Электрооборудование фрикционного пресса

Электрооборудование фрикционного пресса

Министерство образования республики Беларусь

Учреждение образования

Гомельский государственный политехнический техникум

Монтаж и эксплуатация электрооборудования

Дипломная работа

По предмету: Электрооборудование промышленных предприятий и гражданских зданий

Тема: Электрооборудование фрикционного пресса

Выполнил учащийся

группы МЭ-41С Попов С. В.

Проверил преподаватель

Повный А. В.

2009

Введение

Целью курсового проекта является изучение электрооборудования фрикционного пресса, его устройства и принципа действия, а также получение навыков в выборе электрических аппаратов и расчете основных элементов электрической схемы.

Основной недостаток обработки металлов резанием состоит в том; что значительное количество металла уходит в стружку. При обработке металлов давлением (прессовании) снижаются отходы металла, улучшаются механические свойства обрабатываемых деталей, повышается производительность. Обработка металлов и материалов давлением производится как в горячем, таки в холодном состоянии. Особенно экономичен второй способ, поскольку исключаются затраты на предварительный подогрев металла, сокращается время обработки, отсутствуют потери на угар металла.

1. Состав и краткая техническая характеристика (станка, механизма, установки)

1.1 Назначение, основные технические возможности

Все кузнечнопрессовые машины разделяются на несколько основных групп: молоты, прессы, кривошипные машины, кузнечно-штамповочные автоматы для горячей и холодной высадки.

Пресс (от лат. presso – давить, жать) – машина неударного (статического) действия для обработки материалов давлением, пресс широко применяют в разных отраслях промышленности для обработки металлов, пластин, масс, резины, и др. материалов, а также для исследования их свойств при высоких давлениях и для механических испытаний. Отличие прессов от молотов заключается в том, что деформация на прессах производится постепенным давлением, а не ударом, поэтому не требуется больших и сложных фундаментов, исключаются сотрясения грунта и зданий.

Прессы разделяют на два основных вида: гидравлические, в которых используется в качестве рабочей жидкости вода под давлением до 20-30 МПа, а в тяжелых прессах – до 50-60 МПа, и механические с электроприводом.

Фрикционный пресс - механический пресс, в котором движение рабочего органа осуществляют силы трения, возникающие в местах контакта между маховиком и вращающимися дисками. Фрикционные прессы применяют для горячей и холодной штамповки, чеканки, гибки и холодной правки.

1.2 Состав и краткое описание основных узлов и частей установки

На рисунке 1.1 показана упрощенная кинематическая схема фрикционного пресса. Двигатель 1 через клиноременную передачу 2 непрерывно вращает два диска 3 и 4, которые попеременно прижимаются к маховику 5, сидящему на вертикальном винте 6, связанном с ползуном 7. Перемещение дисков производится пневмосистемой, управление которой осуществляется электромагнитами Эм1 и Эм2. При включении электромагнита Эм1 к маховику прижимается диск 3, и ползун движется вниз; когда сработает Эм2, то диском 4 маховик будет вращаться в обратную сторону, и ползун станет перемещаться вверх.

Рисунок 1.1. Устройство фрикционного пресса.

1.3 Основные технические характеристики

По типу фрикционного привода различают одно-, двух- и трех-дисковые фрикционные прессы. Фрикционные прессы развивают усилие от 0,25 до 8 МН при числе ходов 6-35 в мин. Режим работы электропривода перемежающийся S6 с ударными кратковременными нагрузками. Для выравнивания нагрузки, приходящейся на электродвигатель, в системе привода искусственно увеличивают момент инерции путем установки маховика. В периоды снижения нагрузки и холостых ходов электродвигатель работает на маховик, в котором запасается кинетическая энергия. В периоды пиков нагрузки угловая скорость двигателя, имеющего смягченную характеристику, несколько снижается, и часть нагрузки покрывается за счет энергии маховика. В результате при наличии маховика двигатель может быть выбран с меньшей (в 6-10 раз) номинальной мощностью и меньшим перегрузочным моментом, чем в системе без маховика.

2. Требования к электрооборудованию

Питание силовой цепи фрикционного пресса осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением 380В с промышленной частотой 50Гц. Питание цепи управления осуществляется через понижающий трансформатор 220/110В. В данной схеме постоянный ток не используется. В схеме имеется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором М(31,5 кВт) и два одинаковых электромагнита YA1 иYA2(24Вт). В кузнечнопрессовых машинах должны применяться двигатели с повышенным скольжением. Двигатель главного привода вращается с постоянной скоростью и в одном направлении, поэтому не требуется регулирование скорости и реверс. Пуск двигателя осуществляется без нагрузки. В схеме пресса торможение электродвигателя осуществляется отключением его от сети. Эксплуатация электрооборудования осуществляется в нормальном сухом помещении, однако так как электромагниты работают в тяжелых условиях (попадание смазки, эмульсии), то степень защиты их должна быть не менее IP44. Фрикционный пресс, как и любое электрооборудование предъявляет определенные требования к качеству электроэнергии, напряжение сети должно соответствовать 95-110% от номинального.

3. Принцип действия электрооборудования и систем управления

3.1 Полный перечень электрооборудования

В схеме присутствует асинхронный двигатель главного привода с короткозамкнутым ротором в закрытом обдуваемом исполнении, назначение которого непрерывно вращать через клиноременную передачу два диска. Имеется два электромагнита для управления пневмосистемой, которой осуществляется перемещение дисков. Защита силовой цепи осуществляется автоматическим выключателем. Управление электродвигателем и электромагнитами осуществляется пультом управления через релейно-контактную схему, питание которой осуществляется через понижающий трансформатор напряжения. Защита схемы управления осуществляется предохранителями с плавкими вставками. Есть и ограничительная схема на конечных выключателях, ее назначение ограничивать движение ползуна.

3.2 Принцип действия схемы управления

Переключатель SA обеспечивает два режима работы пресса – одиночными и непрерывными ходами. Пусть SA поставлен в правое положение. При нажатии кнопки SB1 включается контактор КМ1, и двигатель М начинает вращаться. Если нажать кнопку SB2, то контактор КV1 включит электромагнит YA1 и ползун будет перемещаться вниз. В конце хода нажимается путевой выключатель SQ1, который отключает электромагнит YA1, и диск перестает прижиматься к маховику. Замыкающий контакт SQ1 включает реле времени КТ1, установка которого подбирается такой, чтобы маховик успел остановиться. После срабатывания реле КТ1 получает питание катушка контактора КV2. При этом включается электромагнит YA2, к маховику прижимается второй диск и начинается подъем ползуна пресса. В конце подъема срабатывает путевой выключатель SQ2, теряет питание контактор КV2, движение ползуна прекращается, электромагнит YA2 отключается. При замкнутом контакте SA1 пресс будет работать непрерывными ходами. Пуск двигателя М в обоих режимах осуществляется без нагрузки, т. к. при отключении двигателя замыкающие контакты КМ1.2, КМ1.3, КМ1.4 размыкают цепи катушек контакторов КV1 и КV2.

4. Расчет мощности и выбор электродвигателей

Асинхронные электродвигатели для привода кузнечнопрессовых машин выбирают так, чтобы обеспечить наилучшее выравнивание графика нагрузки, наименьшие потери в двигателе, а также наименьший расход электроэнергии за цикл работы. Эти условия обеспечиваются при установке на таких машинах двигателей с номинальным скольжением 10-15%. В соответствии с этим для указанных механизмов электротехническая промышленность выпускает специальные асинхронные двигатели с повышенным скольжением типа 4АС; закрытые обдуваемые, мощностью 1,2-63 кВт с номинальным скольжением 7-15%, для работы в продолжительном и повторно-кратковременном (ПВ=40%) режимах.

Допустим, что пресс совершает за один ход работу кДж. Число ходов пресса в минуту , продолжительность удара с, момент холостого хода пресса Н∙м; расчетная угловая скорость рад/с.

Определяем продолжительность цикла при 20 ударах в минуту:

, (4.1)

с.

Определяем продолжительность холостого хода:

, (4.2)

с.

Находим максимальный момент пресса при ударе:

, (4.3)

Н∙м.

Определяем средний момент нагрузки за цикл:

, (4.4)

Н∙м.

Тогда средняя расчетная мощность двигателя:

, (4.5)

кВт.

Выбираем по каталогу асинхронный электродвигатель закрытый обдуваемый, с короткозамкнутым ротором, с повышенным скольжением типа 4АС200М4У3 нормального, защищенного исполнения на лапах. Степень защиты двигателя от воздействий окружающей среды IP23.

Таблица 4.1 Характеристика электродвигателя М

5. Построение механической характеристики электродвигателя

Механической характеристикой двигателя называется зависимость его скорости от развиваемого момента .

Находим критическую скорость скольжения:

, (5.1)

.

Рассчитываем критический момент вращения:

,  (5.2)

Н∙м.

Определяем значения частоты вращения при различных величинах скольжения

, (5.3)

об/мин. Аналогично находим частоту вращения при других величинах скольжения. Результаты расчета сводим в таблицу 5.1.

Используя формулу Клосса, найдем величины момента вращения для разных значений скольжения:

, (5.4)

Н∙м.

Аналогично для остальных значений. Результаты расчета сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1. Результаты расчета

По данным из таблицы 5.1 строим механическую характеристику.

Рисунок 5.1. Механическая характеристика электродвигателя М

6. Расчет и выбор электрических аппаратов и элементов электрической схемы

Для выбора электрических аппаратов производим расчет тока в отдельных цепях схемы. В данной схеме фрикционного пресса ток, протекающий в силовой цепи, определяется электродвигателем. Электромагниты также присутствуют в силовой цепи, однако ввиду малой мощности большие токи нагрузки не вызывают.

Находим номинальный ток электродвигателя:

, (6.1)

6.1 Выбор электромагнитов

Выберем исходя из технологических условий два одинаковых электромагнита, они служат для управления пневмосистемой. Электротехническая промышленность специально для таких целей выпускает электромагниты типа ЭМЛ1203. По каталогу выбираем электромагнит ЭМЛ1203 У3-1 в брызгонепроницаемом защищенном исполнении, с гибкими выводами.

Структурное обозначение электромагнита

ЭМЛ1203 ХХ-Х:

ЭМЛ - электромагнит лицензионный;

1 - габарит электромагнита;

2 - способ воздействия на исполнительный механизм -толкающее;

0 - режим работы (относительная продолжительность включения) ПВ=100;40%;

3 - степень защиты (брызгонепроницаемое) IР54 по ГОСТ 14254 96;

ХХ - климатическое исполнение (У, Т, УХЛ) и категория размещения (3; 4) по ГОСТ 15150 69;

Х - конструктивное исполнение выводов катушки:

1 - с гибкими выводами;

2 - с электрическим соединителем по ТУ 16-434.153 86.

Таблица 6.1 Технические характеристики электромагнита

Находим номинальный ток электромагнита:

, (6.2)

.

6.2 Выбор электромагнитных пускателей и промежуточных реле

Электромагнитные пускатели необходимо выбирать только для управления силовыми нагрузками. В случае, если электромагнитный пускатель не коммутирует силовые цепи преимущество при выборе необходимо отдавать промежуточным реле, которые отличаются от электромагнитных пускателей малыми габаритами и низкой потребляемой мощностью.

Выбираем наиболее распространенный в настоящее время пускатель серии ПМЛ. По расчетному току выбираем пускатель КМ1 ПМЛ-4160МУ2В, т. к. необходим еще один вспомогательный замыкающий контакт, выбираем приставку ПКЛ-11МУ4А (1з+1р).

Структурное обозначение пускателя

серия 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ПМЛ –Х Х Х Х Х Х Х Х Х:

1) Цифра, указывающая величину пускателя в зависимости от номинального тока: 1-10, 16А; 2-25А; 3-40А; 4-63А, 80А.

2) Цифра, указывающая исполнение пускателей по назначению и наличию

теплового реле:

1 – нереверсивный пускатель без теплового реле;

2 – нереверсивный пускатель с тепловым реле;

5 – реверсивный пускатель без теплового реле с механической блокировкой для степени защиты ІР00, ІР20 и с электрической и механической блокировкой для степени защиты ІР40; ІР54;

6 – реверсивный пускатель с тепловым реле с электрической и механической блокировками;

7 – пускатель звезда-треугольник.

3) Цифра, указывающая исполнение пускателей по степени защиты и наличию кнопок:

0 – степень защиты ІР00;

1 – степень защиты ІР54 без кнопок (для пускателей без теплового реле) или с кнопкой “Реле” (для пускателей с тепловым реле),

2 – степень защиты ІР54 с кнопками “Пуск” и “Стоп”;

3 – степень защиты ІР54 с кнопками “Пуск” “Стоп” и сигнальной лампой (изготавливается только для напряжения 127, 220, 380 В, 50Гц);

4 – степень защиты ІР40 без кнопок;

6 – степень защиты ІР20.

4) Цифра, указывавающая исполнение пускателей по числу и исполнению контактов вспомогательной цепи.

5) Буква, обозначающая пускатели с номинальным током на 16А – для 1 величины, 80А-для 4 величины, с уменьшенными весогабаритными показателями – для 3 величины (Д).

6) Буква, обозначающая исполнение пускателей с возможностью крепления как на стандартную рейку, так и винтами на плоскости - М.

7) Буква, характеризующая климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 (0,0*; ОМ).

8) Цифра, характеризующая категорию размещения по ГОСТ 15150-69 (2,4).

9) Буква, указывающая исполнение по износостойкости (А, Б, В).

Структурное обозначение приставки контактной

серия1 2 3 4 5 6

ПКЛ – Х Х Х Х 4 Х

1) Количество замыкающих контактов.

2) Количество размыкающих контактов.

3) М – исполнение приставки со степенью защиты ІР20;

Отсутствие буквы означает приставку со степенью защиты ІР00.

4) Климатическое исполнение 0, ОМ по ГОСТ 15150-69.

5) Категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69.

6) Исполнение по коммутационной износостойкости в режиме нормальных коммутаций: А – 3 х 106 циклов; Б – 1.6 х 106 циклов.

Таблица 6.2 Технические характеристики пускателей

Производим выбор промежуточных реле, коммутирующих электромагниты. Для электромагнита YА1 выбираем промежуточное реле РПЛ-122МУ2А, а для электромагнита YA2 согласно схеме выбираем РПЛ-140МУ2А с приставкой ПКЛ-22МУ4А (2з+2р).

Структурное обозначение промежуточного реле

серия 1 2 3 4 5 6 7

РПЛ – Х Х Х Х Х 4 Х

1) Исполнение реле по роду тока цепи управления:

1 – с управлением на переменном токе.

2) Количество замыкающих контактов.

3) Количество размыкающих контактов.

4) М – исполнение реле со степенью защиты ІР20 и с креплением на стандартные рейки.

Отсутствие буквы означает реле со степенью защиты ІР00 и винтовым креплением.

5) Климатическое исполнение 0, 0*, ОМ по ГОСТ 15150-69.

6) Категория размещения по ГОСТ 15150 – 69.

7) Исполнение по коммутационной износостойкости в режиме нормальных

коммутаций:

А - 3х106 циклов

Б – 1.6х106 циклов.

Таблица 6.3 Технические характеристики промежуточных реле

6.3 Выбор реле времени

Реле времени предназначены для передачи команд из одной электрической цепи в другую с определенными, предварительно установленными выдержками времени.

Произведем выбор реле времени КТ1. Согласно схеме, реле должно иметь 1 замыкающий контакт с выдержкой времени на замыкание 10 секунд. Выбираем реле с минимальным количеством контактов РПЛ-122МУ2А, в качестве элемента с выдержкой времени дополнительно выбираем приставку ПВЛ-11МУ4А (0,1 – 30 с) с 1-м размыкающим и 1-м замыкающим контактом.

Структурное обозначение пневмоприставок с выдержкой времени

Серия 1 2 3 4 5 6

ПВЛ – Х Х Х Х 4 Х

1) Условное обозначение исполнения пневмоприставки:

1 – выдержка времени при вкл;

2 – выдержка времени при откл.

2) Условное обозначение диапазона выдержки времени:

1 – от 0.1 до 30 с; 2 – от 10 до 180 с;

3 – от 0.1 до 15 с; 4 – от 10 до 100 с.

3) М – исполнение приставки со степенью защиты ІР20, отсутствие буквы означает приставку со степенью защиты IP00.

4) Климатическое исполнение 0,ОМ по ГОСТ 15150-69.

5) Категория размещения по ГОСТ 15150-69.

6) Исполнение по коммутационной износостойкости в режиме нормальных коммутаций:

А - 3 х 106 циклов,

Б – 1.6х106 циклов.

Таблиц 6.4. Технические характеристики реле времени

6.4 Выбор аппаратов ручного управления

К аппаратам управления относятся кнопки управления, выключатели, переключатели, конечные и путевые выключатели. Выбор производится:

·                   По номинальному напряжению сети:

. (6.3)

·                   По длительному расчетному току цепи:

, (6.4)

. (6.5)

Длительный расчетный ток цепи:

, (6.6)

где S – наибольшая суммарная мощность, потребляемая аппаратами при одновременной работе.

, (6.7)

где – мощность потребляемая каждым отдельным аппаратом во включенном состоянии.

В данной схеме фрикционного пресса напряжение в цепях управления составляет 110 В., максимальное количество одновременно включенных аппаратов – 1 магнитный пускатель 4-ой величины и 3 промежуточных реле. Согласно справочным данным магнитные пускатели 4-ой величины в рабочем состоянии потребляет 20 ВА, а промежуточные реле 8 ВА. Определяем по формуле (6.6) длительный расчетный ток:

Страницы: 1, 2