Электрооборудование консольно-фрезерного станка тип 6Р82

 

Выбор мощности электродвигателя при фрезировании

 
Выбор мощности электродвигателя при  фрезировании определяется по усилению резания по формуле:

где F_фр – удельное сопротивление при фрезировании. 
Удельное сопротивление при различных материалах:

для стали – (294-1100)·10⁶ н/м²; 
для чугуна – (148-236)·10⁶ н/м²; 
для латуни и бронзы – (142-236)· 10⁶ н/м²; 
b – ширина слоя захватываемого фрезой, мм; 
t – толщина слоя стружки, мм; 
n – число оборотов фрезы в одну минуту, об/мин; 
S – подача на один оборот фрезы, мм; 
η – КПД станка.

 

Исходные данные для  расчёта мощности числового движения (шпинделя) должен быть паспортным для предельного режима фрезерования по стали. 
Исходные данные: 
F_фр =140кг/мм² – удельное сопротивление при фрезировании; 
b = 6мм – толщина слоя стружки; 
S = 3,3мм – подача на один оборот; 
n = 120об/мин – число оборотов фрезы в одну минуту; 
η = 0,7 – КПД станка.

 

По справочнику И.И.Алиева «Электротехника и электрооборудование» выбираем электродвигатель 4А 132 мощностью 11кВт, 1460об/мин..

                                        (4А132М443  11кВт)

 

Выбор мощности электродвигателя подачи.

 

Мощность электродвигателя подачи определяется по формуле:

 

где F_с – вес перемещаемых частей стола, кг/мм²; 
q_с – коэффициент трения стола о станину; 
V – скорость перемещения стола, м/мин.; 
η – КПД передачи от электродвигателя к механизму.

Имеем:  
F_с=300кг/мм²; 
q_с=0,6; 
V=60м/мм; 
η_с=0,7

 

                       (4А100СУЗ  3кВт   1425об/мин)  
По справочнику И.И.Алиева «Электротехника и электрооборудование» выбираем электродвигатель 4А1004УЗ  425об/мин.

 

Выбор мощности электродвигателя охлаждения.

 

Мощность электродвигателя насоса охлаждения определяется по формуле:

 

где   k = (1,1:1,4) – коэффициент запаса; 
γ =9810н/м³ – удельный вес перекачиваемой жидкости; 
H =2м – напор; 
Q=10м³/л – производительность насоса; 
η_п=1 – КПД передачи при непосредственном соединении электродвигателя с насосом.

 

 
(ПА22У2  0,12кВт  2800об/мин)  

По справочной литературе выбираем электронасос типа ПА-22 с электродвигателем мощности 0,12кВт, 2800об/мин..

Построение нагрузочной диаграммы  электродвигателя главного привода металлорежущих станков и установок.

Электродвигатель главного привода типа 4А132 М4уз мощностью Р_н=11кВт, с числом оборотов П_н = 1460об/мин..

Таблица 1 - Технические данные электродвигателя

Тип исполнения	Рн, кВт	Рн, Об/мин	η %	Cos1	Мп	Ммin	Ммax	J кг·м2
					Мн	Мн	Мн
4А132М4УЗ	11	1460	87,5	0,87	3	2,2	1,7	4·10-2

 

Решение:

1. Определяем потери мощности в электродвигателе: 
    
   

где P_н – номинальная мощность электродвигателя, кВт; 
η_н – КПД электродвигателя при номинальной нагрузке.

 

 

2. Определяем номинальный момент электродвигателя 
    
   

 
где Р_н – номинальная мощность электродвигателя, кВт; 
П_н – номинальные обороты электродвигателя, об/мин.. 
 

 

3. Определяем угловую скорость вращения вала двигателя при номинальных оборотах: 
    
   так как n_н в каталоге даётся в об/мин, то их необходимо пересчитать в рад/сек. 
   

4. Определяем расчётную мощность электродвигателя: 
    
   P_расч.=P_н - ΔP_н = 11-1,57=9,43кВт

 

5. Определяем статический эквивалентный момент на валу двигателя со стороны исполнительного механизма 
    
   

 

где P_расч. – расчётная мощность; 
к_з – коэффициент запаса; 
W_уст – установившаяся угловая скорость электродвигателя после разгона исполнительного органа.

6. Условием устойчивой работы электропривода является М_н = М_СЭ, при переменных пиковых нагрузках электродвигатель должен быть проверен на перегрузочную способность: М_н > М_СЭ, 71,57 > 52,7нм
7. Для построения нагрузочной диаграммы двигателя М=f(t) необходимо определить динамические моменты на участках разбега и торможения

В каталогах на электродвигатель момент инерции ротора дан в кг·м², для перевода в Н·м² его необходимо умножить на коэффициент 9,8.

8. Определяем моменты двигателя на участках разбега М₁ и М₂: 
   М₁=М_СЭ+М_дин.р=52,7+19=65,67Н·м 
   М₂= М_СЭ-М_дин.т=52,7-57,2=-4,5 Н·м
9. Проверяем электродвигатель на перегрузочную способность: М_н < М₁; 71,57 < 65,67 Н·м
10. По расчётным данным в масштабе построить графики: М_СЭ=f(t), ω= f(t), 
    М_дин= f(t), М= f(t).

 

 

 

 

 

Расчёт маломощных понижающих трансформаторов.

 

     Исходные данные:

U₁=380В- напряжение первичной

обмотки;

U₂=36В- напряжение вторичной

обмотки местного освещения,

переменный ток;

U₃=110В- напряжение вторичной

обмотки цепей управления, переменный ток;

U₄=24В- цепь электродинамического

торможения.

Ток нагрузки на вторичных  обмотках трансформатора определяется по нагрузке приборов, подключаемых к  ним.  
Имеем: I₂=1,1А; I ₃=1,4А; I₄=2А

Решение

1. Определяем мощность, потребляемую вторичными обмотками :

S₂ = U₂I₂ + U₃I₃ + U₄ I₄ =36·1,1 + 110·1,4 + 24·2 = 193,6Вт

2. Определяем мощность, потребляемую первичной обмоткой    трансформатора при КПД=0,85.

3. Определяем поперечное  сечение трансформатора:

 

где:

к =8 – постоянный коэффициент  для воздушных трансформаторов,

 к=6-8;  
ƒ=50 Гц – частота тока.

 

С учётом изоляции сердечника увеличиваем сечение 
сердечника на 10 %.  
Q_c'=k· Q_c = 1,1·17,1=18,8(см²)

Окончательно принимаем: Q_c =19 (см²).

4. Определяем ток первичной обмотки  трансформатора:

5. Определяем сечение проводников  первичной и вторичных обмоток  по плотности тока, плотность  тока для медленных проводников  δ=3,5 А/мм².

 

 

 

 

6. Принимаем для первичной  и вторичной обмоток провод 
марки ПЭВ -1 диаметром: 

D₁=0,32 мм²; D₂=0,64 мм²; D₃=0,77 мм²; D₄=0,92 мм².

7. Определяем число  обмоток первичной и вторичных обмоток при магнитной индукции В=1 ,3 Тл.

 

 

 

 

 

 
С учётом компенсации падения напряжения в проводах число витков вторичных обмоток увеличиваем на 10 %;

W₂=1,1·66=73 витка;

                    W₃=1,1·201=222 витка;

 

                     W₄=1,1·44=49 витков;

8. Определяем площадь окна занимаемой  первичной и  вторичными обмотками:

 Q = Q ₁+ Q ₂+ Q з+ Q₄  =w₁·d₁ + w₂·d₂ + w₃·d₃ + w₄·d₄ = 693·0,32 + 66·0,64 + 201·0,77 + 44·0,92 = 459,25 мм2.

9. Определяем площадь  окна трансформатора, используя  Приложение ПЗ, таблица ПЗ-1, стр. 311, 312, 313 «Типовые магнитопроводы - броневые  пластинчатые магнитопроводы».

Q _тр =Н·В, 
где Н=20мм- высота окна, 

В=32мм-ширина окна.

Q _тр =20·32=640 мм².

10. Определяем коэффициент  заполнения окна:

С учётом увеличения изоляции между обмотками на 10 % принимаем  коэффициент заполнения, к₃=0,79.

11. На основании вышеприведённых  расчётов по каталогу: "Электротехника СССР 03.5307-85 "Трансформаторы серии ОСМ" выбираем трансформатор ОСМЗ-0,4-380/36/110/24в, мощностью-0,4кВт.

 

 

Выбор пускорегулирующей аппаратуры

 

Выбор пускорегулирующей  аппаратуры производится по номинальному току и мощности электродвигателя. Отделяем номинальные токи электродвигателей по формуле:

 

 

где P_н – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

      U_н – номинальное напряжение сети, равное 380В;

      cosφ – коэффициент мощности электродвигателя.

 

(М1) 

 

 

(М2) 

 

(М3) 

 

 

Трансформатор понижающий ОСМ/ Р_н=0,4 кВт 380/36-110-24

 

(ТV)

Выбор вводного автомата (QF)

 

Выбор автомата производится по номинальному току электродвигателей и кратковременной токовой нагрузке по формуле:

 

 

где I_ктн – кратковременная токовая нагрузка, А;

       I_п  - пусковой ток наибольшего электродвигателя, А;

       Σ I_н – сумма номинальных токов остальных электродвигателей.

I_ктн = 11·6+(3,9+0,22) = 70,1А

Установка автомата определяется по формуле:

I_мтр = 1,25· I_ктн = 1,25·70,1 = 87,6А

 

По каталогу выбираем автомат АЗ163, I_н = 100А, I_мтр =100А, или АБ2046-120-20-Б, I_н = 100А, I_мтр > I_ктн, 100 > 70,1А.

Выбор магнитных пускателей к  электродвигателям

 

Выбор производится по подключаемой мощности электродвигателя. Магнитный  пускатель ПАЕ допускает подключение  электродвигателя до 17кВт, ПМЕ-100 –  до 4кВт. На основании вышеприведённого выбираем для электродвигателя магнитные  пускатели.

(М1) – магнитный пускатель ПАЕ-300 (КМ1)

(М2) – магнитный   пускатель ПМЕ-100 (КМ2- КМ3)  - 2шт.

Выбор тепловых реле к  электродвигателям

 

Выбор производится с  учётом перегрузки электродвигателя на 100% по формуле:

I_тр = 1,1·I_н, А

где I_н – номинальный ток электродвигателя, А

 

(М1)   Установка теплового  реле определяется по формуле: 

 

I_тр = 1,1·19,6 = 21,56А

Выбираем по каталогу тепловое реле РТЛ, I_н = 25А, с нагревательным элементом 22А.

 

(М2)    I_тр = 1,1·3,9 = 4,29А

Выбираем по каталогу тепловое реле РТЛ, I_н = 25А, с нагревательным элементом 4,3А.

 

(М3)    I_тр = 1,1·0,22 = 0,24А

Выбираем по каталогу тепловое реле РТЛ, I_н = 25А, с нагревательным элементом 0,24А.

Выбор предохранителей

 

Для электродвигателей выбор плавкой  вставки производится по формуле:

 

где к =I_п / I_н = 5 – кратность пускового тока к номинальному.

I_н – номинальный ток электродвигателя, А

 

(М2)   

Выбираем предохранитель типа ПРС-20 с плавкой вставкой на 10А,

I_н = 20А,  20 > 3,9А,   10 > 7,8А.

 

(TV) Для трансформатора плавкая вставка выбирается по формуле:

 

I_пл.вст. = 1,25 · I_п = 1,25·k·I_н

 

I_пл.вст. = 5·1,24·1,25 = 7,75А

 

Выбираем предохранитель типа ПРС-20, I_н = 20, сплавкой вставкой ПВД-10 на 10А.

10 > 7,75А.

Выбор переключателей (SA1,SA2)

Выбор переключателей производится по номинальному току двигателей.

(SA1)  I_н = 19,6А. Выбираем переключатель типа ПП-20, I_н =20А,

20 > 19,6

(SA2)  I_н = 0,22А. Выбираем переключатель пакетный типа ПВЗ-10,

I_н =10А, 10 > 0,22А.

 

 

 

 

Модернизация электрооборудования

 

С целью повышения  надёжности и долговечности работы станка старое электрооборудование, снятое с производства, необходимо заменить на новое с улучшенными техническими характеристиками, с более высокими показателями надёжности и долговечности.

По этим причинам в схему внесены изменения:

1. Вместо вводного выключателя и предохранителей установлен вводной автомат (QF).
2. Тепловые реле типа ТРН-20 заменены на новые типа РТЛ.
3. Электронасос старой серии типа ПА-22УЗ, с мощностью электродвигателя 0,12кВт, 2800 об/мин заменён на новый типа ЭЦЦ-25 с теми же параметрами.
4. Выпрямительный мост из селеновых шайб заменён на диоды германиевые Д226, 400В, 5А.