книги из ГПНТБ / Комаров, А. Ф. Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих станков

А. Ф. Комаров

Наладка и эксплуатация электро­

оборудования

металлорежущих

станков

«МАШИНОСТРОЕНИЕ» • 1974

6П 4.6.08_______________________ _

УДУ (621.9.06£:Ф21 .eiSjniga^ 004.lj

W- 32202

Комаров А. Ф.

К 63 Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих станков. М., «Машиностроение», 1975.

384с. с ил.

Вкниге рассмотрены принципы построения, а также особенности эксплуатации и наладки основных элементов электрооборудования современных металлорежущих станков. Описаны наиболее распро­ страненные принципиальные электрические схемы; приведены сведения по эксплуатации и наладке с учетом требований техники безопасности;

даны рекомендации по устранению часто встречающихся неисправно­ стей в электрических схемах металлорежущих станков.

Книга предназначена для электромонтеров, наладчиков и мастеров, занимающихся эксплуатацией, ремонтом н наладкой электрооборудо­ вания станков.

К 038 (01)-74

Редактор канд. техн. наук А. М. Мейстель Рецензент лауреат Государственной премии Э. И. Минскер

© Издательство «Машиностроение», 1974 г,

ВВЕДЕНИЕ

Пятилетним планом развития народного хозяйства нашей страны предусматривается: довести производство металлорежущих станков в 1975 г. до 230—250 тыс. штук; Обеспечить опережающий рост производства металлооб­ рабатывающих станков с числовым программным управ­ лением; расширить выпуск станков высокой и особо высокой точности; освоить производство агрегатированных комплексов общепромышленных приборов и средств автоматизации с повышенными эксплуатационными пока'' зателями и повышенной надежности.

Металлорежущие .станки предназначены для изгото­ вления деталей путем механической обработки заготовок режущим инструментом. Согласно классификации экспе­ риментального научно-исследовательского института ме­ таллорежущих станков (ЭНИМС), металлорежущие станки, серийно выпускаемые в Советском Союзе, подраз­ деляются на девять групп: 1) токарные; 2) сверлильные и расточные; 3) шлифовальные и полировальные; 4) ком­ бинированные; 5) зубо- и резьбообрабатывающие; 6) фре­ зерные; 7) строгальные; 8) разрезные; 9) разные.

Зная эту классификацию, можно по обозначению модели станка определить, к какой из групп он относится, например: 1К62 — к токарной группе, 2Н125 к группе сверлильных и расточных станков, ЗГ71 — к шлифоваль­ ной и т. д.

Независимо от относительного перемещения инстру­ мента и детали можно выделить два основных движения: главное и подачи. Помимо этих основных движений в станке могут быть выделены также другие виды движе­ ния, в том числе, позиционное. Позиционным движением называется перемещение рабочего органа станка в проме­ жутке времени между операциями обработки, в процессе которого осуществляется взаимная координация инстру­ мента и детали в целях последующей обработки.

3

В станках есть такие устройства, в которых осуще­ ствляются движения, имеющие вспомогательный харак­ тер, например, в зажимных приспособлениях, загрузоч­ ных устройствах и т. д.

Устройства, предназначенные для осуществления всех вышеописанных движений, называются приводами. Их подразделяют на четыре группы: главного движения, подачи, позиционные и вспомогательные. Каждый привод состоит из электродвигателя и кинематической цепи: редукторы, вариаторы, ременные и цепные передачи, муфты и т. п. Электрогидравлические приводы включают в себя также различные элементы гндрооборудования (в книге электрогидравлические системы не рассмот­ рены).

Электродвигатели и муфты с электрическим управле­ нием подключены к системам управления электроприво­ дом. Взаимодействие рабочих органов в современных станках автоматизировано с помощью различных дат­ чиков обратной связи. Системы управления электропри­ водом и системами автоматического электропривода обычно дополняются вспомогательными элементами, слу­ жащими для защиты устройств станка от перегрузки, электродвигателей от перегрева, рабочего от травмы и т. д.

Современные металлорежущие станки характеризуются высокой степенью автоматизации, большим числом вклю­ чений аппаратов управления, частыми реверсами электри­ ческих двигателей. В большинстве случаев они работают в напряженных режимах и при этом должны обеспечи­ вать высокую стабильность и надежность. Поэтому совре­ менные станки требуют высокой квалификации обслужи­ вающего персонала.

Обслуживание современного станка требует от рабо- чего-станочника знания принципа действия основных узлов электрооборудования, а от рабочего-электрика — знания функционального назначения всех элементов станка и особенностей технологического процесса обра­ ботки.

Для улучшения эксплуатации электрооборудования станков на большинстве крупных и средних предприятий созданы и успешно работают электротехнические лабора­ тории при отделах главного механика и главного энерге­ тика. Одной из основных задач таких лабораторий яв­ ляется наладка электрической части металлорежущих

4

станков и другого технологического оборудования. Однако наладочные работы, выполняемые лабораториями, должны дополняться грамотным обслуживанием станка цеховыми электриками, что требует их участия в наладочных работах, выполняемых лабораториями по конкретным станкам.

Под наладкой электрооборудования понимают процесс восстановления первоначальных или настройка необхо­ димых характеристик электрических машин, аппаратов и схем автоматического регулирования.

Различают три вида наладки электрооборудования: первичную — перед контрольным испытанием и сдачей станка на заводе-изготовителе; контрольную — перед сда­ чей станка в постоянную эксплуатацию; вторичную — после планового ремонта или после какого-либо наруше­ ния нормальной работы в процессе эксплуатации.

Основное внимание в книге уделено рассмотрению двух последних видов наладки. Условные графические обозначения элементов электрических схем приведены в приложении.

Рассмотрение вопросов наладки и эксплуатации элек­ трооборудования металлорежущих станков связано с не­ обходимостью преодоления двух основных трудностей. Первая из них заключается в том, что работа наладчика невозможна без знания конструкции и принципа действия всех элементов схем электрооборудования — аппаратов, машин и т. д. Вторая трудность вызвана постоянной сменой станочного парка, а также непрерывным изме­ нением элементов электрических схем станков — модели и типы применяемых аппаратов и машин меняются при­ мерно каждые 10 лет. Даже в пределах одной модели станка можно заметить результаты этого естественного процесса: в первых выпусках модели применены одни аппараты и схемные решения, тогда как в последних выпусках той же модели используются другие элементы электрооборудования; схемы, разумеется, также пре­ терпевают изменения.

Ко всему этому эксплуатационник и наладчик должны быть подготовлены. Вот почему в книге описанию кон­ кретных схем электрооборудования предшествует подроб­ ное рассмотрение элементов электросхем, причем широ­ кой номенклатуры. Рассмотрены машины и аппараты, находящиеся в настоящее время в эксплуатации, но значительное внимание уделено также элементам схем,

5

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ, ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ

ИЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МУФТЫ

1.Асинхронные короткозамкнутые двигатели

Асинхронные короткозамкнутые двигатели получили ши­ рокое распространение в металлорежущих станках бла­ годаря ряду преимуществ перед двигателями постоянного тока: меньшей стоимости, простоте и удобству в эксплуа­

тации.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя заключается в следующем. При включении обмоток ста­ тора на напряжение сети по ним протекает ток, который создает вращающееся магнитное поле. Его магнитный поток пересекает обмотку ротора, выполненную в виде беличьего колеса, и наводит в ней электродвижущую силу (э. д. с.). Но так как обмотка ротора короткозамкну­ тая, по ней начинает протекать ток, создающий магнитное поле ротора. При взаимодействии магнитных полей ста­ тора и ротора создается момент, вращающий ротор в на­ правлении вращения магнитного поля статора, однако частота вращения ротора несколько меньше частоты вра­ щения магнитного поля статора, называемой синхронной. Ротор как бы проскальзывает относительно магнитного поля статора. Отставание частоты вращения ротора от синхронного характеризуется скольжением

где пс — синхронная частота вращения в об/мин; пр — частота вращения ротора в об/мин. Скольжение обычно выражается в процентах и для асинхронных двигателей нормального исполнения составляет при номинальном режиме 1—6%.

При увеличении нагрузки на валу двигателя в первый момент времени ротор замедляется, скольжение возра­ стает, магнитное поле статора чаще пересекает обмотку ротора, сила тока в обмотке ротора увеличивается, магнит­

7

ный поток двигателя уменьшается. Однако уменьшение магнитного потока вызывает уменьшение э. д. с., наводи­ мой в обмотке статора. С уменьшением этой э. д. с. уве­ личивается сила тока статора, величина которого ограни­ чивается э. д. с. статора, а это вызывает увеличение ма­ гнитного потока двигателя до его прежней величины. Таким образом, магнитный поток двигателя при измене­ нии нагрузки практически остается неизменным за счет изменения токов в обмотках ротора и статора. При чрез­ мерно большой нагрузке токи в обмотках статора и ротора могут повысить допустимые значения, и обмотки двига­ теля сгорят.

Нагрузка на валу двигателя называется статическим моментом. При работе двигателя в установившемся режиме статический момент уравновешен моментом, развиваемым двигателем. Величина этого момента определяется произ­ ведением силы на плечо (рис. 1).

Пример. Двигатель поднимает гирю массой 5 кг с по­ мощью шкива, имеющего радиус 10 см. Если гиря подни­ мается с постоянной скоростью, значит имеет место уста­

Поскольку режим работы установившийся, двигатель­ ный момент равен статическому

Л4Д= М С= 0,5 кгс-м.

Мощность, развиваемая двигателем, в кВт

8

s

Рис. 2. Механические характеристики асинхронных двигателей (вели­ чины моментов и токов даны в долях от номинального значения):

а — обычного исполнения; б — с повышенным пусковым моментом; в — с по* вышенным скольжением; г — с ферромагнитным ротором, т. е. для двигателя, у которого вместо ротора вставлен стальной монолитный цилиндр; д — зави­ симость тока статора от нагрузки

механических характеристик, которые показаны на рис. 2 для различных двигателей. Зависимость силы тока статора от нагрузки имеет у всех двигателей примерно одинако­ вый характер. При неподвижном роторе ток статора велик. Именно с неподвижного состояния начинается разгон дви­ гателя при каждом пуске.

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором сопровождается скачком тока от нулевого зна­ чения до некоторой величины, называемой пусковым то­ ком. Величина пускового тока достигает 4—8-кратного значения номинального тока двигателя. Это объясняется тем, что в момент пуска вращающееся магнитное поле статора индуктирует в неподвижном роторе э. д. с. зна­ чительной величины, а полное сопротивление обмотки ротора в этот момент весьма незначительно, так как оно определяется только активным сопротивлением обмотки.

При включении двигателя на его валу появляется вра­ щающий или пусковой момент, значение которого при­

9