Электрооборудование промышленных предприятий

Вспомогательные приводы  используют для: быстрого перемещения  фрезерных головок, перемещения  поперечины (у продольно-фрезерных  станков); зажима поперечин; насоса охлаждения; насоса смазки, насоса гидросистемы.

У горизонтально-фрезерных  станков фланцевые электродвигатели обычно устанавливают на задней стенке станины, а у вертикально-фрезерных – чаще всего вертикально на верху станины. Применение отдельного электродвигателя для привода подачи значительно упрощает конструкции фрезерных станков. Это допустимо, когда на станке не производят зуборезных работ. На фрезерных станках распространены цикловые системы программного управления. Их применяют для прямоугольного формообразования. Широко применяют числовые системы программного управления для обработки криволинейных контуров.

У продольно-фрезерных станков  для привода каждого из шпинделей  обычно применяют отдельные асинхронные  короткозамкнутые двигатели и многоступенчатую коробку скоростей. Диапазоны регулирования  скорости приводов шпинделей доходят  до 20 : 1. Цепи управления двигателями  шпинделей, не участвующих в обработке детали, отключают переключателями управления. Останов работающего привода шпинделя производится только после полного прекращения подачи. Для этого в схеме устанавливают реле времени. Пуск двигателя подачи возможен только после включения двигателя шпинделя.

Привод стола тяжелых  продольно-фрезерных станков должен обеспечить подачи от 50 до 1000 мм/мин. Кроме того, необходимо быстрое перемещение стола со скоростью 2–4 м/мин. и медленное перемещение при настройке станка со скоростью 5–6 мм/мин. Общий диапазон регулирования скорости привода стола доходит до 1 : 600.

На тяжелых продольно-фрезерных  станках распространен электропривод по системе Г-Д с ЭМУ. Электроприводы вертикальных и горизонтальных (боковых) бабок сходны с приводом стола, но имеют значительно меньшую мощность. Если не требуется одновременного перемещения бабок, то применяют общий преобразовательный агрегат для приводов всех бабок. Такое управление является более простым и связано с меньшими затратами средств. Осевое перемещение шпинделей производят тем же приводом подачи. Для этого соответственно переключают кинематическую цепь. У тяжелых продольно-фрезерных станков с подвижным порталом для его перемещения также применяют отдельный электродвигатель.

Для повышения плавности  работы некоторых фрезерных станков  применяют маховики. Их обычно насаживают на приводной вал фрезы. У зубофрезерных станков необходимое соответствие главного движения и движения подачи обеспечивается путем механической связи цепи подачи с цепью главного движения.

 

 

Таблица 1. Основные технические характеристики фрезерного станка

Технические характеристики	Параметры
Размеры рабочей поверхности  стола, мм	1 000 х 250
Наибольшее продольное перемещение  стола, мм	630
Наибольшее поперечное перемещение  стола, мм	200
Наибольшее вертикальное перемещение стола, мм	360
Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм	50 - 410
Пределы частот вращения шпинделя, мин -1	40 - 2000
Ускоренное продольное перемещение  стола, мм/мин	4 000
Ускоренное поперечное перемещение  стола, мм/мин	4 000
Ускоренное вертикальное перемещение стола, мм/мин	1 330
Мощность электродвигателя привода шпинделя, кВт	4,5
Мощность электродвигателя привода стола, кВт	3
Конус шпинделя по ГОСТ 30064-93	ISO 50
Габаритные размеры станка (Д х Ш х В), мм	1470 х 1 975 х 1 940
Масса станка с электрооборудованием, кг	2 360

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет мощности и выбор электродвигателей

 

Для правильного выбора электродвигателей  и всего электрооборудования следует учесть следующие условия:

1. Климатическое исполнение.

2. Место (категория) размещения.

3. Степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости.

4. Специфические условия эксплуатации (взрывоопасность, химически агрессивная среда).

Климатическое исполнение определяется ГОСТ 15150-69. В соответствии с климатическими условиями обозначается следующими буквами:

У(N) – умеренный климат,

ХЛ(NF) – холодный климат,

ТВ(TH) – тропический влажный климат,

ТС(ТА) – тропический сухой  климат,

О(U) – все климатические районы, на суше, реках и озерах,

М – умеренный морской  климат,

ОМ – все районы моря,

В – все макроклиматические районы на суше и на море.

Категории размещения:

1. На открытом воздухе.

2. Помещения, где колебания температуры и влажности не существенно отличаются от колебаний на открытом воздухе.

3. Закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических условий. Отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь).

4. Помещения с искусственным регулированием климатических условий. Отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь), наружного воздуха.

5. Помещения с повышенной влажностью (длительное наличие воды или конденсированной влаги).

Климатическое исполнение и  категория размещения вводится в  условное обозначение типа электротехнического изделия.

Например: 4А200М2 У3, где У  – климатическое исполнение, 3 –  категория размещения.

Степень защиты от проникновения  твердых тел и жидкости определяется ГОСТ 14254-80. В соответствии с ГОСТ устанавливается 7 –степеней от 0 до 6 от попадания внутрь твердых тел и от 0 до 8 от проникновения жидкости.

Таблица 2. Таблица степени  защиты.

Обозначение степеней защиты	Защита от проникновения  твердых тел и соприкосновения персонала с токоведущими и вращающимися частями	Защита от проникновения воды
0	Специальная защита отсутствует
1	Большого участка человеческого  тела, например, руки и твердых тел размером более 50 мм	Капель, падающих вертикально
2	Пальцев или предметов  длиной не более 80 мм и твердых тел размером более 12 мм	Капель при наклоне  оболочки до 150 в любом направлении относительно нормального положения
3	Инструмента, проволоки и  твердых тел диаметром более 2,5 мм	Дождь, падающий на оболочку под углом 600 от вертикали
4	Проволоки, твердых тел размером более 1 мм	Брызг, падающих на оболочку в любом направлении
5	Пыли в количестве недостаточном  для нарушения работы изделия.	Струй, выбрасываемых в любом направлении
6	Защита от пыли полная (пыленепроницаемые)	Волн (вода при волнении не должна попасть внутрь)
7	–	При погружении в воду на короткое время

 

 

Для обозначения степени  защиты используется аббревиатура «IP». Например: IP54.

 

Применительно к электродвигателям  существуют следующие виды исполнения:

1. Защищенные IP21, IP22 (не ниже).

2. Брызгозащищенные, каплезащищенные IP23, IP24.

3. Водозащищеные IP55, IP56.

4. Пылезащищеные IP65, IP66.

5. Закрытое IP44-IP54, у этих двигателей внутренние пространство изолированно от внешней среды.

6. Герметичное IP67, IP68. Эти электродвигатели выполнены с особо плотной изоляцией от окружающей среды.  

 

Конструктивное исполнение электродвигателей по способу монтажа (IM).

Условные обозначения  установлены ГОСТ2479-79.

1-ая цифра обозначает группу по способу монтажа от IM1 до IM9, наиболее распространена IM1- на лапах и с подшипниковыми щитами.

IM2 – на лапах с двумя подшипниковыми щитами и фланцами.

IM3 – без лап с фланцами на щитах.

2-ая цифра обозначает более детально.

0 – обычные или приподнятые  лапы.

3-ая цифра обозначает характер направления конца вала.

4-ая цифра обозначает исполнение конца вала (цилиндрический или конический).

 

Способ охлаждения электродвигателей (IC).

Система охлаждения может  включать в себя одну или две цепи циркулярного хладореагента. Она регламентируется ГОСТ 20459-75.

Для каждой цепи циркуляций вводится группа знаков. Буква обозначает вид охлаждения:

А – воздух;

W – вода.

1-ая цифра от 0 до 9 обозначает  устройство цепи циркуляции.

0 – свободная циркуляция.

2-ая цифра от 0 до 9 обозначает  способ перемещения хладореагента.

0 – свободная циркуляция.

Большинство взрывозащищенных двигателей имеют две цепи охлаждения.

 

Электропривод установки  должен полностью удовлетворять  требованиям технологического процесса и соответствовать условиям окружающей среды в процессе эксплуатации. В то же время для электропривода следует выбирать наиболее простой двигатель по устройству и управлению, надежный в эксплуатации, имеющий наименьшие массу, габариты и стоимость.

Выбор электрических двигателей производится с учетом следующих  параметров и показателей:

• рода тока и номинального напряжения;
• номинальной мощности и скорости;
• вида естественной механической характеристики;
• способа пуска и торможения;
• особенностей регулирования скорости;
• конструктивного исполнения двигателя.

Наиболее простыми в отношении  устройства и управления, надежными  в эксплуатации, имеющими наименьшие массу, габариты при заданной мощности являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Выбор двигателя по защите от действия окружающей среды должен производиться в соответствии с  условиями, в которых он будет работать (таблица 3).

 

Таблица 3. Выбор двигателя по способу защиты от воздействия окружающей среды

Место установки двигателя	Рекомендуемый тип двигателя
Сухие помещения без пыли, грязи и едких газов	Открытый или защищенный, IP23
Пыльные или влажные помещения	Закрытый, IP44
Помещения с высокой температурой	Закрытый с независимой  вентиляцией, IP44
Помещения с высокой влажностью или содержащие едкие газы	Закрытый или герметичный, IP44 или IP66
Взрывоопасные помещения	Взрывозащищенный, Ех
Открытый воздух	Закрытый (двигатель установлен под навесом) или защищенный, IP23, IP44

 

При выборе двигателя по мощности следует исходить из необходимости его полной загрузки в процессе работы. Кроме этого, необходимо выбирать двигатель таким образом, чтобы максимальная температура изоляции обмоток, не превышала допустимой величины. Это условие является одним из основных для обеспечения надежной работы электропривода в течение всего срока его эксплуатации.

В общем случае выбор мощности двигателя включает в себя:

1) Предварительный выбор мощности двигателя исходя из технологического режима работы по расчетным формулам, либо на основе нагрузочных диаграмм рабочей машины, либо по удельному расходу электрической энергии на выпуск единицы продукции и др.

2) Расчет переходных процессов  и построение нагрузочных диаграмм  электропривода в соответствии  с технологическим процессом  рабочей машины.

3) Проверка предварительно  выбранного двигателя по нагреву  и перегрузочной способности, оценка соответствия параметров нагрузочных диаграмм электропривода допустимым параметрам двигателя и технологического процесса.

В учебном проектировании достаточно процесс выбора мощности электродвигателя ограничить первым пунктом, так как расчет переходных процессов и построение нагрузочных диаграмм является довольно трудоемкой задачей, выходящей за рамки требований к объему знаний специалистов со средним специальным образованием.