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

станка. Ток к кольцу подводится через контактную щетку 7. Для предотвращения замыкания магнитного потока через диски в радиальном направлении в них выре­ зают отверстия, расположенные по окружности напротив катушки. Муфта работает следующим образом. При по­ даче напряжения на катушку создается магнитное поле, которое, замыкаясь через фрикционные диски, создает усилие, притягивающее нажимной диск 9 к корпусу 3. Фрикционные диски 5 и 9 при этом сцепляются. Два вала соединены между собой за счет того, что диски 8 связаны с входным валом 1 через втулку 2, а диски 9 с выходным валом 12 через поводок 11. После отключения катушки нажимной диск под действием пружинящих фрикционов отталкивается, и валы расцепляются.

В отличие от муфт нормального исполнения у быстро­ действующих муфт фрикционные диски вынесены за пре­ делы магнитной системы, якорь расположен перед фрик­ ционными дисками и весь магнитный поток замыкается через него. Материал магнитопровода имеет малые потери на размагничивание, а катушка муфты допускает форси­ ровку возбуждения. Фрикционные диски быстродейству­ ющих муфт имеют покрытия из металлокерамики, дающей

муфты.

Муфты с контактным токоподводом имеют невысокую надежность из-за наличия скользящего контакта, поэтому в наиболее ответственных приводах используют муфты с неподвижным токоподводом. Такие муфты имеют до­ полнительные воздушные зазоры. Муфты ЭТМ могут быть контактного (рис. 38, а) и бесконтактного (рис. 38, б) исполнения. Муфты первого исполнения состоят из кор­ пуса 1 с катушкой 2 и токоподводящим кольцом 3, пакета фрикционных магнитопроводящих дисков 4, 5, работа­ ющих со смазкой, якоря 6 и общей втулки 7 Внутренние диски 4 расположены на эвольвентных шлицах втулки 7, наружные диски 5 имеют пазы для зацепления с повод­ ком. При подаче напряжения на катушку 2 рабочий ма­ гнитный поток замыкается по контуру Ф, якорь и пакет дисков притягиваются к полюсам корпуса /, и между сжа­ тыми дисками возникает фрикционное сцепление. Момент передается по цепи: втулка — внутренние диски — наруж­ ные диски ■— поводок. Расцепление фрикционного пакета при отключении муфты обеспечивается упругими нар уж-

70

Рис. 38. Электромагнитные муфты ЭТМ

ными дисками с «жесткой» волной. Подвод тока осущест­ вляется с помощью щеткодержателя при окружной ско­ рости не более 20 м/с. Муфты бесконтактного исполне­ ния а отличаются наличием составного магнитопровода, образуемого корпусом 1 и катушкодержателем 2, которые разделены так называемыми балластными зазорами. Катушкодержатель смонтирован неподвижно, при этом исключаются элементы контактного токоподвода, а за счет зазора снижается теплопередача от фрикционных дисков к катушке. Последнее обстоятельство увеличивает надеж­ ность муфты в тяжелых режимах работы.

Кроме электромагнитных сцепных муфт, некоторое распространение в станках получили электромагнитные муфты скольжения и порошковые муфты. Электромагнит­ ная муфта скольжения (рис. 39) состоит из якоря 2 и индуктора 3 с катушкой возбуждения 1. Если вращать индуктор и подать возбуждение на катушку, то возни­ кает магнитный поток, замыкающийся через зубья в ра­ диальном направлении и якорь. Этот поток индуктирует в якоре вихревые токи. При взаимодействии магнитного потока и индуктированных вихревых токов в якоре воз­ никает вращающий момент. Якорь начинает вращаться, однако частота его вращения будет меньше частоты вра­ щения индуктора, точно так же, как и у асинхронных двигателей, ротор отстает от магнитного поля статора. Изменяя ток возбуждения катушки индуктора, можно изменять частоту вращения якоря, т. е. ведомого вала. Электромагнитные муфты скольжения обладают целым рядом недостатков: низким к. п. д. при малых скоростях,

71

малым передаваемым моментом, низкой надежностью при резком изменении нагрузки и значительной инерцион­ ностью.

У электромагнитных порошковых муфт соединение между ведущей и ведомой частями осуществляется за счет увеличения вязкости смесей, заполняющих зазор между поверхностями сцепления муфты при возрастании магнит­ ного потока в этом зазоре. Главным компонентом таких смесей являются ферромагнитные порошки, например карбонильное железо. Для устранения механического разрушения частиц железа из-за сил трения или их сли­ пания добавляются специальные наполнители. Они могут быть жидкими (синтетические жидкости, индустриальные масла) или сыпучими (окиси цинка или магния, кварце­ вый порошок и т. д.). Такие муфты обладают высокой скоростью срабатывания, однако эксплуатационная на­ дежность их недостаточна для широкого применения в станкостроении.

Известно несколько схем включения электромагнит­ ных муфт. Если к муфте не предъявляют повышенных требований с точки зрения быстродействия ее катушку подключают непосредственно к источнику рабочего на­ пряжения. Для ускорения срабатывания электромагнит­ ных муфт применяют различные схемы. Для повышения быстродействия электромагнитных муфт применяют схему, позволяющую в момент включения подать повышенное напряжение на катушку муфты (рис. 40, а). В рабочем ре­ жиме конденсатор С заряжен, на резисторе R создается падение напряжения, и к катушке прикладывается но­

Рис. 39. Электромагнитная муфта скольже­ ния

Рис. 40. Схемы включения электромагнит­ ных муфт

72

Катушки электромагнитных муфт обладают значитель­ ной индуктивностью, поэтому для улучшения условий работы контактов реле, командоаппаратов, переключа­

объеме: внешний осмотр; измерение сопротивления ка­ тушки постоянному току; измерение сопротивлений изо­ ляции катушки и листов магнитопровода; снятие меха­ нической характеристики и регулировка на месте уста­

новки.

При внешнем осмотре проверяют состояние магнитной системы, катушки и ее выводов, нет ли короткозамкну­ того витка (у электромагнитов переменного тока), нема­ гнитной прокладки (у электромагнитов постоянного тока), проверяют легкость перемещения якоря, надежность его плотного прилегания к сердечнику магнитной системы. Последнее обстоятельство является очень важным, осо­ бенно для электромагнитов переменного тока. Известно, что индуктивность катушки, незначительна, если якорь находится в исходном положении и ток в катушке дости­ гает величины, опасной для катушки и контактов пу­ скателя. По мере втягивания якоря индуктивность ка­ тушки увеличивается и ток уменьшается. В момент пол­ ного втягивания якоря ток становится минимальным. Однако, если якорь остановился по какой-либо причине в промежуточном положении, то величина тока в катушке может оказаться значительной и катушка сгорит.

Сопротивление катушки постоянному току измеряют теми же приборами, что и для других электрических аппа­ ратов и машин. Индуктивность катушек электромагнитов переменного тока может быть измерена непосредственно с помощью моста RLC или косвенным методом с помощью амперметра и вольтметра переменного тока. При этом величина индуктивности катушки в Гн

_ y i

73

Сопротивление изоляции катушек электромагнитов R a:i измеряют совместно с цепями управления и другими электрически связанными аппаратами. Величина Rm должна быть не менее 0,5 МОм. Сопротивление изоляции листов магнитопровода от стяжных шпилек проверяют мегомметром на 500 В. Величина сопротивления изоля­ ции не нормируется.

Для правильной настройки наиболее ответственных электромагнитов целесообразно снимать эксперименталь­ ные кривые втягивающего и противодействующего уси­ лий в зависимости от величины зазора. Делается это сле­ дующим образом: снимают противодействующую пру­ жину, с помощью реостата устанавливают некоторый ток в катушке электромагнита, затем, помещая между яко­ рем и сердечником немагнитные прокладки определенной толщины, измеряют с помощью динамометра усилие, втягивающее якорь. На основании показаний опыта строят кривую электромагнитного усилия в зависимости от величины зазора. Противодействующее усилие сни­

рить биение контактных колец, нажатие контактных щеток, величину тока в катушке при установившемся режиме. Для электромагнитных муфт ЭМТ величина биения контактного кольца не должна превышать 0,02 мм для муфт 5—12 габарита и 0,03 мм для муфт 13—15 габарита. Значения номинальных токов, потреб­ ляемых катушками муфт ЭМТ, приведены в табл. 10.

Силу нажатия контактных щеток проверить очень трудно, поэтому контролируют величину переходного сопротивления R n между щеткой и кольцом при различ­ ных положениях контактного кольца. Среднее значение

74

АППАРАТЫ И УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ, ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ

Для управления электроприводами металлорежущих стан­ ков используют электрические аппараты различных кон­ струкций и принципов действия. При ручном управлении применяют простейшие аппараты — выключатели и пе­ реключатели, пусковые и регулирующие реостаты. При автоматическом управлении — релейно-контактную аппа­ ратуру, контакторы, магнитные пускатели, конечные и путевые выключатели, различные реле (промежуточные, токовые, контроля скорости, времени и др.).

В автоматизированных станках применяют различ­ ные датчики. Схемы автоматики в настоящее время строят на бесконтактных приборах и элементах. Высшая сту­ пень автоматизации — программное управление металло­ режущими станками — основана на применении спе­ циальных устройств для записи, считывания и обра­ ботки сигналов программы.

1. Предохранители

Простейшими аппаратами, обеспечивающими защиту элек­ трических цепей и электродвигателей от короткого замы­ кания, являются предохранители с плавкой вставкой. Принцип работы предохранителей с плавкой вставкой основан на тепловом действии электрического тока, про­ текающего по проводнику.

Из основ электротехники известно, что количество тепла, выделяющегося в проводнике, прямо пропор­ ционально квадрату тока, протекающего по проводнику, и сопротивлению проводника. Таким образом, если в опре­ деленном месте электрической цепи поставить проводник меньшего сечения, то при увеличении тока этот проводник, называемый плавкой вставкой, будет нагреваться силь­ нее, чем другие участки цепи, и при некотором значении тока расплавится и прервет цепь. Очевидно, что чем

76

больше ток, протекающий по цепи, тем быстрее перегорит

плавкая вставка.

Для защиты электрооборудования металлорежущих станков широко применяют пробочные предохранители ПРС, ПЦУ-4 и трубчатые ПР-2. Конструкция предохра­ нителей ПРС приведена на рис. 41. Плавкая вставка пре­ дохранителя 4 помещена в фарфоровый корпус 3, запол­ ненный внутри кварцевым песком. Один конец защища­ емой цепи подводится к винту 7, соединенному через металлическую гильзу 5 с контактом съемной головки 2, а другой конец цепи через винт 8 связан с контактным винтом 6. Предохранитель имеет индикатор «перегора­ ния» глазок 1. При срабатывании плавкой вставки осво­ бождается специальная пружина и выбрасывает глазок. Предохранитель перезаряжают путем замены старого фарфорового цилиндра новым.

Основной характеристикой предохранителя является его ампер-секундная характеристика, т. е. зависимость времени срабатывания плавкой вставки от кратности тока нагрузки по отношению к номинальному току плавкой

вставки /ср = / (Z11)- Так как ток срабатывания предо­

хранителя зависит от многих факторов (температуры окружающей среды, состояния контактных соединений плавкой вставки и т. д.), то характеристика имеет вид заштрихованной полосы, называемой зоной разброса (рис. 42). Для надежной защиты электрооборудования

77

от токов короткого замыкания необходимо, чтобы защит­ ная характеристика предохранителя располагалась не­ сколько ниже защитной характеристики оборудования.

Промышленность выпускает разнообразные плавкие вставки к предохранителям. На рабочем месте электро­ монтера или наладчика должен быть необходимый ком­ плект калиброванных плавких вставок. При их отсутствии можно выбрать плавкую вставку по следующей методике. Определяют номинальный ток плавкой вставки по прин­ ципиальной схеме или путем расчета:

а) для отдельного асинхронного короткозамкнутого

при легком пуске к = 5, а при частых включениях и тя­

и номинальными токами для двигателя с наибольшей мощностью.

Если возможен одновременный запуск нескольких двигателей, то в формулу подставляют сумму величин пусковых токов. Номинальный ток плавкой вставки при­ нимается равным наибольшему значению, определенному

78

После определения номинального тока плавкой вставки, пользуясь табл. 11, выбирают сечение медной проволоки.

Следует помнить, что такими плавкими вставками можно пользоваться непродолжительное время. При пер­ вой возможности необходимо заменять их на стандартные.

2. Пакетные выключатели и переключатели

Пакетные выключатели и переключатели предназначены для нечастых выключений (до 50 в час). В схемах металло­ режущих станков их используют для пуска и реверса двигателей, переключения схемы соединений обмоток двигателя со звезды на треугольник, а также для пере­ ключений в цепях управления.

В стайках наиболее широко распространен пакетный выключатель ПВ (рис. 43). Основными частями пакетного выключателя являются пакеты 3, внутри которых распо­ ложены контакты (неподвижный 1 и подвижный 2) и ме­ ханизм, приводимый во вращение через ось 4. Неподвиж­ ный контакт выполнен из латуни. Подвижный контакт насажен на квадратный вал и может вращаться. Губки подвижного контакта упруги, за счет чего создается необ­ ходимое нажатие контактов.

Включение пакетного выключателя осуществляется с помощью приводного механизма, при повороте рукоятки которого заводится пружина, позволяющая произвести необходимое переключение. Конструкция пакетного пе­ реключателя отличается от конструкции пакетного выклю­ чателя расположением неподвижных контактов и формой подвижных контактов. Недостатком пакетных выключа­ телей ПВ является незначительный срок службы из-за малой износоустойчивости контактов и механизма. По­ этому используют в основном пакетно-кулачковые вы­ ключатели ПКВ (рис. 44). Основным элементом выклю­ чателей этого типа являются кулачки, имеющие различ­ ную конфигурацию в зависимости от электрической схемы выключателя. При повороте рукоятки переключателя кулачок 5 поворачивается, ролик 4 под действием пру­ жины 3 перемещается вниз, и контактный мост 2 замыкает неподвижные контакты 1. Во включенном положении необходимое нажатие контактов создается пружиной 3. Высокая, по сравнению с переключателем ПВ, износо­ стойкость выключателя ПКВ достигнута за счет приме-

79