Разработка комплекса мероприятий по наладке и эксплуатации электронной системы программного управления

1.

Введение

Электронные системы программного управления (ЭСПУ) стало универсальным средством управления станками. Его применяют для всех групп и типов станков. Применение станков с ЭСПУ позволило качественно изменить металлообработку, получить больший экономический эффект. Обработка на станках с ЭСПУ, по отечественным и зарубежным данным, характеризуются: ростом производительности труда оператора-станочника благодаря сокращению основного и вспомогательного времени (переналадки); возможностью применения многостаночного обслуживания; повышенной точностью; снижением затрат на специальные приспособления; сокращением или полной ликвидацией разметочных и слесарно-подгоночных работ.

Опыт использования станков с ЭСПУ показал, что эффективность их применения возрастает при повышении точности, усложнений условий обработки (взаимное перемещение заготовки и инструмента по пяти-шести координатам), при много-инструментальной многооперационной обработке заготовок с одного установа и т. п.

Большое преимущество обработки на станках с ЭСПУ заключается также в том, что значительно уменьшается доля тяжёлого ручного труда рабочих, сокращаются потребности в квалифицированных станочниках-универсалах, изменяется состав работников металлообрабатывающих цехов.

Современное серийное производство немыслимо без оборудования с ЭСПУ. Выпуск станков непрерывно растёт, быстрыми темпами развивается и видоизменяется сами электронные системы программного управления, что позволяет расширить технологические возможности оснащенного им оборудования, повысить точность обработки, сократить время отработки управляющих программ.

Многие предприятия страны при помощи станков с ЭСПУ решили некоторые сложные производственные, технические и экономические задачи и от внедрения отдельных станков перешли к комплексному перевооружению производства на базе этих станков. Повышение производительности труда, создание гибких переналаживаемых производств, сокращение затрат на освоение выпуска новых изделий, уменьшение объема доделочных работ на сборке, улучшение качества, решение проблемы дефицита в станочниках, особенно при использовании промышленных роботов (безлюдная технология), сокращение производственных площадей, транспортных и контрольных операций, уменьшение расходов на проектирование, изготовление и эксплуатацию зажимных приспособлений, вспомогательной оснастки и режущих инструментов, повышение культуры производства и улучшение условий труда — вот перечень тех положительных сторон, которые приводят к достижению экономической эффективности при эксплуатации станков с программным управлением.

Широкое внедрение в машиностроение станков с программным управлением поставило задачу подготовки квалифицированного персонала, участвующего в создании, освоении и обслуживании этой сложной техники. В указанных процессах принимают участие конструкторы, технологи, программисты, наладчики станков, операторы, специалисты ремонтных служб. Следует подчеркнуть особую роль наладчиков. Освоение нового станка с программным управлением и настройка его на обработку детали требуют от наладчика широкого круга знаний в различных областях техники, Эрудиция наладчика в теоретических вопросах должна сочетаться с умением решать чисто практические задачи по настройке станка. Наладчик должен уметь выявлять недочеты в управляющих программах и корректировать их, добиваясь при минимальных затратах времени наилучших результатов по производительности, точности обработки и расходу режущих инструментов. Особая ответственность лежит на наладчике в тех случаях, когда возникают неисправности в работе станка. Наладчик должен в кратчайшие сроки отыскать причину неисправности и принять меры к ее устранению своими силами или с привлечением специалистов из соответствующих служб.

Наладчик должен уметь читать текст управляющей программы по перфоленте, хорошо разбираться в сопроводительной технологической документации, знать управление большинством моделей станков определенного типа, уметь пользоваться чертежами и схемами механических, гидравлических, электрических и электронных устройств, знать методы и приемы технического обслуживания, гарантирующие надежность станков с ЭСПУ.

Таким образом, от наладчика в значительной степени зависит производительность и качество обработки, а также надежность работы оборудования.

Данный дипломный проект является завершающим этапом в освоении специальности 2−53 01.31. Темой проекта является разработка комплекса мероприятий по наладке и эксплуатации системы ЭСПУ, согласно исходным данным. Дипломный проект включает в себя комплекс вопросов, написание которых требует знания предметов, пройденных за весь период обучения.

2. Расчетно-техническая часть

2.1 Краткая техническая характеристика системы ЭСПУ и комплектного электропривода Программирование ЭСПУ станком все более увеличивается в своем объеме. Это обусловлено тем, что новые модификации значительно расширяют возможности ЭСПУ. По этой причине конструкторы стремятся, насколько возможно, упростить процессы обслуживания ЭСПУ. Это происходит от части за счет указаний на экране в адрес оператора или за счет автоматизации процессов обслуживания. Есть два типа указаний для оператора: относящиеся к обрабатываемой детали, при которых диалог может программироваться, и относящиеся к системе управления, при которых диалог является составной частью производственной системы.

Bosh Mikro-8 является системой ЭСПУ-ЭВМ с фиксированным математическим обеспечением, высокой точностью и высокой производительностью, разработанной с учетом нужд мирового рынка и предназначается для применения на фрезерных станках и в обрабатывающих центрах. В цепях управления используются быстродействующие микропроцессоры, большие интегральные схемы по специальному заказу, полупроводниковые запоминающие устройства в полной мере, и тем самым повышена надежность и значительно улучшено соотношение производительности к стоимости (рентабельность системы).

Данная система управления представляет собой устройство ЭСПУ-ЭВМ типа замкнутого контура с использованием наиболее часто применяемых серводвигателей постоянного тока с наивысшими характеристиками в мере из серии Bosh, и с использованием в качестве импульсных кодирующих датчиков, резольверов или индуктосиновых шкал превосходной характеристики.

В самой системе Bosh Mikro-8 предусмотрена функция самодиагностики, обеспечивающая весьма удобное техническое обслуживание системы с параллельным использованием настоящей инструкции.

— Микропроцессор постоянно контролирует внутреннее состояние действий и позволяет классифицировать внутреннее состояние ЭСПУ и выводить его на индикацию. Кроме того при наличии ненормальности или неисправности, выдавая сигнализацию сбоя, он останавливает ЭСПУ. Подробное содержание возникшего сбоя классифицируется и указывается на индикации.

— Все сигналы включения-выключения, входящие в ЭСПУ и выходящие из ЭСПУ, можно выводить на индикацию, на электроннолучевую трубку буквенно-цифрового дисплея.

— Любые сигналы включения-выключения, выходящие от ЭСПУ, можно передавать по битам по средствам ручного ввода информации (РВИ).

— Ныне установленные величины постоянной времени ускорения и замедления, скорости ускоренного перемещения и прочих параметров можно проверить на электроннолучевой трубке буквенно-цифрового дисплея.

Комплектный электропривод Bosh является 6-пульсным тиристорным преобразователем. В его состав входят привод главного движения и привода подач. Комплектный электропривод имеется в двух исполнениях.

Технические данные

2.2 Требования к электрооборудованию и электроприводу заданного станка К электрооборудованию управления станками с ЭСПУ относят аппаратуру автоматического управления (путевые выключатели, кнопки управления, переключатели управления, магнитные пускатели и др.), аппаратуру защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители, тепловое реле), аппаратуру питания и сигнализации (пакетные переключатели, универсальные переключатели и др.).

Электрические схемы управления электрооборудованием станков с ЭСПУ различаются сложностью и типами коммутационных устройств и контрольной аппаратурой. Для обеспечения рациональной эксплуатации осуществляют комплексную наладку электрооборудования, под которой понимают комплекс работ по приведению в действие всех элементов электрооборудования, обеспечивающих обработку деталей на станке с ЭСПУ. При наладочных работах проверяют электрические параметры цепей коммутационной аппаратуры и других элементов устройств по паспортным данным.

Контактные устройства управления, несмотря на простоту, не всегда удовлетворяют требованиям эксплуатации станков с ЭСПУ. В станках с ЭСПУ все чаще применяют бесконтактные и полупроводниковые элементы и микросхемы.

Переключатель (выключатель) — устройство, срабатывающее под действием определенной механической силы, и используемое для коммутации электрических цепей или сигнализации (отключения, ограничения) на номинальное напряжение до 380 В переменного тока и до 220 В постоянного тока или для коммутации слаботочных цепей до 60 В переменного и постоянного тока.

Основные требования к переключателям: 1) высокая надежность (долговечность); 2) стабильность электрических и механических характеристик; 3) малое переходное сопротивление замкнутых контактов; 4) малое усилие переключения.

Требования к электроприводам определяются технологией обработки, конструктивными особенностями станка, режущим инструментом, функциональными возможностями системы ЭСПУ.

Основные технологические требования заключаются в обеспечении: необходимых технологических режимов обработки с использованием современного режущего инструмента; максимальной производительности; требуемой точности обработки; высокой чистоты обрабатываемой поверхности (снижение шероховатости); повторяемости размеров деталей в обрабатываемой партии (стабильности).

При всем многообразии станков требования, предъявляемые к приводам станков, определяются, главным образом, не тем, к какой группе относится станок, а для какого движения предназначен привод. Для главного движения, подачи или вспомогательного, так как именно это определяет мощность и момент, способ регулирования скорости, диапазоны регулирования, необходимую плавность регулирования, требования к динамическим характеристикам, к жесткости механических характеристик и стабильности скорости.

Расширение технологических возможностей станков обеспечило возможность проведения на одном станке различных технологических режимов: фрезерование, сверление и растачивание или точение, сверление и растачивание и т. д., а освоение нового твердосплавного и керамического инструмента существенно повысило режимы обработки.

Расширение технологических режимов обработки на одном станке с использованием современного режущего инструмента привело к усложнению установленных электроприводов. Увеличению установленной мощности двигателя главного движения, вращающих моментов двигателей подач, расширению диапазонов регулирования скорости главного привода, рабочих подач и установочных перемещений, увеличению быстродействия всех приводов при управляющем и возмущающем воздействиях, ужесточению требований к стабильности и равномерности вращения электродвигателей всех приводов.

Требование повышения производительности также привело к увеличению мощности и максимальной скорости привода главного движения; к увеличению скорости быстрого хода приводов подач; увеличению максимальных рабочих подач; снижению времен разгона и торможения, позиционирования приводов подач и вспомогательных перемещений и ориентации шпинделя.

Удовлетворение требованиям снижения шероховатости и повышения точности при обработке и позиционировании ужесточило требования к электроприводам по значению погрешностей в установившихся и переходных режимах при различных возмущающих воздействиях, по расширению диапазона регулирования и увеличению чувствительности электроприводов по входному воздействию и нагрузке, по повышению равномерности движения, особенно при малых скоростях, по увеличению быстродействия при возмущении по нагрузке и при реверсе под нагрузкой на малой скорости.

Для обеспечения повторяемости размеров деталей в обрабатываемой партии и высокой точности позиционирования необходимо иметь высокостабильный привод с высокой равномерностью перемещения и апериодическим переходным процессом при изменении скорости.

Очень важным требованием к электроприводам станков с ЭСПУ, особенно при их работе в автоматизированном производстве, является обеспечение их высокой надежности как относительно сохранения параметров, так и безаварийности и ремонтопригодности. Повышению надежности работы электроприводов в значительной степени способствуют наличие технологических запасов по параметрам отдельных электронных элементов и схемным решениям, корректный монтаж электрооборудования, своевременное проведение профилактических мероприятий и установка необходимой системы диагностики, позволяющей быстро определять и устранять неисправности.

Появление низкоскоростных высоко-моментных двигателей умеренных габаритов позволило существенно сократить механическую часть коробки подач, а в ряде случаев полностью ее исключить, установив исполнительный двигатель непосредственно на ходовой винт.

Исключение коробки подач привело к повышению мощности механической передачи, повышению КПД и снижению момента инерции электромеханического привода. В станках возросла составляющая от резания в общей нагрузке приводов подач. В большинстве современных станков нагрузка на двигатель при рабочих подачах без резания составляет не более 20—30% номинальной.

Рост составляющей от сил резания в общей нагрузке на привод подачи увеличил колебание нагрузки на электроприводе подачи при резании, что ужесточило требования к статической и динамической жесткости привода подачи.

Увеличение скорости быстрых перемещений и снижение скорости установочных перемещений привели к значительному увеличению диапазона регулирования. Максимальная рабочая подача современных многоцелевых станков составляет 30—50% скорости быстрых перемещений.

Полный диапазон регулирования подач в станках фрезерной, расточной и токарной групп составляет 100 — 10 000, а в карусельных расширяется до 30 000—40 000. Теоретически диапазон регулирования привода подачи каждой оси в станках с ЭСПУ при контурном фрезеровании бесконечен (например, при обработке окружности). Реально минимальная подача ограничена чувствительностью электропривода.

Скорость быстрых перемещений зависит от характеристик механической части привода, возможностей системы ЭСПУ (в частности, от максимальной частоты сигнала управления приводом от системы ЭСПУ), дискретности управления, максимальной угловой скорости приводного электродвигателя, коэффициента редукции передачи от двигателя к механизму и других ограничений, вносимых ЭСПУ.

Минимальная скорость привода определяется технологическими требованиями, дискретностью управления и чувствительностью электропривода. Особо высокие требования предъявляются к динамическим характеристикам привода по управляющему и возмущающему воздействиям. Неудовлетворительные динамические свойства регулируемого электропривода, особенно при возмущении по нагрузке, являются причиной повышенной шероховатости поверхности, поэтому весьма важно обеспечить высокое быстродействие привода при сбросе и повышении нагрузки, а также реверсе двигателя под нагрузкой на самых малых скоростях.

Стабильность позиционирования и обработки в значительной степени зависит от стабильности электромеханической системы приводов подач, которая определяется стабильностью ее звеньев, и в первую очередь электропривода, датчика положения и ЭСПУ. Стабильность характеристик электропривода при достаточно большом коэффициенте усиления определяется стабильностью нуля входного усилителя регулятора и стабильностью датчика скорости — тахогенератора. Наибольшая относительная нестабильность имеет место при малых скоростях, когда полезный сигнал соизмерим с дрейфом нуля усилителя и падением напряжения в щеточном контакте тахогенератора.

Другим фактором, влияющим на стабильность, а следовательно, и на идентичность параметров при обработке партии деталей, является характер переходного процесса по управляющему воздействию в замкнутых системах следящего и регулируемого электроприводов. При апериодическом переходном процессе при движении в одну сторону не происходит раскрытия люфтов в механических узлах, а также отсутствует влияние гистерезиса, что приводит к существенному повышению стабильности и точности позиционирования и обработки.

Установка во всех станках сверхточных, сверхбыстродействующих и сверхстабильных электроприводов сопряжена со значительными техническими трудностями и необоснованно высокими экономическими затратами.

В станках с контурной и контурно-позиционной системами ЭСПУ (классы станков ФЗ и Ф4) в механизмах подач применяются следящие электроприводы: в станках выпуска 60-х годов применялись разомкнутые электроприводы с шаговыми двигателями или электрогидравлические приводы с шаговыми двигателями.

Однако для расширения диапазона регулирования в этих и других станках в механизмах подач возможна установка так называемых автономных электроприводов с датчиками положения, установленными непосредственно на двигателях, с введением в преобразователе устройств для обработки сигналов датчиков и замыкания системы по пути.

В механизмах главного движения в большинстве станков установлены регулируемые электроприводы без обратной связи по положению, в отдельных станках применяются специальные системы ориентации шпинделя либо от мощного двигателя главного привода, либо от специального маломощного двигателя со следящим приводом, аналогичным приводам подач. Очень небольшое количество станков имеет следящий электропривод главного движения от основного электродвигателя.

2.3 Назначение и устройство электроавтоматики заданного станка Электроавтоматика станка предназначена для привода агрегатов и механизмов, автоматического управления ими, контроля состояния, технической диагностики и сигнализации. От четкости работы электроавтоматики зависит производительность и надежность станка.

В состав электрооборудования входят электроприводы главного движения, подач (вспомогательный для создания вращающего и поступательного движения механизмов), датчики технологических параметров и обратной связи электропривода, преобразующие параметры электроприводов и пропорциональные им электрические сигналы.

Электроавтоматика станка может выполняться либо релейно-контакторной, либо (с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей) с помощью бесконтактных устройств и элементов на базе программируемого контроллера.

Коммутирующая аппаратура (контакторы, магнитные пускатели) обеспечивает автоматическое включение и отключение силовых цепей электроприводов в зависимости от программы управления.

Устройства диагностики и контроля служат для контроля и индикации основных рабочих режимов, а также для защиты станка в аварийном режиме.

Для управления станками в различных режимах и контроля состояния их механизмов служат пульт управления установленные в ЭСПУ. В зависимости от назначения, все элементы, входящие в состав электроавтоматики станка, подразделяются на:

1) командные (кнопки, путевые выключатели, датчики и др.);

2) логические (реле, логические элементы, программируемые контроллеры и др.);

3) исполнительные (контакторы, электрические магниты и муфты, исполнительные двигатели);

4) источники питания и преобразователи напряжений;

5) защитные (предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле).

Эти электрические элементы характеризуются родом питающего тока, типом управляющих цепей, наличием или отсутствием подвижных частей.

Электроавтоматика станка оснащена бесконтактными элементами управления и содержит большое количество релейно-контакторной аппаратуры. К их числу относится автоматические выключатели (автоматы) для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания, тепловые и температурные реле для защиты от перегрузок, контакторы и магнитные пускатели для дистанционного управления двигателями, а также контактные путевые выключатели, применяемые для контроля передвижения рабочих органов станков.

2.4 Описать взаимодействие заданного ЭСПУ со станком Электронная система программного управления Bosh Mikro-8 взаимодействует со станком через программируемый контроллер РМС и частично через привода. Контроллер имеет два входа Е и два выхода А, через которые происходит обмен данными между ЭСПУ и станком. Процессор в системе Bosh Mikro-8 на прямую взаимодействует с программируемым контроллером и организует его работу с другими модулями системы, выдавая разрешения на прерывания работы необходимых контроллеру модулей для продолжения рабочего процесса.

Работа программируемого контроллера происходит следующим образом. Все задачи и процессы решаются при помощи Булевой алгебры при помощи основных переменных поступающих на входы контроллера и выходящих с его выходов в цифровом виде:

А — входные сигналы;

Е — выходные сигналы;

Z — внутренние сигналы;

D — сигналы таймера.

Контроллер взаимодействует на прямую не только с ЭСПУ и станком, а так же с приводами. На основе сигналов поступающих с ЭСПУ и сигнала «готовность» поступающего с привода контроллер вырабатывает сигнал «разрешение работы».

Сигналы от датчиков станка, сообщающие о положении инструмента и заготовки подаются в ЭСПУ на прямую со станка. Данные сигналы представлены в цифровом коде. После их обработки процессор задает приводу дальнейшие действия, посылая на него сигналы с ЦАП. В свою очередь привод имеет связь со станком, задавая работу двигателя и принимая аналоговые сигналы с тахогенератора.

Связь со станком происходит непосредственно через датчики обратной связи. Одним из таких является преобразователь линейных перемещений ВЕ164, который предназначен для преобразования линейных перемещений рабочих органов металлорежущих станков в электрические сигналы содержащие информацию о величине и направлении этих перемещений, пригодные для последующей обработки в ЭСПУ для управления станками. Его работа происходит следующим образом: источник света через линзы светит на линейку с делениями, с другой стороны линейки находятся фотоприемники, которые подсчитывают количество световых сигналов образованных световыми потоками через деления линейки обозначающих перемещение в микронах.

2.5 Разработать алгоритм поиска неисправности в электронной системе программного управления (ЭСПУ) Под алгоритмом понимают последовательность выполнения логических операций необходимых для совершения некоторых действий или решения задачи.

Алгоритм может иметь словесное описание или реализован в виде структурной схемы. Схема алгоритма состоит из геометрических фигур и линий. Геометрические фигуры (блоки) соответствуют тем или иным шагам алгоритмического процесса, а направление линий определяет порядок выполнения блоков.

Опираясь на алгоритм поиска неисправности диагностирование системы начнем с визуального осмотра станка, чтобы убедится в отсутствии механических повреждений составных частей станка, обрывов цепей питания и управления. После осмотра станка приступаем непосредственно к заданной неисправности — отсутствие перемещений по координате Х.

В данной ситуации неисправность возможна по причинам:

1) отсутствия питающего напряжения на некотором узле;

2) отсутствие одного из необходимых сигналов;

3) неполадки в двигателе.

Поиск ошибки начнем с проверки двигателя. Проверяем напряжение подаваемое на двигатель. Если напряжение подается, производим осмотр и проводим электрические измерения двигателя, то есть ищем неполадки в двигателе. В случае необнаружения неисправности в ходе проделанной работы возвращаемся к началу алгоритма и заново проделываем действия.

При подаче напряжения на двигатель, проверяем следующее условие, приходит ли на привод силовое напряжение равное 380 В. Проверив силовое напряжение и убедившись в его правильном значении проверяем сигнал задания подаваемого на электропривод с цифро-аналогового преобразователя ЭСПУ. Если же силовое напряжение не подается на привод производим проверку цепей запитки.

Проверив «задание» и убедившись в его наличии проверяем присутствие в приводе сигнала разрешения, по итогом проверки данного условия обнаруживаем неисправность привода, либо отсутствие сигнала разрешения работы привода.

После полного прохода по алгоритму проверяем движение привода по координате Х и в случае если неисправность не устранена, еще раз проходим по составленному алгоритму.

2.6 Расчет мощности и выбор двигателя для привода главного движения и привода подач Основным требованием при выборе электродвигателя является его соответствие условиям технологического процесса рабочей машины. Задача выбора состоит в поиске такого двигателя, который обеспечивает заданный технологический цикл рабочей машины, соответствует условиям окружающей среды и компоновки с рабочей машиной и при этом имеет нормативный (допустимый) нагрев.

Выбор двигателя недостаточной мощности может привести к нарушению заданного цикла, снижению производительности рабочей машины. При этом будут иметь место также его повышенный нагрев, ускоренное старение изоляции и преждевременный выход двигателя из строя, что вызовет останов рабочей машины.

Недопустимым является также использование двигателей завышенной мощности, так как при этом не только повышается первоначальная стоимость ЭП, но и увеличиваются потери энергии за счет снижения КПД двигателя, а для асинхронного и вентильного ЭП, кроме того, снижается коэффициент мощности. Таким образом, обоснованный выбор электродвигателя является весьма важной задачей, во многом определяющим технико-экономические показатели работы комплекса «ЭП — рабочая машина».

Выбор электродвигателя производится обычно в такой последовательности: расчет мощности и предварительный выбор двигателя; проверка выбранного двигателя по условиям пуска, перегрузки и нагреву. Если выбранный двигатель удовлетворяет условиям проверки, то на этом выбор двигателя заканчивается. Если же двигатель не удовлетворяет условиям проверки, то выбирается другой двигатель (как правило, большей мощности) и проверка повторяется.

При выборе электродвигателя должно проверяться также его соответствие условиям пуска рабочей машины и возможных перегрузок.

Выбор серийных электродвигателей производится с учетом следующих показателей.

1.Род тока. Двигатель должен иметь род и величину напряжения, соответствующие сетям переменного или постоянного тока данного предприятия.

2. Значение скорости. Выбор номинальной скорости двигателя при уже имеющемся (выбранном) редукторе производится по заданной скорости исполнительного органа рабочей машины и передаточному числу редуктора. Для вновь проектируемого электропривода выбор номинальной скорости двигателя и передаточного числа редуктора (механической передачи) должен производиться путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов. Особое внимание такому выбору следует уделить для электроприводов, работающих с частыми пусками, реверсами и остановами, так как правильный выбор номинальной скорости двигателя и передаточного числа редуктора позволяет во многих случаях повысить технико-экономические показатели работы электропривода и рабочей машины.

3. Конструктивное исполнение. Конструкция выбираемого двигателя должна соответствовать условиям его компоновки с исполнительным органом. Выпускаемые двигатели имеют разнообразное конструктивное исполнение по расположению валов и способам крепления на рабочей машине.

4. Способ вентиляции и защиты от действия окружающей среды. От правильного выбора двигателя для работы в определенных условиях окружающей среды зависят его долговечность, надежность и безопасность обслуживания. По способам защиты от действия окружающей среды различают открытые, защищенные и герметичные двигатели. Для работы в особых условиях окружающей среды—тропический климат, химически активные среды, повышенная влажность, взрывоопасная среда и т. д. — выпускаются специализированные двигатели.

По способу вентиляции различают двигатели с естественной вентиляцией, самовентиляцией и независимой (принудительной) вентиляцией.

Выбор электродвигателя в математическом отношении представляет собой задачу синтеза, в результате решения которой должен быть найден такой двигатель, который обеспечивает заданный технологический цикл рабочей машины, соответствует условиям окружающей среды и компоновки с рабочей машиной и при этом будет иметь нормативный нагрев.

Выбор электродвигателя производится обычно в следующей последовательности:

1) расчет мощности и предварительный выбор двигателя;

2) проверка выбранного двигателя по условиям пуска и перегрузки;

3) проверка выбранного двигателя по нагреву.

Если выбранный в п. I двигатель удовлетворяет условиям проверки по п. 2 и З, то на этом выбор двигателя заканчивается. Если же выбранный двигатель не удовлетворяет условиям п. 2 или 3, то выбирается другой двигатель (как правило, большей мощности) и проверка повторяется.

Следует отметить, что проверка двигателя по нагреву выполняется не только при выборе вновь проектируемого электропривода, но и для работающих двигателей для определения их загрузки и теплового режима.

Выбор двигателя по мощности для регулируемого, но скорости электропривода имеет ту особенность, что в этом случае имеет место изменение нагрузки двигателя. В то же время для полного использования двигателя его мощность должна быть выбрана так, чтобы нагрузка при работе на любой скорости не превосходила допустимой по условиям нагрева. Достигается это выбором соответствующего способа регулирования скорости, при котором соблюдается данное условие. Рассмотрим решение этой задачи на основе конкретных примеров.

Напомним, что рассмотренные ранее способы регулирования скорости по условию допустимой нагрузки делятся на две основные группы. К первой из них, относятся способы, при использовании которых допустимой нагрузкой при всех скоростях является постоянный момент, равный номинальному (например, регулирование с помощью резисторов в роторе АД и якоре ДПТ, изменением напряжения на якоре ДПТ и статоре СД, в некоторых каскадных схемах). В силу этого их называют способами регулирования скорости при постоянном моменте.

Вторую группу составляют способы, при которых максимально допустимой является нагрузка постоянной мощностью, равной номинальной при всех скоростях, или, как говорят, способы регулирования при постоянной мощности. К таким способам относятся регулирование скорости уменьшением (ослаблением) магнитного потока ДПТ и с помощью некоторых каскадных схем и схем изменения числа полюсов АД.

Произведём расчёт привода главного движения, имеющего асинхронный двигатель.

Поэтому ряд возможных синхронных частот вращения магнитного поля статора при частоте 50Гц может быть: 3000; 1500; 1000; 750; 600 и т. д. Частота вращения ротора n = 1500. В документации на станок указан максимальный момент на валу, равный в данном случае Мmax = 253Н· м.

Определим номинальный момент на валу двигателя:

где Kмс = 2,2.

Определим номинальную (потребляемую) мощность на валу двигателя из формулы:

По заданной потребляемой мощности на валу двигателя определим расчётную мощность электродвигателя:

где — КПД передачи. КПД передачи берётся из таблицы и для зубчато-конической или зубчато-цилиндрической равна 0,88…0,92.

Выбираем электродвигатель GNVF132LV с номинальной мощностью 20кВт и частотой вращения ротора 1450, расшифруем его условное обозначение. Это двигатель четвёртой серии, асинхронный, корпус полностью чугунный, высота оси вращения 132 мм; размеры корпуса по длине М (промежуточный), четырёх полюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.

Расчет привода подач. Mc=const при всех скоростях. При таком характере нагрузки во всем диапазоне изменения скорости от минимальной щmin до максимальной щmax момент нагрузки постоянен (Mc=const), а мощность нагрузки Рс=Мсщ возрастает при увеличении скорости по линейному закону. Оценим мощность выбираемого электродвигателя, ориентируясь на требуемые моменты на валу и скорости вращения. Двигатель должен обеспечивать момент равный 23Нм, и частоту вращения n=700мин?З Регулирование скорости при постоянном моменте. Этот способ обеспечивает регулирование скорости вниз от номинальной. Поэтому номинальная скорость двигателя соответствует максимальной в заданном диапазоне, т. е. щном. д=щmaxс. Номинальный момент двигателя должен быть принят равным моменту нагрузки, т. е Мном=Мс и номинальная мощность выбираемого двигателя должна быть равна Произведем расчет номинальной мощности двигателя привода подач:

Р=23Нм*750мин?З /9,55=3613Вт=1,8кВт.

Как видно номинальная мощность двигателя равна максимально возможной мощности станка и при этом на всех скоростях двигатель загружен полностью и работает в нормальном тепловом режиме. Очевидно, что выбранный для данного характера нагрузки способ регулирования скорости при постоянном моменте является рациональным, оправданным.

По параметрам для данного станка подходит двигатель М235−1660А-900R-AJ.

По характеристикам двигателя, можно произвести проверку двигателя по нагреву. Двигатель обеспечивает момент 23Нм, при частоте вращения 700мин? З (механическая характеристика), и способен длительное время работать в установившемся температурном режиме, не превышая допустимой температуры.

Для проверки двигателя по перегрузочной способности сопоставляется максимально допустимый момент двигателя с максимальным моментом сопротивления станка.

Мmax>Мс Данное условие выполняется, следовательно, двигатель обеспечит ускорение на участке разгона.

3. Технологическая часть

3.1 Организация ремонтной службы на предприятии Под ремонтной службой завода подразумевается комплекс подразделений, занимающихся ремонтом и техническим обслуживанием оборудования. На крупных и средних заводах ремонтная служба подразделяется на общезаводскую и цеховые ремонтные службы. К общезаводской ремонтной службе относится отдел главного механика завода (ОГМ) с подчиненными ему ремонтными цехами, т. е. ремонтно-механическим (РМЦ) и имеющимися на крупных заводах ремонтно-литейным и ремонтно-кузнечным цехами. Цеховая ремонтная служба объединяет в себе персонал, занимающийся в цехе ремонтом и техническим обслуживанием оборудования. В состав цеховой ремонтной службы входит цеховая ремонтно-механическая мастерская (РММ), часто называемая, цеховой ремонтной базой (ЦРБ). Цеховую ремонтную службу обычно возглавляет механик цеха.

Управление деятельностью ремонтной службы осуществляет, главный механик завода. Существует три формы управления ремонтной службой (ремонтным производством): централизованная, децентрализованная и смешанная. Признаком, отличающим их, служит административная подчиненность цеховых ремонтных служб. При централизованной форме все цеховые ремонтные службы находятся в административном подчинении главного механика завода непосредственно или через начальника ремонтно-механического цеха; при децентрализованной — цеховые ремонтные службы административно подчинены начальникам соответствующих цехов и лишь функционально — главному механику завода. Смешанной называют такую форму управления ремонтной службой завода, когда наряду с цеховыми ремонтными службами, находящимися в административном подчинении начальников цехов, имеются обслуживающие некоторые цехи ремонтные подразделения, административно подчиняющиеся главному механику.

Отдел главного механика входит в состав заводоуправления и представляет его структурное подразделение. Он возглавляется главным механиком завода, который является одновременно начальником этого отдела и руководителем всей службы ремонта технологического и подъемно-транспортного оборудования завода.

Основными задачами ремонтн6ой службы являются:

— обеспечение постоянной, нормальной работоспособности оборудования;

— сокращение простоев оборудования в ремонте;

— уменьшение времени и затрат проведение ремонтных работ;

— модернизация устаревших станков и машин.

Назначение и функции основных подразделений ОГМ.

Бюро планово-предупредительного ремонта концентрирует все вопросы, связанные с практическим осуществлением на заводе системы ППР, вопросы планирования ремонтов, в соответствии с нормативами системы (в том числе сетевого планирования ремонтов), контроля за их выполнением, производство расчетов по определению нормального объема ремонтных работ по цехам и ремонтным участкам, сокращение простоев оборудования в ремонтах; применение стимулирующих форм оплаты труда ремонтных рабочих, разработки мероприятий по улучшению организации выполнения ремонтных работ, своевременной полготовки плановых ремонтов, организации парка запасных частей для ремонта оборудования, снижения стоимости ремонтных работ.

Бюро ППР составляет на основе действующих руководящих материалов по планово-предупредительному ремонту годовые планы и сметно-финансовые расчеты по капитальному ремонту оборудования, годовые графики планово-предупредительного ремонта; составляет, руководствуясь последними, месячные планы ремонта оборудования по цехам и участкам; составляет и обосновывает заявки на материалы и покупные изделия для ремонта. Бюро осуществляет также систематический контроль за техническим состоянием оборудования и надзор за выполнением цехами правил его эксплуатации; расследует причины аварий и поломок оборудования и случаи ненормального (повышенного) его износа и оформляет на них акты; разрабатывает мероприятия по предупреждению аварий, поломок и повышенного износа оборудования. Для выполнения этой работы в составе бюро ППР имеется инспекторский аппарат.

Группа смазочно-ремонтного хозяйства составляет графики замены отработавшего масла в картерах и контролирует их выполнение; устанавливает лимиты расхода масел по цехам и планы сбора отработавших масел; организует работу по регенерации отработавших масел; решает вопросы, связанные с назначением сортов масел для механизмов; обеспечивает получение и разработку карт смазки и инструкций по смазке; инструктирует смазчиков; разрабатывает нормы и устанавливает лимиты цехам расхода обтирочных материалов; следит за правильным приготовлением и качеством охлаждающих жидкостей и их своевременной заменой; контролирует состояние ременного хозяйства и составляет заявки на ремни смазочные и обтирочные материалы и материалы для приготовления охлаждающих жидкостей.

Группа учета оборудования ведет инвентарные книги оборудования, разрабатывает систему инвентарных номеров, присваивает инвентарные номера, шифры типам и моделям оборудования.

Группа следит за перемещением оборудования внутри завода, отражает эти перемещения в учетных данных по оборудованию, оформляет связанную с перемещением оборудования документацию; оформляет акты на передачу излишнего оборудования на склад.

К функциям группы относится также подготовка актов и других материалов на списание с баланса завода физически или морально изношенного оборудования.

Крановое бюро планирует ремонты подъемно-транспортного оборудования, участвует в приемке его из ремонта, организует техническую подготовку к плановым ремонтам, контролирует выполнение цехами правил эксплуатации и освидетельствования подъемно-транспортного оборудования, не подведомственного Госгортехнадзора, а также чалочных и грузозахватных приспособлений; разрабатывает инструкции по эксплуатации грузоподъемного оборудования; расследует аварии с ним; разрабатывает мероприятия по предупреждению аварий и поломок этого оборудования и ведет контроль за их выполнением.

Конструкторское и технологическое бюро имеет своей основной задачей обеспечение технической документацией работ по ремонту оборудования, получение ее от заводов-изготовителей и организаций, выпускающих такую документацию, или составление таковой своими силами.

В функции конструкторского бюро входит разработка технических условий на изготовление деталей и узлов для ремонта оборудования, выполнение проектов модернизации оборудования.

Функциями технологического бюро или технологической группы конструкторско-технологического бюро ОГМ является выбор и внедрение наиболее совершенной технологии, способствующей повышению производительности труда ремонтных рабочих и качества ремонтных работ, а также создание возможности использования на ремонтных работах труда рабочих более низкой квалификации.

Планово-производственное бюро выполняет все работы по планированию цехов, производит технико-экономический анализ их работы, открывает через плановый отдел и бухгалтерию завода заказы на капитальный и средний ремонты, выполняемые за счет амортизационных отчислений, размещает заказы в заготовительных цехах завода на изготовление необходимых для ремонта оборудования поковок, отливок и моделей и контролирует их выполнение; организует кооперацию с производственными цехами в изготовлении сложных деталей для ремонта, которые не могут быть выполнены в ремонтно-механическом цехе; обеспечивает контроль за выполнением цехами порученных им работ; ведет работы по внешней кооперации, изготовление деталей для ремонта оборудования, которые не могут быть изготовлены на заводе, действует при необходимости через отдел кооперирования или снабжения завода; следит за наличием на складе ремонтно-механического цеха материалов и унифицированных заготовок.

Центральный склад запасных частей. При нормальной организации работы центрального склада запасных частей оказывается возможным отработать их номенклатуру так, чтобы она наиболее полно отвечала потребностям ремонтной службы, уточнить нормы запаса деталей каждого наименования с тем, чтобы обеспечивалось изготовление их достаточными по величине партиями, позволяющими использовать преимущества серийного производства и добиться такого положения, чтобы запасные части не лежали длительно на складе.

Бюро технического контроля оборудования (БТК) не является непременной составной частью ОГМ. Такую организацию технического контроля оборудования следует считать более правильной, так как он повышает объективность контроля качества ремонтов.

Цеховые ремонтные службы административно подчиняются начальнику цеха и функционально главному механику завода. Исключение обычно составляют мелкие цехи, где из-за небольшого количества оборудования оказывается нецелесообразно создавать свою ремонтную службу. К таким цехам на средних заводах относятся: сборочные, сварочные, деревообрабатывающие и некоторые другие. Такие цехи чаще всего обслуживает одна ремонтная группа, возглавляемая механиком, находящимся в подчинении главного механика завода или начальника ремонто-механического цеха (РМЦ).

3.2 Разработка методов поиска неисправности и восстановление отказавшего субблока (модуля) с идентификацией отказа, наладки и замены отказавшего элемента и контроля работоспособности Немаловажное значение при эксплуатации станков с ЭСПУ имеет надёжная работа электронной схемы станка и взаимозаменяемость электронных блоков, а также и других узлов и блоков станка. Поэтому при обслуживании таких станков необходимо иметь достаточное количество резервных блоков и узлов, чтобы устранить наладочные работы на станке и тем самым сократить потери времени при восстановлении ЭСПУ. Но при этом необходимо иметь или целиком повторенную ЭСПУ, или специализированные наладочные и испытательные стенды, позволяющие производить наладку и регулировку узлов и блоков вне системы станка.

Наладка и испытания элементов, узлов и блоков ЭСПУ содержат в себе операции подрегулировки или настройки. Нельзя изменить данные, например, полупроводникового устройства, так как все элементы, влияющие на характеристику, например, полупроводникового транзистора, закрыты герметическим корпусом. Но, очевидно, можно изменить характеристику такого элемента системы, как электромеханический преобразователь, у которого изменением натяга пружин или мембран можно изменить тяговую характеристику.

К общим вопросам подготовки и проведения наладочных и испытательных работ по узлам и блокам аппаратуры ЭСПУ можно отнести подбор измерительных приборов, внешний осмотр, проверку работоспособности, контрольные измерения и снятие характеристик.

Для испытания элементов, узлов и блоков ЭСПУ в лабораториях исследовательских институтов и крупных заводов обычно применяют специальные контрольные устройства и стенды. Разрабатываются компактные переносные устройства для испытания и настройки узлов и блоков ЭСПУ вне станков. По мере появления таких устройств на предприятиях, эксплуатирующих станки с ЭСПУ, наладчики должны их осваивать и применять в своей практической работе. В ходе испытаний элементов, узлов и блоков аппаратуры ЭСПУ необходимо понимание ее основных свойств, без чего нельзя обеспечить качественную режимную наладку этих устройств. Освоение методики испытаний поможет также обеспечить квалифицированное профилактическое обслуживание новых видов оборудования и облегчить отыскание возможных повреждений в схемах систем числового программного управления. При введении в действие ЭСПУ с электронными блоками проверяется их пригодность и подвергаются контролю общие характеристики блоков и отдельных элементов. Однако контроль отдельных элементов во многих случаях недостаточен для настройки рабочих режимов ЭСПУ, отыскания повреждений, подбора резервных элементов и проверки заводских технических данных. Необходимы также знания приёмов испытания и снятия характеристик с электронной аппаратуры.

В большинстве электронных схем ЭСПУ применяются полупроводниковые приборы. Схемы с полупроводниковыми элементами собираются путем пайки, и отключение отдельных элементов при проверке можно считать нецелесообразным. Сопротивления и ёмкости, не отсоединенные от схемы, измеряют обычными методами, однако наличие общих цепей с полупроводниковыми приборами (транзисторами, диодами), вносит существенные затруднения. Во время измерения сопротивлений подключение прибора должно производиться таким образом, чтобы полярность источника питания была встречной по отношению к проводящим цепям транзистора или диода и чтобы величина напряжения была значительно ниже допустимого для них обратного напряжения. Если параллельно сопротивлению подключена емкость, то отсчет должен производиться после того, как закончится процесс зарядки конденсатора. Измерение емкости, включенной параллельно сопротивлению, можно производить методом вольтметра-амперметра с последующим учетом активной составляющей тока, проходящего через сопротивление. Более простым является измерение с помощью моста, у которого параллельно варьируемой емкости подключено сопротивление. Без разрыва цепей величины токов могут быть определены только расчетным путем по данным измерения напряжений на известных установочных сопротивлениях. В тех случаях, когда для измерения тока приходится включать амперметр, распаивать схему рекомендуется не непосредственно у полупроводникового прибора, а в цепях, удаленных от него, во избежание излишнего нагрева полупроводникового элемента.

Проверку исправности интегральной микросхемы начинают с измерения постоянных и импульсных напряжений на их выводах. Чтобы избежать случайных замыканий близко расположенных выводов микросхемы, рекомендуется подсоединять щупы измерительных приборов не к этим выводам, а к связанным с ними печатным проводникам или к радиоэлементу. Если результаты измерений отличаются от требуемых, то следует установить причину: дефекты в подсоединённых к интегральной микросхеме радиоэлементах, отклонение их значений от номинальных, источник, откуда поступают необходимые импульсные и постоянные напряжения, или неисправность самой интегральной микросхемы.

Нельзя проверить исправность интегральной микросхемы методом замены, если для этой цели она должна быть выпаяна из печатной платы.

Выпаянную интегральную микросхему не рекомендуется устанавливать вновь, даже если проведенная проверка показала её исправность. Такое требование объясняется тем, что из-за повторного перегрева выводов не гарантируется её безотказная работа.

Для облегчения демонтажа установку интегральной микросхемы на плату рекомендуется производить с зазором не менее 3 мм между корпусами, а также между интегральной микросхемой и платой. При выполнении электрического монтажа интегральной микросхемы необходимо соблюдать меры предосторожности.

Монтаж интегральной микросхемы следует выполнять на столе, поверхность которого покрыта хлопчатобумажным материалом или антистатическим линолеумом. Рабочий инструмент (стержень) паяльника и корпус (общую шину) радиоаппарата следует заземлять или электропаяльник включать в сеть через трансформатор, так как во время пайки возникновение токов утечки между стержнем паяльника, включенного в сеть, и выводами интегральной микросхемы может привести к выходу её из строя.

Пайку интегральной микросхемы целесообразно производить специальным групповым электропаяльником для одновременного прогрева всех её выводов. Время пайки должно быть не более 3с. Допускается поочередная пайка выводов. При этом интервал между пайками соседних выводов должен быть не менее 10с. Для пайки выводов интегральной микросхемы используют припои марки ПОСК-50−18 или ПОС-61.

В общем случае программа наладки и испытания электронных систем станков с ЭСПУ включает в себя следующие элементы работ.

1. Внешний осмотр.

2. Проверку правильности включения в схеме элементов и проверку их монтажа.

3. Испытание изоляции на электрическую прочность и измерение сопротивления изоляции.

4. Измерение величин и формы напряжений и токов в элементах электронной схемы.

5. Снятие рабочих характеристик (коэффициента усиления, искажения сигнала, фронта сигналов др.).

6. Контрольную нагрузку схемы на исполнительный элемент или его эквивалент.

7. Запись результатов измерений и проведенного испытания в специальную карту.

Если в процессе испытаний выявлены отклонения от требуемых параметров, превышающих допустимые значения, то необходимо выявить причину возникшего отклонения и, устранить неисправность.

Как уже говорилось выше, наиболее целесообразным методом наладки и испытания электронных блоков ЭСПУ является производство этих работ вне станка на специальных стендах.