Электропривод горизонтально копировально-фрезерного станка ЛР-93КФ3 (стр. 3 из 10)
Питание всего комплекса электрооборудования производится от сети трехфазного переменного тока частотой 50+2Нz, напряжением 380+338В.
Цепи питания УЧПУ, реле противоаварийной защиты, цепи освещения электрошкафа и розетки - 220В включены от вводного автоматического выключателя Q1 через трансформатор Т1. Цепи всех источников питания защищены автоматическими выключателями.
В качестве двигателя главного привода используется асинхронный двухскоростной электродвигатель С-М1, который управляется через УЧПУ. С-М1 подключается к сети через контакты пускателей К52 или К53. В свою очередь пускатели К52, К53 включается выходными сигналами УЧПУ "Пуск вращении шпинделя по часовой" и "Пуск вращения шпинделя против часовой" через промежуточные реле платы А43.
Скорость двигателя выбирается тумблером S35 на шпиндельной бабке.
Контроль включенного состояния главного двигателя осуществляется при помощи реле тока К33, К34. Контакты К33, К34 формируют входной сигнал УЧПУ "Включен главный двигатель".
На главном пульте находятся следующие органы управления главным приводом в ручном режиме:
Поворотная кнопка S85 - "Выбор направления вращения главного шпинделя"
Кнопка S86 - "Толчковое вращение шпинделя"
Кнопка S87 - "Рабочее вращение шпинделя"
Кнопка S88 - "Стоп вращения"
Предусмотрено динамическое торможение главного двигателя. Источник постоянного тока для динамического торможения представляет собой трансформатор Т21 и выпрямительный мост V11 - V14.
Контроль нагрузки главного двигателя осуществляется при помощи амперметра, расположенного нп шпиндельной бабке.
Двигатель С-М1 защищен автоматическим выключателем и тепловым реле.
Двигатель оси Х - Х-М1 управляется первым каналом блока унифицированного тиристорного привода подачи А86, двигатель оси Y - Y-М1 - вторым каналом блока А86, двигатель оси Z - Z-М1 -блоком А87.
Цепи управления и вентиляторы привода подач запитываются сразу при подаче питания на станок, если включены автоматические выключатели Q31 и Q32 соответственно.
Питание цепей управления подается через трансформаторы Т7 - Т9, а вентиляторов - через трансформатор Т5. Индикация включенного силового питания приводов подач производится лампой Н22 на главном пульте.
Пуск приводов производится по выходным сигналам УЧПУ. Задающие сигналы приводов (+10В) формируются цифро-аналоговыми преобразователями УЧПУ.
Управление приводами подач осуществляется в ручном режиме с главного или переносного пультов, в программном и копировальном от управляющей программы.
Движение узлов идентифицируется на главном пульте лампами Н51, Н53, Н55, Н57, Н59, Н62.
Контроль нагрузки двигателей подач осуществляется при помощи амперметра Р2, расположенного на боковой стенке электрошкафа.
Станок оснащён двумя группами опорных стоек - правые и левые. Каждая группа имеет свой пульт управления.
Правые опорные стойки перемещаются при помощи следующих двигателей:
М11 - осевого перемещение верхних стоек (включаются пускателями К71/К72)
М12 - осевого перемещение нижних стоек (включаются пускателями К73/К74)
М13 - горизонтального перемещения стоек с основанием (включаются пускателями К75/К76)
Двигатели М11-М13 защищены автоматическим выключателем Q51 и тепловыми реле F4-F6
Левые опорные стойки перемещаются при помощи следующих двигателей:
М21 - осевого перемещение верхних стоек (включаются пускателями К77/К78)
М22 - осевого перемещение нижних стоек (включаются пускателями К79/К81)
М23 - горизонтального перемещения стоек с основанием (включаются пускателями К82/К83)
Двигатели М21-М23 защищены автоматическим выключателем Q52 и тепловыми реле F7-F9
Перемещения опорных стоек запрещены, если включен главный двигатель
Надёжность работы станка обеспечивается наличием ряда блокировок, исключающих работу отдельных узлов и механизмов и движение рабочих органов в тех случаях, когда это может привести к нарушению режимов работы, к поломке инструмента или узлов станка.
2. Расчетная часть
2.1 Расчет мощности и выбор двигателей
В промышленности и быту применяют двигатели переменного и постоянного тока.
Асинхронные двигатели широко распространены, надежны, имеют относительно невысокую стоимость, хорошие эксплуатационные качества
Большинство металлорежущих станков приводится в движение асинхронными электродвигателями трехфазного тока, которые просты в исполнении и надежны в эксплуатации.
Асинхронный двигатель - это машина переменного тока, у которой скорость вращения ротора зависит от нагрузки в пределе номинальной мощности двигателя. Магнитное поле в асинхронной машине создается переменным током обмоток статора и ротора.
Конструктивные формы асинхронных электродвигателей зависят от способа их крепления и формы защиты от воздействия окружающей среды.
Применяемые в станках электродвигатели имеют различные формы защиты от воздействий окружающей среды. Для предотвращения попадания внутрь электродвигателя посторонних предметов, а также для соблюдения техники безопасности электродвигатели имеют решетки. У некоторых электродвигателей делают вентиляционные отверстия, расположенные в горизонтальной или в вертикальной плоскости для защиты от попадания жидкости. Некоторые электродвигатели изготовляют без вентиляционных отверстий, т.е. закрытыми. Однако их мощность значительно ниже мощности электродвигателей с защитными устройствами таких же размеров.
Электродвигатели рассчитаны на напряжение 127, 220 и 380 В.
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором выпускают с номинальной мощностью 0,6-100 кВт на синхронные частоты вращения 600, 750, 1000 и 3000 мин-1.
Фрезерные станки большей частью работают в продолжительном режиме с постоянной нагрузкой. В этом случае мощность двигателя определяется по рассчитанной, исходя из технических показателей, наибольшей нагрузке, возможной для данного станка.
Выбор электродвигателей.
1. Производим расчет, мощности двигателя при фрезеровании по формуле: [1]
[1]187 х 10 х 5 х 2980 х 1
Р = - ------------------------------ - = 6,1 квт где,
60 х 102 х 1000 х 0,75
Fфр - удельное сопротивление фрезованию = 187 кГ/мм2;
b - ширина слоя, захватываемого фрезой = 10мм;
t - толщина слоя = 5мм;
n - число оборотов фрезы в 1 мин = 2980об/мин;
s - подача на один оборот фрезы = 1мм;
- к. п. д. станка = 0,75.Выбираем электродвигатель АИР132М4/2УХЛ4 8,5/9,5кВт, 1500/3000 об/мин, который управляется через УЧПУ.
2. Станок ЛР-93КФ3 оснащен двумя группами опорных стоек - правые и левые. Каждая группа имеет свой пульт управления.
Правые и левые опорные стойки перемещаются при помощи двигателей переменного тока. Двигатели защищены автоматическими выключателями и тепловыми реле. Перемещения опорных стоек запрещены, если включен главный двигатель.
Находим мощность двигателя по формуле: [2]
[2] где, F - вес одной стойки;
V - скорость перемещения;
- к. п. д. 
Для перемещения правых и левых опорных стоек в основном используются электродвигатели серии АИР71А4УХЛ4 0,55кВт 1360 об/мин в количестве 6 штук.
Каждый станок должен обеспечить обработку деталей в необходимом количестве и требуемого качества при наименьшей стоимости. В связи с этим свойства электродвигателя должны быть соответствующим образом согласованы со свойствами станка. Главные приводы и приводы подач должны обеспечить весь комплекс технологических процессов, предусмотренных на данном станке. Вспомогательные приводы должны обеспечивать перемещение подвижных узлов станка с заданной скоростью. В станкостроении обычно используют электродвигатели, предназначенные для длительного режима работы.
3. Движение по осям X, Y, Z осуществляется с помощью регулируемых электроприводов постоянного тока. Для питания двигателей постоянного тока преобразователь, питаемый от сети переменного тока, превращает его в постоянный ток. Для регулирования частоты вращения двигателя. Мощность двигателя постоянного тока можно определить по формуле [4]:
[4]где: М-момент - 35
W-угловая скорость - 1500об/мин =157рад/сек
Выбираем двигатель постоянного тока 4МТВ-С, Umax=190В, Iн=28А, Nmax=1500об/мин, возбуждение - постоянные магниты, электромагнитный тормоз - =24И, 1,3А. необходимо три двигателя на каждую ось X, Y, Z.
2.2 Выбор преобразователей
Широкое распространение в станкостроении получили тиристорные электроприводы. В трехфазной с нулем схеме реверсивного электропривода включение одной группы тиристоров (анодной) вращает двигатель в одну сторону, включение катодной группы - в противоположную. Существуют различные способы управления обеими группами тиристоров - раздельный и согласованный. Последний может быть линейным и нелинейным.
Наиболее широкое распространение получила импульсно-фазовая система управления. В этой системе существует сдвиг управляющих импульсов по фазе относительно напряжения переменного тока, приложенного к аноду и катоду тиристоров. Такие системы состоят из фазосдвигающего устройства, усилителя и формирователя сигналов.
По данным выбранного двигателя Uном=190В, Iном=28А и учитывая требования, предъявляемые к приводу установки, исходя из условия: Uном. пр > Uном. дв и Iном. пр > Iном. дв, выбираем тиристорный преобразователь из серии БУТП типа 0,1.