1.2.2 Расчет мощности и выбор приводных электродвигателей

Выбор электродвигателей для электрических приводов производится согласно расчетам, по характеристическим таблицам справочников по следующим параметрам:

- номинальная мощность двигателя;

- скорость вращения двигателя;

- величина и вид питающего напряжения и др;

- по исполнению и климатическим условиям.

Данный станок находиться в закрытом помещении с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе. Исходя из этих условий, выбираем электроприводы со степенью защиты IP20 (оболочка таких аппаратов предохраняет от случайного соприкосновения к токоведущим или подвижным частям, или от проникновения внутрь аппарата посторонних предметов) и климатическими условиями У3(с умеренным климатом). Исполнение двигателей обычно фланцевое.

Продольношлифовальный станок относятся к группе станков с главным вращательным движением.

Мощность на валу главного электродвигателя М1, соответствующая мощности резания, определяется по формуле

, (1)

где Fp – максимальная сила резания, Н;

Fp= 181,6 Н;

Uп – скорость резания, м/с;

Uп= 50 м/с;

– КПД механической передачи;

= 0,84.

Коэффициент механической передачи при максимальной частоте вращения шпинделя равен 1, т.к. двигатель главного привода находится на одном валу со шлифовальным кругом.

Частота вращения ротора рассчитывается исходя из механической передачи и необходимой частоты вращения шпинделя по формуле

(2)

где i_м.п.– коэффициент механической передачи при максимальной

частоте вращения шпинделя;

i_м.п.=1;

n_мах.шп. – максимальная частота вращения шпинделя, об/мин;

n_мах.шп.=1460 об/мин.

Привод главного движения будет осуществляться от асинхронного трехфазного электродвигателя промышленной серии АИР, выполненной для питающего напряжения 380 В. Исходя из таблицы номиналов мощностей выбираем электродвигатель типа АИР132М2У3, его технические характеристики представлены в таблице 2.

Рассчитываем ток электродвигателя главного движения по формуле

, (3)

где Рном – номинальная мощность электродвигателя главного

привода, Вт;

Uсети – номинальное напряжение питающей сети, В;

сosφ – коэффициент мощности;

η – коэффициент полезного действия.

Выбор мощности электродвигателя М6 привода ускоренного перемещения шлифовальной бабки рассчитывается по следующей формуле

, (4)

где Fп – максимальная сила подачи шлифовальной бабки, Н;

Fp= 1272 Н;

Uп – скорость резания, м/с;

Uп= 50 м/с.

Максимальная скорость вращения двигателя вычисляется по формуле

(5)

где i_м.п – коэффициент механической передачи при максимальной

подаче шлифовальной бабки;

i_м.п=25;_.

t – максимальная подача шлифовальной бабки, мм/мин;

t = 450 мм/мин;

t_вш – шаг винта, мм/об;

t_вш = 8 мм/об.

Привод перемещения шлифовальной бабки будет осуществляться от асинхронного трехфазного электродвигателя промышленной серии АИР, выполненной для питающего напряжения 380 В. Исходя из таблицы номиналов мощностей выбираем электродвигатель типа АИР80А4У3, его технические характеристики представлены в таблице 2.

Рассчитываем ток электродвигателя привода перемещения шлифовальной бабки по следующей формуле

(6)

Вспомогательные приводы станка: приводы насосов охлаждения, смазки, гидросистемы и магнитного сепаратора − осуществляются от отдельных асинхронных электродвигателей.

Выбор насоса охлаждающей жидкости М4 осуществляется согласно зависимости механических характеристик охлаждающей жидкости и необходимых параметров ее подачи. Мощность рассчитывается по следующей формуле

= = 0,146 кВт, (7)

где К− коэффициент запаса мощности;

К=58,4;

γ_. − плотность перекачиваемой жидкости, кГ/м³;

γ_. =1000 кГ/м^3­;

Q − производительность насоса, м³/с ;

Q=0,00075 м³/с;

H − напор насоса, м;

H =2 м;

η_пер − КПД передачи;

η_пер = 1;

η_нас − КПД насоса;

η_нас = 0,6.

Согласно рассчитанной мощности выбираем электродвигатель для насоса серии АИР, который рассчитан на мощность 0,15 кВт, частоту вращения 2800 об/мин и напряжение питания 380 В. Исходя из таблицы номиналов мощностей выбираем электродвигатель типа АИР56А2У3, его технические характеристики представлены в таблице 2.

Рассчитываем ток электродвигателя насоса охлаждения по следующей формуле

(8)

Привод насоса гидравлики М2 рассчитывается аналогично и будет осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя промышленной серии АИР с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР132S6У3, его технические характеристики представлены в таблице 2.

Рассчитываем ток электродвигателя насоса гидравлики по следующей формуле

(9)

Привод насоса смазки М3 рассчитывается аналогично и будет осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя промышленной серии АИР с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР56А4У3, его технические характеристики представлены в таблице 2.

Рассчитываем ток электродвигателя насоса смазки по следующей формуле

(10)

Привод барабана магнитного сепаратора М5 рассчитывается аналогично и будет осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя промышленной серии АИР с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР56А4У3, его технические характеристики представлены в таблице 2.

Рассчитываем ток электродвигателя барабана магнитного сепаратора по следующей формуле

(11)

Таблица 2 - Технические характеристики двигателей серии АИР

Обознач. на схеме	Тип электродвигателя	Рн, кВт	no, об/мин	ηн, %	cosφ	Ммах/ Мн	Мп/ Мн	Iп/Iн
М1	АИР132М2	11	1500	88	0,9	2,2	1,6	7,5
М2	АИР132S6	5,5	1000	85	0,8	2,2	2	7
М3	АИР56А4	0,12	1500	63	0,66	2,2	2,3	5
М4	АИР56А2	0,18	3000	68	0,78	2,2	2,2	5
М5	АИР56А4	0,12	1500	63	0,66	2,2	2,3	5
М6	АИР80А4	1,1	1500	75	0,81	2,2	2,2	5,5

1.3 Модернизация схемы электрической принципиальной системы

управления

1.3.1 Обоснование и выбор элементной базы схемы электроавтоматики

В настоящее время в промышленности в качестве элементной базы станка используют релейно-контактные и бесконтактные системы управления, а также программируемые микроконтроллеры.

Наиболее широкое распространение в настоящее время имеют системы управления с жестким алгоритмом работы, выполненные на базе релейно-контактной аппаратуры, включающие в себя промежуточные реле, реле с электромагнитным или электромеханическим фиксатором включенного положения, реле времени и т.д. Каждое из этих устройств имеет возбуждающую катушку и исполнительные контакты.

Недостатками такой системы являются большие габаритные размеры, малое быстродействие, низкая надежность. Относительно низкая надежность обусловлена наличием механически подвижных механизмов.

Диагностика неисправностей релейных аппаратов облегчена наглядностью работы каждого электрического аппарата. Замена реле в случае поломки технологически проста и не требует высококвалифицированных рабочих. Релейно-контактная аппаратура отличается относительно простым устройством, высокой степенью защиты от электрических и магнитных помех. Стоимость проектирования, монтажа, наладки и эксплуатации релейных систем управления зависит от числа использованных реле.

Бесконтактные системы управления базируются на использовании малогабаритных много функциональных логических элементов, выполненных на базе интегральных микросхем. Как и релейно-контакторная система бесконтактная имеет жесткий алгоритм работы, любые изменения алгоритма потребуют замены или внедрения новых логических элементов. Они находят более широкое применение при автоматизации высокопроизводительного оборудования, работающего с очень малыми временами цикла.

К недостаткам бесконтактных систем управления относятся сложность, высокая стоимость проектирования, изготовления и обслуживания, низкая помехозащищенность, не наглядность состояния элементов схемы, низкий уровень электрических сигналов.

Наиболее перспективные направления совершенствования систем управления базируются на внедрении программируемой электронной управляющей вычислительной техникой и ориентируется и ориентируется на использование управляющих вычислительных машин (УВМ).

Особенностью этих систем является их способность к работе в реальном масштабе времени, т.е. в непосредственном взаимодействии с управляемым объектом, который с этой целью подключается у УВМ соответствующими каналами связи. Действие УВМ обеспечивается программой, которая представляет собой набор инструкций, по которой в замкнутой циклической последовательности производятся вычисления уравнений алгоритма работы. В связи с этим УВМ, как всякая программируемая система управления, обладает высокой степенью унификации, а также высокой гибкостью. Любые изменения алгоритма сопряжены лишь с необходимостью корректировки управляющей программы без производства каких либо монтажных работ. УВМ отличается высокой надежностью, возможностью изменения алгоритма, быстродействием и защищенностью от воздействия окружающей среды.

Недостатками является сложность диагностики, которая требует высококвалифицированных кадров.

Исходя, из технических характеристик станка нам не требуется изменение алгоритма работы, следовательно, для реализации системы управления мы применим релейно-контактную схему, которая проста в эксплуатации и обслуживании и не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала.