Проектирование привода станка

6 Заключение

На шлифовальных станках обрабатывают детали, требующие высокой точности размеров и высокого качества поверхности.
Важнейшим достоинством шлифовальных станков является возможность обработки на них закаленных деталей и деталей из твердых сплавов.
Большое разнообразие форм и размеров, применяемых в машиностроении деталей, вызвало необходимость создания большого количества моделей шлифовальных станков.
Шлифование деталей с небольшой конусностью в патроне, цанговом зажиме или на неподвижных центрах производится способом углового смещения поворотного стола. Величину смещения определяют при помощи специального индикаторного приспособления, установленного на станке.
На этом станке можно также шлифовать детали с большим углом конусности на проход. Для этой цели бабка изделия, а также ...

Содержание

1.Введение 3
2. Определение проектируемого станка 5
2.1. Технические характеристики 5
2.2 Основные технологические элементы станка 7
2.3 Приводы станка 9
2.4 Электрическая принципиальная схема станка 12
3. Расчётная часть проекта 16
3.1. Расчёт мощности и выбор двигателей 16
3.2. Выбор преобразователей. 23
3.3. Выбор аппаратов управления и защиты 25
3.4. Расчёт и выбор питающих проводов и кабелей 28
4. Охрана труда 30
5. Экономическое обоснование проекта 33
6 Заключение 38
Список используемой литературы 40

1. Введение

В зависимости от выполняемых технологических операций металлорежущие станки делятся на следующие группы (рисунок 1):

Рисунок 1 – Группы металлообрабатывающих станков
Шлифовальные станки предназначаются для чистовой обработки деталей. С поверхности детали снимается тонкий слой металла шлифкругами. На таких станках обрабатывают наружные и внутренние цилиндрические и конические поверхности (а также плоскости), разрезают заготовки, шлифуют резьбу и зубья, затачивают инструмент и т.д.
Основными размерными характеристиками круглошлифовальных станков являются наибольший диаметр обрабатываемой заготовки и ее наибольшая длина.
Станки модели 3Б12 предназначены для наружного шлифования цилиндрических и пологих конических поверхностей в условиях масового и серийного производства.
На к руглошлифовальном станке 3Б12 обрабатывются валы диаметром от 8 до200 мм длиной от 100 до 500 мм.
Станок круглошлифовальный 3Б12 снабжён поворотным столом, что дает возможность шлифовать не только цилиндрические, но и пологие конические поверхности, а также крутые конические внутренние и наружные поверхности.
Верхняя часть шлифовальной бабки может перемещаться относительно нижней, что дает возможность шлифовки торца закреплённой в патроне детали периферией шлифовального круга.
На круглошлифовальном станке 3Б12 осуществляют шлифовку как в неподвижных центрах, так и в патроне и выполняют следующие виды обработки:
- продольное и врезное шлифование до упора при ручной подаче;
- продольное шлифование до упора с поперечной автоматической подачей при реверсе стола;
- шлифование торцевых поверхностей.

Цикл окончен.Рисунок 5. Схема электрическая принципиальнаяНа базовом станке установлены следующие электродвигателиЭлектродвигатель шпинделя внутренней шлифовки типа: АОЛ 2-12-2 2830 об/мин. 1,1 квт, 220/380 В.Электродвигатель шпинделя наружной шлифовки типа: АОЛ 2-32-43,0 квт, 1430 об/мин., 220/380 В. Электродвигатель гидронасоса типа : АОЛ 2-22-6 1,1 к Г, 950 об/мин., 220/380 В. Электродвигатель привода изделия типа: П 12 1 кВт 300— 3000 об/мин., 220 В.№Наименование цепей электрооборудования станкаРекомендуемый цвет (расцветка)1Линейные и силовые цепи переменного и постоянного тока всех напряжений.Белый (кремовый)2Цепи управления, сигнализации и местного освещения переменного тока: а) линейного напряжения (500, 380, 220 в).б) пониженного напряжения (127,36 в и ниже).Красный (розовый)Оранжевый (желтый)3Цепи заземления или зануления.зелёно-жёлтыйПосредством ряда кинематических цепей и гидросистемы в станке осуществляются следующие движения:Вращение шпинделей наружного и внутреннего шлифования шлифовальной бабки.Вращение шпинделей наружного и внутреннего шлифования шлифовальной бабки.Вращение изделияРучная и автоматическая (выполняемая при помощи гидравлики) поперечная подача.Ручное и гидравлическое перемещение стола.Быстрый гидравлический отвод и подвод шлифовальной бабки.Ручной отвод пиноли задней бабки.На станке можно шлифовать цилиндрические и пологие конические валики, а также цилиндрические и конические отверстия методом продольного шлифования с автоматической поперечной подачей и вручную и методом врезания вручную до жесткого электрического упора в пределах 2 класса точности, после чего зажигается световой сигнал на электрическом шкафу управления. На станке также можно шлифовать торцы деталей, закрепленных в патроне, периферией шлифовального кругаВ системе охлаждения станка применен магнитный сепаратор.Со станком поставляются люнет, поворотный прибор правки, прибор для радиусной правки и комплект принадлежностей.На станке, на направляющих скольжения, расположен стол, состоящий из нижнего и верхнего поворотного столов.На верхнем столе крепятся бабка изделия, прибор правки, задняя бабка и, в случае надобности, подвижный люнет.На правой верхней части станины установлены салазки, на направляющих качения которых расположена шлифовальная бабка, на левой – электрошкаф. Бак смазки шпинделя наружного шлифования и бак системы охлаждения вынесены из станины и расположены сзади станка.Все органы управления и наладки станка выведены на наружную стенку станины:Справа - механизм подачи шлифовальной бабки и рукоятка управления.Слева - механизм ручного перемещения стола и гидропанель.В центре, над нишей, расположен электропульт.3. Расчётная часть проектаРасчёт мощности и выбор двигателейИсходные данные Расчёт мощности приводного двигателя производится в соответствии с кинематической схемой механизма привода ведущего круга, приведённого на рис.6, где цифрами обозначены: 1 - шпиндель, 2 - ременная передача, 3 - червяк (z=2), 4 - червячное колесо (z=33), 5 - гидростатические подшипники.Исходными данными для расчёта являются:- мощность электродвигателя привода изделия Р1=0,95 кВт;- минимальная окружная скорость изделия n min = 300 об/с; Vp min=300*0,008=2,4 м/с.- максимальная рабочая частота вращения привода nв.к.= 3000 об/мин;- КПД цепи от изделия до электродвигателя в режиме работы ηр = 0,847;Рассчитываем момент на валу электродвигателя при минимальной и максимальной скорости вращения.Момент на валу двигателя постоянного тока, т.е. полезный момент, где М0 -момент холостого хода;Р2 — полезная мощность двигателяМомент на валу асинхронного двигателя в зоне устойчивой работы определяется по формуле:для асинхронного электродвигателя 1,5 кВт:для асинхронного электродвигателя 1,1 кВт:для асинхронного электродвигателя 0,75 кВт:По наиболее тяжёлому режиму работы на минимальной частоте вращения осуществляем выбор асинхронного двигателя из условий Рм.дв>Ррасч., Мн.дв>Мрасч., nmax>nрасч., где Ррасч., Мрасч., nрасч. - соответственно потребляемая мощность, момент и частота электродвигателя в режиме правки.Исходя из заданных условий, выбираем асинхронный электродвигатель 4А71В2У3.Технические данные двигателя:Номинальная мощность, кВт 1,1Номинальное напряжение статора, В 380 Номинальная частота вращения, об/мин 3000cosφ0,87Номинальное скольжение, %4,3Перегрузочная способность2,6КПД, % 83Момент инерции двигателя, кг·м2 0,0021 Выбор преобразователей.Максимальный ток через ключи инвертора по [4]:А,- коэффициент допустимой кратковременной перегрузки по току;- коэффициент допустимой мгновенной пульсации тока;- номинальный к.п.д. двигателя.Таким образом, выбираем преобразователь частоты Веспер модели EI – 7011 -003H с номинальным выходным током 6,2 А.Технические характеристики преобразователя приведены в табл.2.Таблица 2. Технические характеристики преобразователя.Модель EI – 7011 -003ННоминальная выходная мощность (мощность применяемого электродвигателя), кВт2,2Выходные характеристикиПолная мощность преобразователя, кВА3Номинальный выходной ток, А6,2Максимальное выходное напряжениеТрехфазное 380…460 В (пропорционально входному напряжению)Максимальная выходная частота400 ГцИсточник питанияНоминальное входное напряжение (частота)Трехфазное 380…460 В (50/60 Гц)Допустимые колебания входного напряжения (частоты)+ 10%, 15% ( 5%)Характеристики цепи управленияМетод управленияСинусоидальная широтно-импульсная модуляцияДиапазон управления по частотеот 0,1 до 400 ГцТочность частотных режимовЦифровая команда: 0,01% (от - 10С до + 40С)Аналоговая команда: 0,1% (при 25С 10С)Разрешающая способность по частоте Устанавливается уставкой константы в цифровой форме: 0,1 ГцУстанавливается в аналоговой форме: 0,1 ГцРазрешение по выходной частоте0,1 ГцЗапас по перегрузке150% от номинального выходного тока в течение 1 минАналоговый вход задания частоты0 … + 10 В ( 20 кОм ), 4 … 20 мА ( 250 Ом )Время разгона/торможенияот 0,0 до 3600 с (по два значения)Тормозящий крутящий моментдо 20% без тормозного резистора; до 100 % - с внешним тормозным резистором Тормозной прерывательВстроенный (для моделей 001Н – 020Н). Внешний (для моделей 025Н – 400Н)Соотношение U/fПятнадцать фиксированных соотношений U/f; одно - программируемое без ограничения по напряжению; одно - программируемое с ограничением по напряжениюЗащитные функцииЗащита двигателя от перегрузкиЭлектронное тепловое реле Мгновенная перегрузка по токуНемедленное отключение при токе 180 % от номинального тока преобразователяПерегрузкаОтключение через 1 минуту работы при токе 150% от номинального тока преобразователяПерегрузка по напряжениюОтключение при напряжении на шине постоянного тока преобразователя более 820 ВНедостаточное напряжениеОтключение при напряжении на шине постоянного тока преобразователя менее 380 ВКратковременное отключение питанияНемедленное отключение при прекращении подачи питания на 15 мс и более Возможно возобновление управления после восстановления подачи питания при длительности провала не более 2 с (для моделей 001Н – 100Н).Перегрев радиатора-теплоотводаЗащищен термисторомПредотвращение срыва при вращенияПредотвращение срыва во время разгона/торможения и вращения с постоянной скоростьюЗащита от токов утечекЗащищен электронной цепью (нарушение баланса выходных токов)Индикация заряда шиныСветовой индикатор "Заряд" горит, пока напряжение шины не упадет ниже 50 ВУсловия эксплуатацииТемпература окружающей средыот - 10С до + 40С (для моделей 001Н – 040Н) от - 10С до + 45С (для моделей 050Н – 400Н)Влажность Относительная влажность не более 90% Температура храненияот - 20С до + 60СОкружающая средаВнутри помещения, защищенного от коррозионных газов и пылиВысотностьНе более 1000 м Вибрацияот 9,81 м/c2 (1g) при менее, чем 20 Гц , до 1,96 м/c2 (0,2g) от 20 до 50 ГцСтепень защиты оболочкиIP20 по ГОСТ 14254-96IP54 (по отдельному заказу для моделей 060Н – 450Н)Выбор аппаратов управления и защитыВыбор автоматического выключателя:Выбор автомата производим по полной потребляемой мощности преобразователя частоты.Iрасц=7500/380*√3=11,4А.Выбираем автоматический выключатель ВА51-25-320010Р20УХЛ2.Структура условного обозначения ВА51-25-320010Р20УХЛ2: ВА51 - серия; 25 - номинальный ток, А; 3 - число полюсов и максимальных расцепителей тока;Х - исполнение максимальных расцепителей тока (2 - расцепитель в зоне токов КЗ; 4 - расцепитель в зоне токов перегрузки и КЗ); ХХ - наличие расцепителей и свободных контактов (00 - без дополнительных расцепителей и свободных контактов; 11 - свободные контакты); 1 - ручной привод, стационарное исполнение; 0 - дополнительные механизмы отсутствуют; Х - наличие регулировки номинального тока теплового расцепителя (Р - регулировка; 0 - без регулировки); ХХ - степень защиты от воздействия окружающей среды и соприкосновения с токоведущими частями (00 - IР00 - зажимов для присоединения внешних проводников и IР30 - оболочки выключателя; 20 - IР20 - зажимов для присоединения внешних проводников и IР30 - оболочки выключателя; 54 - IР54 - выключателей в оболочке); ХХ - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69: УХЛ3, Т3 в оболочке степени защиты IР00; УХЛ2, Т2 в оболочке степени защиты IР54.Выбор магнитного пускателяПри выборе магнитных пускателей прежде принимается во внимание допустимая мощность аппарата, работой которого будет управлять пускатель. Если магнитный пускатель управляет работой двигателя большей мощности, чем указано в паспорте пускателя, то контактная система пускателя быстро выйдет из строя.Для пуска двигателя через преобразователь частоты достаточно пускателя нулевой величины с максимальным током контактов 6,3 А: ПМ 10А ~220В 1НО.Выбор кнопочных выключателей и сигнальных лампДля кнопок «Вкл» и «Пуск» выберем комплект KIPPRIBOR KY22-BAG-10-0 [7], кнопки зелёные с возвратом нормально-разомкнутые. Для кнопки «Вкл» также модуль подсветки KIPPRIBOR JHK22-G-220V [7]. На рисунке 8 представлена кнопка «Вкл» с модулем подсветки, формирующая комплект KIPPRIBOR KY22-BAG-10-220W [7].Рисунок 8. Кнопка «Вкл» с подсветкой KIPPRIBOR KY22-BAG-10-220W Кнопка «Стоп» - кнопка черная КЕ-011 1но+1нз исполнение 2 (рисунок 9).Рисунок 9. Кнопка «Стоп» черная КЕ-011 1но+1нз исполнение 2 В качестве аварийной выбрана кнопка красная КЕ-021 Гриб 1но+1нз исполнение 2 (рисунок 10) .Рисунок 10. Кнопка аварийная красная КЕ-021 Гриб 1но+1нз исполнение 2 Для сигнализации о рабочем режиме «Работа» используется зелёная светодиодная лампа IEK AD-22DS d=22 мм 24 В. Для аварийной ситуации используется красная светодиодная лампа IEK AD-22DS красная d=22 мм 24 В (рисунок 11).Рисунок 11. Лампа сигнальная светодиодная IEK AD-22DS красная d=22 мм 24 В Расчёт и выбор питающих проводов и кабелейВыбор сечения кабелей и проводов является обязательным пунктом при монтаже любой электрической установки.Для выбора сечения силового провода необходимо учитывать величину максимально потребляемого нагрузкой тока. В общем виде порядок выбора сечения кабеля можно определить следующим образом: Рисунок 12. Порядок выбора проводов и кабелейПитание электроприемников от сети 380/220 В должно быть выполнено с системой заземления TN-S или TN-C-S (ПУЭ п. 7.1.13), поэтому все кабели и провода должны содержать три проводника: - фазный проводник, нулевой рабочий проводник, защитный (заземляющий проводник).Кабели, питающие трехфазные электроприёмники, должны содержать пять проводников: - фазные проводники (три штуки)- нулевой рабочий проводник- защитный (заземляющий проводник)Исключением являются кабели, питающие электроприёмники без вывода для нулевого рабочего проводника (например асинхронный двигатель с к. з.