Модернизация электромеханической части вертикально-фрезерного станка

Казачков, Федор Иванович; Сергеев, Александр Сергеевич; Бушуева, Марина Викторовна

Введение

При создании любой современной производственной системы в первую очередь следует учитывать, что для ее нормального функционирования необходимо использовать специальные средства диагностики. Наиболее приемлемым является автоматический контроль состояния основных процессов в узлах станка. При этом повышенное внимание следует обращать на металлорежущий инструмент, несвоевременное обнаружение неправильной работы которого может привести к тяжелым последствиям — от появления брака до создания аварийной ситуации. В работе [1] отмечается, что важным резервом повышения производительности универсальных станков является решение задач по устранению потерь времени при переходе от производства одного вида продукции к другому за максимально короткое время.

При этом внимание будет уделено, главным образом, прямым измерениям, являющимся наиболее удобными и точными из-за отсутствия неизбежно возникающих в этом случае математических и иных погрешностей. Если говорить о надежности металлорежущего инструмента в более широком смысле, то, необходимо отметить, что она может быть подразделена на безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Однако применительно к режущим кромкам инструмента мы, главным образом можем говорить о долговечности и сохраняемости, которые и проверяются на тестовом и функциональном контроле. Конечной целью такой диагностики является установление необходимости коррекции инструмента, определяющаяся либо при изготовлении или ремонте инструмента (тестовый контроль) или при проводимых через определенные интервалы времени проверках по мере эксплуатации инструмента (функциональный контроль).[2]

Главной целью является модернизация электромеханической части станка.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

Подобрать привод главного движения;
Произвести расчет данного двигателя.

Основная часть

Модернизация универсального вертикально-фрезерного станка, например, модели 65А60Ф1, будет включать в себя подбор и оснащение привода главного движения преобразователем частоты питающего переменного тока, имеющего возможность плавно бесступенчато регулировать число оборотов и построения для него информационно-управляющей системы. Такая система в диалоговом режиме с оператором (станочником) возьмёт на себя ряд функций, которые связаны с назначением и оперативной коррекцией режимов резания, т.е. функций управления качеством и стабильностью процесса металлообработки в зависимости от изменяющихся условий производства, что ведет за собой значительную технико-экономическую выгоду.

Прежде всего, это касается проблемы выбора точного расчётного значения допустимой скорости фрезерования, которая призвана обеспечить задаваемое время надёжной работы (стойкость) фрезы, качество обработанной поверхности, расчётную производительность при назначенных на этапе проектирования параметрах технологического процесса и геометрии инструмента.[3]

Линейное напряжение составляет 380В.

Синхронная частота вращения поля статора составляет:

$n_{0}= \frac{120\ast f}{2\ast p}=\frac{120\ast 5}{2\ast 3}=1000$ об/мин (1)

Номинальная частота вращения ротора:

$n_{2nom}=n_{0}\ast \left ( 1-S_{nom} \right )=1000\ast \left ( 1-0.018 \right )=982$ об/мин (2)

Критическое скольжение рассчитаем по формуле:

$S_{kp}=S_{nom}\ast \left ( \lambda _{M} +\sqrt{\lambda _{M}^{2}}-1\right )=0.018\ast \left ( 2.9+\left ( \sqrt{2.9^{2}}-1 \right ) \right )=0.1$ (3)

Критическая частота вращения ротора:

$n_{kp}=n_{0}\ast \left ( 1-S_{kp} \right )=1000\ast \left ( 1-0.1 \right )=900$ об/мин (4)

Номинальная мощность, потребляемая из сети:

$P_{1}=\frac{P_{2nom}}{\eta _{nom}}=\frac{20}{0.905}=18.1$ кВт (5)

Номинальный ток привода рассчитывается по формуле:

$I_{lnom}=\frac{P_{2HHO}}{\sqrt{3}\ast U_{l}\ast cos_{\varphi nom}}=\frac{20000}{\sqrt{3}\ast 380\ast 0.88\ast 0.905}=38.3$ А (6)

Найдем пусковой ток привода:

$I_{lpusk}=m_{1}\ast I_{lnom}=7\ast 38.3=268.1$ А (7)

Номинальный вращательный момент:

$M_{nom}=9.54\ast \frac{P_{2HHO}}{n_{0}}=9.55\ast \frac{20000}{982}=1945$ Н*м (8)

Максимальный вращательный момент:

$M_{max}=\lambda _{M}\ast M_{nom}=2.9\ast 1945=5640.5$ Н*м (9)

Момент при пуске:

$M_{pusk}=\frac{2\ast M_{max}}{\frac{1}{S_{kp}}+\frac{S_{kp}}{1}}=\frac{2\ast 5640.5}{\frac{1}{0.1}+\frac{0.1}{1}}=1116.9$ Н*м (10)

Вычислим кратность пускового момента по формуле:

$K_{p}=\frac{M_{pusk}}{M_{nom}}=\frac{1116.9}{1645}=0.5711$ (11)

Произведем выбор привода. Выбор производится по номинальной мощности. В данном случае выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором модели АИР180S2.

Электродвигатель АИР180S2 будем использовать как привод главного движения.

Электродвигатель трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором, выполненный в закрытом исполнении и предназначенный для продолжительного режима работы от сети переменного тока частотой 50Гц.

Габаритные размеры электродвигателя отображены в таблице 1.

Таблица 1. Габаритные размеры электродвигателя АИР180S2

Тип	l₃₀*	h₃₁*	d₂₄	l₁	l₁₀	l₃₁	d₁	d₁₀	d₂₀	d₂₂	d₂₅	b₁₀	n	h	l₂₁*	l₂₀*	h₁₀*	h₅	b₁
АИР 180 S2	700	455	400	110	203	121	48	15	350	19	300	279	4	180	15	5	23	51,5	14
АИР 180 S4							55											59	16

На рисунке 1 изображен общий вид электродвигателя АИР180S2/

Выводы

В результате модернизации электромеханической части станка появляется возможность точного регулирования числа оборотов привода главного движения с точностью до одного оборота в минуту, что нельзя было осуществить при наличии ступенчатой коробки скоростей. С помощью предложенной системы управления достигается повышение производительности, а также функциональности, эффективности и автоматизации производства. Применение данной системы обеспечит меньшую трудоемкость наладочных работ из-за автоматического управления и полного исключения работы оператора.

Модернизация электромеханической части вертикально-фрезерного станка

технические науки

Похожие материалы

Введение

Основная часть

Выводы

Список литературы

Завершение формирования электронного архива по направлению «Науки о Земле и энергетика»

Создание электронного архива по направлению «Науки о Земле и энергетика»