ВСТУП

В наш час на багатьох підприємствах свердлильні верстати є важливим обладнанням в технологічному процесі. Свердлильні верстати призначені для свердління глухих і наскрізних отворів, розсвердлювання, зенкування, розгортання, розточування і нарізування різьби.

Свердлувальні верстати поділяється на вертикально-свердлувальні настільні і колонні, радіально-свердлувалні, центруючи та багато шпинделеві.

Також з розвитком новітніх технологій почали з’являтися свердлильні верстати з числовим програмним управлінням, де переміщення задаються програмою послідовних команд.

Метою мого курсового проекту є розробка схеми силової частини та схеми керування свердлильного верстата 2Л53У.

1 Опис та характеристика об’єкта керування

Основою станка являється фундаментальна плита, на якій встановлена колона, на якій змонтований рукав з свердлильною головкою і бочка з поворотним столом.

Свердлильна головка переміщується по рукаву і навколо колони разом з ним. На торці рукава встановлений електродатчик, в якому знаходиться органи керування.

Для освітлення на верстаті встановлена освітлювальна лампа. Для системи охолодження верстата в фундаментальній плиті розташований резервуар для охолоджуючої рідини, яка насосом подається к свердлильній головці.

Електрообладнання верстата розраховане на живлення від трьохфазнлї мережі змінної напруги . Верстат обладнаний трьома електродвигунами.

А- фундаментальна плита;

Б – колона;

В – поворотна гільза;

Г – траверса;

Д – механізм пересування траверса;

Е – шпиндельна бабка;

1 – електродвигун;

2 – коробка швидкостей;

3 – коробка передач;

4 – шпиндель;

D_г - головний рух різання;

D_s – рух подачі.

Рисунок 1 – Загальний вигляд свердлильного верстата.

2 Розробка принципової схеми установи з урахуванням вузлів блокування, сигналізації та захисту

На підставі аналізу опису роботи та характеристики об’єкта керування була розроблена принципова електрична схема керування електровізком з електропідіймачем.

Для підготовки станка до роботи необхідно: дверці електрошкафчика закрити;

включити ввідний вимикач QF1, переконатись що сигнальна лампа HL1 горить;

підйомом ручки командо апарата включити станок, переконатися що сигнальна лампа HL2 загорілась зеленим кольором .

Налагоджуване переміщення столу здійснюється кнопками SB2 і SB3, но попередньо треба віджати бочку.

Для включення прямого обертання шпинделя необхідно рукоятку командо апарата повернуті вліво, для зворотного обертання – праворуч.

Відключення верстата здійснюється кнопкою SB1.

Захист силової мережі електродвигуна шпинделя М2 здійснюється автоматичним вимикачем QF1. Одночасний захист від короткого замикання електродвигуна підйому стола М3, а захист від струму перенавантаження здійснюється за допомогою теплового реле КК.

Автоматичний вимикач QF2 не тільки вмикає і вимикає електродвигун насосу охолодження М1, але й захищає його від короткого замикання і перенавантаження.

Коло керування захищається автоматом QF3, а коло освітлення запобіжником FU1.

Завдяки наявності в схемі кінцевого вимикача SA4, переміщення столу неможливе, доки не буду здійснений віджим.

Верхнє і нижнє положення стола обмежене кінцевими вимикачами SA5 та SA6.

У верстаті присутнє гальмо , кероване електромагнітом YA. При встановленні рукоятки командо апарата в нейтральне положення розмикаються контакти КМ 2.5 и КМ 3.5. відмикається електромагніт і спрацьовує пружинне гальмо.

3 Вибір потужності і вибір виконуючого силового обладнання

На підставі даних завдання зведених в таблицю 1, зробив вибір і розрахунок силового й виконавчого електроустаткування.

Таблиця 1 – Дання завдання для розрахунку головного приводу.

Інтервал часу	Час роботи tp, об/хв	Мс Н м	Встановлена частота n об/хв	Час розгону tрох,с	Час гальмування tг,с	Момент інерції j, кг м2	Момент пуску Мп, Н м
t1	10	12,5	1390	20	20	4,5	22,5
t2	17	7
t3	18	12
t4	9	8
t5	12	10

Привід подачі 0,56; 1370 об/хв.

Насос охолодження 0,125 кВт; 2650 об/хв.

3.1 Для визначення режиму роботи робочої машини будую навантажувальну діаграму, яку зображено на рисунку 2.

Рисунок 2 – Навантажувальна діаграма.

3.2 Так, як двигун працює без зупинок протягом усіх п’яти відрізків часу, але з різними моментами навантаження Мс, то приймаю режим роботи двигуна S1.

3.2.1 Визначаю розрахунковий момент електродвигуна М_роз Н м, по формулі:

М_роз= k_з М_екв (1)

де k_з – коефіцієнт запасу(1,1-1,4) приймаю 1,3

М_екв – еквівалентний момент електродвигуна М_ед, Н м, по формулі:

(2)

де Мс – статичний момент, Нм

t₁ – час роботи двигуна на і – ом інтервалі часу, с

- сума інтервалів часу роботи двигуна, с

3.2.2 Так як швидкість розгону не регулюється,

(3)

То визначаю розрахункову потужність двигуна рад.

(4)

де - швидкість обертання вала двигуна рад.

(5)

Потужність двигуна Р_роз, Вт

3.2.3 Виконую попередній вибір ЕД. За каталогом вибираю найближчий електродвигун за рахунок потужністю та заданою частотою обертання при умовах:

(6)

(7)

Вибираю асинхронний двигун типу 4А90L4У3, для якого Рном= 2,2кВт, n=1425 об/хв. та номінальне ковзання S_ном =2,4%.

Паспортні дані обраного двигуна звів у таблицю 2.

Таблиця 2 – Паспортні дані двигуна типу 4А100SУ3

Тип двигуна	Потужність Рн, кВт	Частота Обертан-ня	Ін, А	ККД	cos	Ін/ Іп	Мпуск/Мном	Ммакс/ Мном	Маховий момент
4А90L4У3	2,2	1425	5,02	80	0,83	6	1,9	2,4	2,24* 10-1

3.3 Перевіряю обраний двигун за умовами пуску.

3.3.1 Знаходжу пусковий момент вибраного електродвигуна за електромагнітними моментом, попередньо визначивши номінальний момент двигуна за формулою:

М_ном=Р_дв/_дв (8)

3.3.1.1 Номінальна частота обертання двигуна, з урахуванням ковзання;

n_едв= n_с(1-s) (9)

n_едв=1425(1-0.005)=1353 об/хв

швидкість обертання двигуна

(10)

3.3.1.2 Пусковий момент визначаємо за формулою:

(11)

3.3.2 Так, як М_дпус більше, М_пус=40 Н*м, то умова вибраного електродвигуна по моменту виконується

3.4 Перевірка обраного електродвигуна за умовами перевантаження. Для цього побудую навантажувальну діаграму вибраного ЕД. За навантажувальною діаграмою робочої машини М_с=f(t), тахограмою _дв= f(t), та діаграмою динамічного моменту М_д= f(t), знайду найбільший еквівалентний момент М_екв

3.4.1 Визначаю динамічні моменти при розгоні М_др, Н*м та при гальмуванні М_дг, Н*м, за формулами:

(12)

(13)

3.4.2 Будую діаграму моментів

Рисунок 2 – Нагрузочна діаграма робочої машини.

3.4.3 З навантажувальної діаграми робочої машини, знаходжу максимальний еквівалентний момент М_ек, Н м

3.4.4 Максимальний момент обраного ЕД знаходжу із його перевантажувальнї здатності , за формулою:

(14)

За умовою перевірки на перевантаження:

(15)

Умова перевірки за перевантажування виконується.

3.5.1 Перевірка теплового стану електродвигуна здійснюється порівнянням наведеного еквівалентного моменту Мек з номінальним моментом Мнд. Двигун приходить по нагріванню, якщо виконується нерівність:

3.5.1 Еквівалентний момент знайду за формулою:

(16)

де - сума квадратів моментів на задніх проміжках часу,Н м

- сума проміжків часу, с

3.6 Визначаю моменти електродвигуна на інтервалах пуску Мп, та гальмування, за формулами:

(17)

(18)

Рисунок 3 – Тахограма.

Рисунок 4 – Діаграма динамічного моменту.

Висновок. Нагрівання двигуна буде не перевищувати допустимий рівень, тому вибраний електродвигун підходить до роботи у проектованому приводі.

3.7 Обираю двигун для швидких переміщень супорта за наступними даними: Рном= 0,56кВт n=1370об/хв.

Обираю двигун типу 4 А71В403, паспортні дані заношу до таблиці 3.

Тип двигуна	Потужність Рн, кВт	Частота Обертан-ня	Ін, А	ККД %	cos	Ін/ Іп	Мпуск/Мном	Ммакс/ Мном	Маховий момент
4А71В403	0,75	1390	2,17	72,0	0,73	4,5	2,0	1,8	57*10-3

3.8 Обираю двигун насосу подачі охолоджуючої рідини за наступними даними: Рном=0,125кВт n=2650об/хв.

Обираю двигун насосу подачі охолоджуючої рідини 4А56А403, паспортні дані заношу до таблиці 4.

Таблиця 4 – Паспортні дані двигуна типу 4А56А403

Тип двигуна	Потужність Рн, кВт	Частота Обертан-ня	Ін, А	ККД %	cos	Ін/ Іп	Мпуск/Мном	Ммакс/ Мном	Маховий момент
4А56А403	0,12	2650	0,44	63,0	0,66	3,5	2,1	1,5	28*10-3