г.

5. Ус А. Г., Евминов Л. И. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий: Учебное пособие. — Мн: НПООО «ПИОН», 2002 г.

6. А. А. Воронина, Н. Ф. Шибенко Безопасность труда в электроустановках: Учеб. пособ. для сред ПТУ. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. Шк., 1984.

7. Баран А. Н., Качан Н. Г., Шедько A.M. Технология электромонтажных работ. Лабораторный практикум. — Мн.: Дизайн ПРО, 2000.

8. Атабеков В. Б. Ремонт трансформаторов, электрических машин и аппаратов: Учеб. для сред. ПТУ. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1988.

9. Кузнецов Б. В., Сацукевич М. Ф. Справочное пособие заводского электрика — Мн.: Беларусь, 1978. Ю. Трунковский.

10. Обслуживание электрооборудования промышленных предприятий: Учебник для сред. ПТУ, — 2-е изд. — М.: Высш. школа, 1979.