Револьверна головка.
Рис. 2.10. Загальний вигляд токарно-револьверного верстату 1П365.
Карусельні верстати.
Карусельні верстати є різновидом токарних верстатів. Їх використовують для обробки деталей великих (до 15 м) діаметрів відносно невеликої довжини. На відміну від інших верстатів токарної групи в карусельному верстаті ось обертання шпинделю розташована вертикально, а деталі або заготовки вста –
новлюються на план-шайбі.
Рис.2.11. Загальний вигляд токарно-карусельного верстату.
Основні вузли верстату:
1 – горизонтальна план-шайба; 2 – станина; 3, 8 – вертикальні стійки;
4 – кнопкова станція керування електроприводами; 5 – лівий супорт;
6 – траверса (поперечина) призначена для розміщення супортів; 7 – правий супорт.
2.Типи електроприводів токарних верстатів.
Використання електродвигунів. Швидкість обробки деталей на металорі –
зальних верстатах не повинна залежати від випадкових короткочасних змін навантаження. Тому електродвигуни верстатів повинні мати жорстку меха –
нічну характеристику. Цей чинник і зумовив широке використання для не регульованих електроприводів одношвидкісних двигунів змінного струму з короткозамкнутим ротором, а для регульованих електроприводів з малим діапазоном регулювання - асинхронних багатошвидкісних двигунів загально- промислового виконання.
У тому випадку, коли необхідний широкий діапазон регулювання швидкості, застосовуються двигуни постійного струму паралельного збудження загаль –
но промислових або спеціальних серій для металообробних верстатів, таких, наприклад, як серія ПБСТабо ПСТ,високомоментна серія ПБВдля механізмів подач.
Спеціальні серії двигунів мають меншу (порівняно із загально промисло –
вими) електромеханічну сталу часу якоря, що дозволяє повніше використо –
вувати можливості безінерційних тиристорних перетворювачів для створення високоточних малоінерційних систем керування; вони містять вбудовані тахогенератори, а деякі мають високомоментні вбудовані гальма і датчики положення (сельсини).
Щоб знати про можливості, що мають спеціальні двигуни, розглянемо деякі
з них. Так, двигуни ПБСТ за конструкцією закритого виконання без обдуву дозволяють одержати діапазон регулювання швидкості обертання 200 : 1 (регулюванням напруги, що підводиться до якоря і потоком збудження).
Під час проектування схем керування і вибору способу керування швидкістю обертання електродвигунів верстатних механізмів необхідно враховувати характер їх навантаження. Як правило, всі головні (шпиндельні) приводи, окрім приводів стругальних, шліфувальних і важких карусельних верстатів, виходячи з умови якнайкращого (максимального) використання двигунів. вимагають регулювання швидкості з постійною потужністю, оскільки зі зростанням швидкості необхідно зменшувати зусилля (момент) різання. Цій умові, як відомо, відповідає регулювання швидкості обертання зміною потоку збудження приводного двигуна. В даному випадку з Ф = var,нехтуючи погіршенням охолоджування, для двигунів постійного струму напруга і струм залишаються постійними, тобто U = сопst, І = сопst,а, отже, і потужність буде постійною (Р = сопst).
Для двигунів змінного струму, нехтуючи змінами соsjі ККД, повинна виконуватися умова U× a = сопst,де U і а - фазні напруги та число паралель –
них гілок обмотки.
Для приводів переміщення супортів, столів і поперечин, навантаження визначається повністю або у значній мірі силами тертя, а не зусиллями різання. Тоді, приймаючи ці сили, у відомих межах зміни швидкості меха –
нізмів, постійними, необхідна потужність двигуна буде пропорційна до його швидкості обертання, тобто ці механізми вимагають регулювання швидкості обертання двигуна з постійним моментом, що розвиває двигун.
Виходячи з умови максимального використання двигунів, аналогічні вимоги ставляться і при регулюванні швидкості подачі фрезерних і шліфувальних верстатів, а також для обертання оброблюваного виробу на круглошліфувальних верстатах.
Крім того, для головних приводів карусельних верстатів також потрібне регулювання швидкості з постійним моментом, що пояснюється добрими пусковими і гальмівними якостями цих приводів при подоланні великих сил тертя.
Регулювання швидкості механізмів з постійним моментом, що розвиває двигун постійного струму, здійснюється зміною напруги, що підводиться до виконавчого двигуна, оскільки в цьому випадку, нехтуючи погіршенням охолоджування, з U = var, незмінних струмом і потоком (I = сопstі Ф = сопst,незмінним буде і момент М = cм× І× Ф = сопst.
Незалежно від того, як здійснюється регулювання швидкості механізмів металорізальних верстатів, однією з основних вимог, ідо пред'являються до систем керування їх електроприводами, є вимога забезпечення високої жорсткості механічних характеристик двигунів у всьому діапазоні регулю –
вання швидкості обертання. Щоб виконати цю вимогу, в схемах керування вводяться зворотні зв'язки.
2.Розрахунок потужності двигуна головного приводу токарних верстатів.
Розрахунок потужності на валу двигуна головного приводу.
Двигуни головного приводу токарних (фрезерних і свердлильних) верстатів працюють в повторно-короткочасному режимі, тому їх потужність розраховуємо за методом навантажувальних діаграм.
Потужність електродвигуна головного приводу для токарних, фрезерних, свердлильних і шліфувальних верстатів розраховується за наступними умовами:
По даній потужності різання визначаємо навантаження на електродвигун
в період пауз для цього визначаємо втрати холостого ходуверстата:
Рхх = α · Рріз, де
α – коефіцієнт втрат
Рріз – потужність різання (згідно завдання)
ККД для верстатів токарної (фрезерної, свердлильної та шліфувальної) групи лежить в межах 0,7…0,8.
Визначаємо коефіцієнт втрат α:
Потужність на валу двигуна розраховується при встановленому ККД верстата:
, де
Рріз– потужність різання (згідно завдання);
ηверст – коефіцієнт корисної дії верстата.
Побудова навантажувальної діаграми.
Навантажувальна діаграма будується за визначеними даними. Двигун головного приводу на час паузи не відключається тому діаграма (рис.2.12) буде мати вигляд:
Рис. 2.12. Навантажувальна діаграма двигуна головного приводу.
По діаграмі визначаємо еквівалентну потужність різання:
По закінченні розрахунків по каталогу вибираємо двигун за умовою:
Рном ³ Рекв
Для двигунів ГП краще вибірати двигуни серії АИР або АИС, тому що ці двигуни мають добрі пускові характеристики.
Побудова механічної характеристики.
Знаючи синхронну частоту обертання визначаємо номінальне ковзання двигуна:
Sн= (no- nн )/no, де:
n 0– синхронна частота обертання двигуна,
n н– номінальні оберти двигуна.
Знаходимо критичне ковзання двигуна:
, де
λ – перевантажувальна здатність (λ = Ммах / Мном)
Розраховуємо значення моменту для різних значень ковзання по формулі Клосса: 
Знаходимо номінальний момент двигуна:
, де
Мном– номінальний момент двигуна, Н∙м;
Рном – номінальна потужність двигуна.
Розраховуємо значення критичного моменту:
Мкр = λ • Мном
Знаходимо оберти при різному значенні ковзання:
nS = n0 (1 – S)
або розраховуємо кутову швидкість при різному ковзанні:
ωS = π n / 30
За визначеними даними будуємо механічну характеристику вибраного електродвигуна n = f (M) (Рис. 2.13.). Механічна характеристика двигуна повинна бути жорсткою, тому необхідно виконати перевірку її на жорсткість. Механічна характеристика вважається жорсткою якщо зміна обертів при зміні навантаження не перевищує 5 ¸ 10 %.
Рис. 2.13. Механічна характеристика двигуна головного приводу.
Перевірка механічної характеристики на жорсткість.
Відношення постійних втрат до змінних:
Xk= ℓ/q , де:
ℓ - постійні втрати;
q – змінні втрати.
Для верстатів легкої групи:
Хк = 1; q = ℓ; 
Для верстатів середньої групи:
Хк = 1,5; q = ℓ / 1,5; 
Для верстатів важкої групи:
Хк = 2; q = 0,5ℓ; 
Момент холостого ходу визначаємо за формулою:
Мхх = ℓ • Мном
Визначаємо ковзання, що відповідає холостому ходу:
Оберти холостого ходу розраховуємо за формулою:
nхх = n0 (1 – Sхх),
а кутова швидкість буде дорівнювати:
ωхх = π nхх / 30
Зміна навантаження на валу двигуна від холостого ходу до номінального навантаження:
Перевірка двигуна на перевантажувальну здатність.
Якщо з двигуном використовується редуктор то необхідно враховувати його передаточне число:
, де:
nдв–номінальні оберти двигуна;
nшп – мінімальні оберти ріжучого інструменту згідно завдання.
Тоді момент, приведений до валу двигуна:
Мпр. = ί ∙ Ммакс.різ .
Для нормальної роботи верстата повинна виконуватись умова, що:
, де
0,81 – коефіцієнт, що враховує зниження напруги заводської мережі на 10 %,
Ммакс.різ. – максимальний момент різання згідно завдання,
Мн– номінальний момент двигуна.
Як правило, двигун головного приводу вибирається з синхронною частотою
обертання n0,яка є найближчою до обертів шпинделю.
3. Визначення потужності допоміжних приводів і приводів подачі.
Допоміжні приводи верстатів (швидке переміщення супортів, бабок, поперечин і т. д.) звичайно працюють в короткочасному режимі навантажень.
Тривалість роботи допоміжних приводів не перевищує 5 – 10 с. За цей час при перевантаженнях в допустимих межах двигун не встигає нагрітися навіть до нормального нагріву. Тому номінальна потужність двигунів в даному випадку визначається тільки за умовами перевантажень.
Потужність двигуна подачі витрачається на подолання сил тертя і зусилля на подачу інструменту або заготовки.
Потужність (кВт), що витрачається на подолання сил тертя:
а) - при горизонтальному переміщенні механізмів:
Ртер = Fтер V 10-3 = Gпр μ V 10-3 ,де
Fтер – сила тертя, Н,
V – швидкість, м/с,
Gпр – сила тяжіння (вага) пристрою, Н,
μ – коефіцієнт тертя руху (для сухого тертя 0,08¸0,18)
б) - при вертикальному переміщенні механізмів:
В даномувипадкупотужність двигуна витрачається на подолання сил тертя і сил ваги механізму, який пересувається приводом.
Ртер.в.= Gпр×(1+2a×m ) ×V×10 -3 , кВт,де
a= L/ℓ,де ℓ -довжина затискної частини,
L –відстань від центру ваги механізму до осі колони або стійки.
в) - розрахункова потужність двигуна допоміжного приводу:
Рр.д. = Ртер / λ1 ηп
ηп– ККД передачі, визначається по кінематичній схемі верстата
(ηп = 0,2 …0,4) – для редукторів допоміжних приводів і приводів подачі.
λ1 =0,85 • Ммах / Мном . (0,85 – коефіцієнт, що враховує зношення механізму
та інструменту).
г) - розрахункова потужність двигуна приводу подачі:
Рр.п.= (Ртер+ Рп)/ η
Рп =(0,01¸0,02)×Рріз – для токарних і свердлильних та (0,02¸0,03) ×Рріз,- для фрезерних.
Перевірка перевантажувальної здатності двигуна. Для цього визначаються:
Початковий пусковий момент (Н•м) вибраного двигуна:
Номінальне ковзання: 
Момент сил опору при пуску при коефіцієнті тертя спокою μ0:
m0/m -складає 1,05¸1,1
ω = π n0 / 30 – синхронна кутова швидкість двигуна.
Ртер, кВТ.
Якщо виконується умова: 0,85 Мпоч > Мсо, то двигун вибрано правильно.
Для вибраного двигуна будується механічна характеристика аналогічно двигуну головного приводу. Механічна характеристика двигунів приводу подачі перевіряється на жорсткість.
4. Розрахунок потужності та вибір двигунів насосних станцій охолодження та гідросистем.
Потужність двигунів для приводу відцентрових насосів охолодження розраховується за формулою: 
, кВт, де
ρ – густина охолоджувальної рідини (вода – 1000 кг/м3) ;
ЗОР – 850 … 950 кг/м3 )
Нс – висота напору. Приймається виходячи з габаритних
розмірів верстата (ширина, висота, довжина)
ΔН – втрати напору, приймаються 10 – 15 % від Нс
ηн – ККД насосу (ηн = 0,6 … 0,75)
ηпер – ККД передачі (ηпер = 1)
Кз – коефіцієнт запасу 1,1 …1,3
g – прискорення вільного падіння (q = 9,81 м/с2)
Q– продуктивність насосу, м3/с.
Q = Q1+ кп×Рріз , де
Q1 –витрати ЗОР на видалення стружки, (Q1 =0,16¸0,66)×10-4, м3/с.
Кп –коефіцієнт продуктивності, кп =(0,33¸0,96)×10-4 м2×с2/кг
Розрахунок потужності двигуна гідронасосу.
На металорізальних верстатах, які мають гідравлічний привод, використо –
вуються насосні станції з приводом від асинхронних електродвигунів з
короткозамкненим ротором, потужність яких розраховується за формулою:
, кВт, де
Q –продуктивність гідронасоса, м3/с,
Н –тиск робочої рідини в гідросистемі, Па,
Кз –коефіцієнт запасу, Кз= 1,2—1,3,
hн –ККД насосу = 0,75—0,88,
hп -ККД передачі (визначається по кінематичній схемі).
5. Електропривод і схеми керування токарними верстатами.
Електроустаткування токарно-гвинторізного верстата 1К62.
Токарно-гвинторізний верстат 1К62 являється верстатом нормальної точ –
ності має широке використання в механічних цехах і ремонтних майстернях
в умовах індивідуального та малосерійного виробництва (зовнішній вигляд на рис. 2.9.).
Основні технічні дані:
- найбільший діаметр виробу – 400 мм;
- найбільший діаметр прутка – 45 мм;
- відстань між центрами – 1000 мм;
- кількість ступенів коробки швидкостей ГП – 23 (12, ¸ 2000 об/хв.);
- двигун ГП – асинхронний з КЗР, 10 кВт, 145 рад/с;
- включення і реверсування ГП механічне (фрикційною муфтою);
- привод подачі – від двигуна ГП через коробку подач;
- електроживлення від цехової 3х фазної мережі 380 В, 50 Гц.
Електрична схема.
КМ1
Рис. 2.14. Схема електрична принципова
токарно-гвинторізного верстата 1К62.
Електроустаткування верстата призначене для забезпечення технологічного процесу токарної обробки деталей, тобто для забезпечення необхідних параметрів різання механізмами, рухомими електроприводом, роботу якого за –
безпечує схема керування.
Склад схеми.
Силова частина:
- М1 – електродвигун ГП;
- М2 – електродвигун насосної станції охолодження (НО);
- М3 – електродвигун насосної станції гідросистеми (НГС);
- М4 – електродвигун швидких переміщень супорта.
- TV1 – понижуючий трансформатор кіл керування і місцевого
освітлення;
- EL – лампа місцевого освітлення;
- SA1 – ввідний вимикач.
Схема керування:
- SB1 – кнопка відключення ГП (М1), насосної станції НГС (М3) і живлення М2 (НО);
- SB2 – кнопка включення ГП, насосної станції ГС і подачі живлення на М2 (НО);
- SA2 – вимикач НО;
- SA3 – вимикач місцевого освітлення;
- SQ1 – кінцевий вимикач рукоятки керування ГП;
- SQ2 – кінцевий вимикач рукоятки керування М4;
- КМ1 – контактор керування двигуном М1;
- КТ – реле часу обмеження роботи М1 на холостому ході;
- КМ2 – контактор керування двигуном М4.
Апарати захисту:
- FU1 – запобіжники ввідного кола;
- FU2 – запобіжники в колі двигуна М4 і трансформатора TV1;
- FU3 – запобіжники в колі двигунів М2, М3;
- FU4 – запобіжник в колі лампи місцевого освітлення;
- FU5 – запобіжник в колі керування;
- КК1, КК2, КК3 – теплові струмові реле двигунів М1, М2, М3.
Робота схеми.
Напруга на верстат подається включенням пакетного вимикача SA1. Коло керування отримує живлення від вторинної обмотки роздільного трансфор –
матора TV1 з вторинною напругою 110 В, що підвищує надійність роботи апаратів керування і захисту персоналу від враження електричним струмом. Пуск двигуна М1 виконується натисканням кнопки SB2, при цьому вмика – ється контактор КМ1 і головними контактами під`єднає статорну обмотку двигуна до мережі, а допоміжними контактами блокує пускову кнопку.
Одночасно пускаються двигун НГС і двигун НО (якщо ввімкнутий SA2).Включення шпинделю виконується рукояткою керування фрикційною муфтою. При встановленні рукоятки в середнє положення (“виключено”) шпиндель відключається; одночасно натискається кінцевий вимикач SQ1, який вмикає реле часу КТ. Якщо пауза в роботі перевищує 3 ¸ 8 хв, то КТ
розриває коло КМ1 і двигун М1 відключається, тім самим обмежується час роботи двигуна на холостому ході (з низьким значенням cosj).
Керування механізмом швидкого руху супорту виконується рукояткою на фартуху верстата. При повороті вона натискає кінцевий вимикач SQ2, його контакт замикає коло котушки контактора КМ2, який вмикає двигун М4 і тім самим здійснюється швидкій відвід супорту. При повертанні рукоятки у ви –
хідне положення привод зупиняється.
Лампа місцевого освітлення живиться від окремої вторинної обмотки TV1 з напругою 36 В. (при напругах 12, 24 та 36 В в якості другого провідника викорис –
товується станина верстату).
Від довготривалих перевантажень двигуни М1 – М3 захищені тепловими реле КК1 – КК3.
Електроустаткування токарно-гвинторізного верстата 16Б20А.
Токарний верстат 16Б20А – верстат високої точності. Електропривод шпин-
делю і подачі здійснюється від електродвигуна постійного струму ПБСТ63 потужністю 5,4 кВт. Регулювання швидкості обертання шпинделю викону –
ється електромеханічним способом за допомогою трьохступеневої коробки швидкостей і двозонним електричним регулюванням в межах ступеню ко –
робки: зміною напруги на якорі двигуна (D1=10) і зміною магнітного потоку збудження (D2 = 3), що забезпечує регулювання швидкості шпинделю в ме –
жах 0,85 – 320 рад/с.
Рис.2.15. Схема токарно-гвинторізного верстату 16Б20А
Склад схеми.
Силова частина:
- М1 – електродвигун ГП і ПП з вбудованим тахогенератором G;
- ТП – тиристорний перетворювач;
- М2 – асинхронний КЗР електродвигун гідроприводу;
- М3 – асинхронний КЗР електродвигун вентилятора ГС;
- М4 – асинхронний КЗР електродвигун швидкого руху;
- М5 – асинхронний КЗР електродвигун насосу охолодження;
- TV1 – TV4 – понижуючі трансформатори;
- EL – лампа освітлення електрошафи;
- СЛО – світильник місцевого освітлення.
Схема керування:
- рукоятки керування з блоками мікровимикачів MS1 – MS3 (права) та MS4 – MS6 (ліва), які мають положення: “ВПЕРЕД” – (нижнє), “СТОП” – (середнє) та “НАЗАД” – (верхнє), діаграма стану контактів вказана на принциповій схемі;
- SB1 – кнопка “Пуск вентилятора;
- SB2 – кнопка “Стоп” раптове відключення М1 і через 5 с М2;
- SB3 – кнопка “Авар. Стоп” – відключення всього електрообладнання;
- SB4 – кнопка “Пуск гідравліки” – включення М2;
- SB5 – кнопка “Швидкий рух ” – включення М4;
- SA1 – перемикач “Робота – перевірка” – для перевірок під напругою при відчинених дверцятах електрошафи;
- SA2 – “Охол. Вкл.” – включення насосу охолодження;
- SA3 – вимикач лампи освітлення електрошафи;
- SA4 – вимикач світильника місцевого освітлення;
- SQ6 – кінцевий вимикач лампи освітлення електрошафи.
Система сигналізації і блокувань:
- ТР (Кt°) – термореле контролю температури робочої рідини ГС;
- HL1 – лампа зеленого кольору (температура в нормі);
- HL2 – лампа жовтого кольору (підвищена температура);
- HL3, HL4 – лампи білого кольору (наявність напруги в схемі);
- SQ1 – заборона роботи без захисного екрану;
- SQ2, SQ3 – контроль положення рукоятки переключення швидкостей
(на прямій передачі натиснутий SQ2, - на переборах натиснутий SQ3);
- SQ5 (разом з SA1) – заборона роботи при відчинених дверцятах елек –
трошафи;
- КР – реле тиску і КМ2 – заборона на включення і роботу М1 без тиску в гідросистемі;
- QF (допоміжні контакти) – блокування відключення вентилятора;
- QF1, QF2, QF3 (допоміжні контакти) і реле KU – заборона включення електроприводів М1, М2, без подачі напруги,
- ВШШ – покажчик швидкості шпинделю.
Реле і контактори:
- KU – реле нульового захисту;
- К1, К2 – реле блокування від керування двома рукоятками одночасно;
- К3 – реле включення ТП (електроживлення М1);
- К4 – реле включення шпинделю на прямий хід;
- К5 – реле включення шпинделю на зворотний хід;
- К6 – реле визначення полярності напруги ТП від положення рукоятки переключення швидкості (на прямий передачі натиснутий SQ2 і К6 виключено; при включенні переборних груп коробки натиснутий SQ3 і К6 включене).
Робота схеми.
Для спрощення роботи при пошуку пошкоджень зручно користуватися діаграмою послідовності роботи елементів схеми:
1. Включення верстату на прямій передачі, - SQ2 натиснутий (контакти розімкнуті, К6 виключене):
1) SB1 – підготовка схеми:
KM1 ТП підготовка живлення М1 а)
U SB1 --
KM3 М3.
MS1, MS3, MS5 К1 запуск двигуна ГС,
U --- SB4 KU KM2 M2 KP---підготовка кіл
MS2, MS4, MS6 К2 керування
К1 викл.
2) Пуск “Вперед” - РК (права) положення “Вперед” MS1
а) MS2 K4 вкл.
К3 включення М1.
розмик.
3) Зупинка шпинделю: РК “Стоп” MS1, MS2 викл. К4 К3 М1
гальмування в рекуперативному режимі.
| | |||
| | |||
4) Пуск “Назад”: РК “Назад” MS2 вкл. К5 вкл.К3 М1 на реверс.
MS3 викл.К1
2. Включення шпинделю на переборах коробки швидкостей.
РПШ в положенні переборних груп SQ3 вкл. К6 вкл. К5 –РК “Вперед”
SQ2 К4 –РК “Назад”
пуск М1 у зворотному напрямку.
3. Зупинка кнопкою “Стоп” (SB2).
| | |
SB2 викл. KU DT викл. КМ2 викл. М2 тиск ГС КР викл. всі
0 інші елементи.
4. Зупинка кнопкою “Стоп Авар.” (SB3).
викл. схему керування,
SB3
вкл. обмотку QF і відключає силову частину схеми.
5. Стабілізація швидкості шпинделю.
Електропривод верстата, - двигун постійного струму М1 з вбудованим тахогенератором G та тиристорний перетворювач ТП являє собою замкнуту систему автоматичної стабілізації швидкості з негативним зворотним зв’язком по швидкості, яка реалізується тахогенератором та впливає на тиристорний перетворювач (Uкер = Uзш - Uзз). Тим самим забезпечується необхідна жорсткість механічної характеристики двигуна. Необхідне значення швидкості встановлюється двома потенціометрами регулятора швидкості РШШ та вимірюється покажчиком швидкості ВШШ, датчиком якого являється також тахогенератор G.
Електроустаткування токарно-револьверного верстата 1П365.
Привод шпинделю здійснюється від електродвигуна М1 (14 кВт, 145 рад/с); двигун М2 (1,7 кВт, 142 рад/с) обертає насос гідросистеми і здійснює швид –
кий рух двох супортів; двигун М3 (0,125 кВт, 280 рад/с) обертає насос охо – лодження.
Кутова швидкість шпинделю регулюється
ступенево (3,4 ¸ 150 рад/с). Пересування
шестірень виконується гідроциліндрами,
золотники яких керуються електромагніт -
тами YA1, YA2 (рис.2.16.)
Швидка зупинка шпинделю здійснюється
гідравлічним гальмом, яке керується
електромагнітом YA3.
приводу верстату. Рух подачі супортів від двигуна голов -
ного приводу верстату.
Рис.2.16. Схема вузла переключення
шестірень коробки швидкостей
Дата добавления: 2015-12-22; просмотров: 1016;