Помощь студентам в учебе
Модернизация электропривода главного движения обрабатывающего центра ИР-500
|
АННОТАЦИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИ
1.1 Преобразователи частоты и электроприводы серии ЭПВ 7
1.2 11реобразователь частоты Profi Master 11
1.3 Серия преобразователей частоты VDF-C от Delta Electronics 12
Выводы по разделу одни 13
2 ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ
2.1 Обрабатывающий центр ИР-500. Общие сведения, характеристики... 17
2.2 1 Остановка задачи . 24
2.3 Определение мощности электродвигателя 26
2.4 Проверка выбранного двигателя по перегрузочной способности
привода 27
2.5 Динамический расчет привода... 28
Выводы по разделу два 29
3 СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
3.1 Выбор варианта СУЭП с частотЕшм регулированием 30
3.2 Синтез структурной схемы частотного регулятора скорости 33
3.3 Разработка функциональной схемы 37
3.4 Выбор хост-контроллера 39
3.5 Выбор вспомогательных микропроцессорных средств 43
3.6 Выбор датчиков скорости, тока, температуры и напряжения 45
3.7 Выбор частотного преобразователя 52
3.8 Разработка принципиальной схемы 55
3.9 Выбор защитной аппаратуры 69
3.10 Исследование переходных процессов 70
3.11 Разработка системы диагностики и защиты 75
Выводы по разделу три 78
4 OPI Al 1ИЗА11ИО11НО-ЭКО1ЮМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
4.1 Исходные данные для расчета экономического эффекта от
модернизации 79
4.2 Расчет затрат на проведение модернизации 82
4.3 Расчет экономического эффекта от проведения модернизации 84
Выводы по разделу четыре 92
5 БЕЗО! 1АСНОСТБ ЖИ311ЕДЕЯТЕЛЫ1ОСТИ
5.1 Общие сведения 93
5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов 93
5.3 Расчет защитного заземления 94
5.4 Экологическая безопасность 99
Выводы по разделу пять 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИ
1.1 Преобразователи частоты и электроприводы серии ЭПВ 7
1.2 11реобразователь частоты Profi Master 11
1.3 Серия преобразователей частоты VDF-C от Delta Electronics 12
Выводы по разделу одни 13
2 ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ
2.1 Обрабатывающий центр ИР-500. Общие сведения, характеристики... 17
2.2 1 Остановка задачи . 24
2.3 Определение мощности электродвигателя 26
2.4 Проверка выбранного двигателя по перегрузочной способности
привода 27
2.5 Динамический расчет привода... 28
Выводы по разделу два 29
3 СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
3.1 Выбор варианта СУЭП с частотЕшм регулированием 30
3.2 Синтез структурной схемы частотного регулятора скорости 33
3.3 Разработка функциональной схемы 37
3.4 Выбор хост-контроллера 39
3.5 Выбор вспомогательных микропроцессорных средств 43
3.6 Выбор датчиков скорости, тока, температуры и напряжения 45
3.7 Выбор частотного преобразователя 52
3.8 Разработка принципиальной схемы 55
3.9 Выбор защитной аппаратуры 69
3.10 Исследование переходных процессов 70
3.11 Разработка системы диагностики и защиты 75
Выводы по разделу три 78
4 OPI Al 1ИЗА11ИО11НО-ЭКО1ЮМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
4.1 Исходные данные для расчета экономического эффекта от
модернизации 79
4.2 Расчет затрат на проведение модернизации 82
4.3 Расчет экономического эффекта от проведения модернизации 84
Выводы по разделу четыре 92
5 БЕЗО! 1АСНОСТБ ЖИ311ЕДЕЯТЕЛЫ1ОСТИ
5.1 Общие сведения 93
5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов 93
5.3 Расчет защитного заземления 94
5.4 Экологическая безопасность 99
Выводы по разделу пять 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101
В условиях жёсткой конкуренции и постоянно повышающихся технических требований к
изготавливаемой продукции, в отечественной промышленности чётко прослеживается тенденция по обновлению станочного оборудования с ЧПУ. Для старого оборудования проводится комплекс работ по модернизации. Модернизация станков с ЧПУ может включать в себя и, как правило, включает оснащение модернизируемого оборудования новейшими системами ЧПУ, приводами, шпиндельными узлами, гидравликой. Затраты такой модернизации составляют около 50% от стоимости нового станка, при обеспечении тех же функциональных и технологических возможностей. При этом, модернизированное оборудование отвечает требованиям технологии на ближайшие 10- 12 лет.
Основные направления модернизации станков с ЧПУ:
а) доведение технических параметров до соответствия на ближайшие 10 лет требованиям современной технологии обработки;
б) создание типовых проектов модернизации станков;
в) оснащение станков современными комплектными системами управления (КСУ) и другими узлами;
г) оценка состояния металлорежущего оборудования;
д) увеличение количества управляемых координат
е) замена, в случае необходимости, механических узлов.
В настоящий момент обязательным пунктом в работах по модернизации присутствует замена системы ЧПУ, приводов, электродвигателей и других устройств электроавтоматики. В комплексе, перечисленный набор принято называть комплектными системами управления (КСУ) металлорежущим оборудованием. Разработанные КСУ предназначены для использования при модернизации существующих станков. Кроме того, разработанные КСУ могут быть применены для управления вновь разрабатываемыми станками, в том числе и с новыми принципами конструирования и использования нетрадиционных принципов компоновки.
Разработанные КСУ предназначены для установки на фрезерные, сверлильнорасточные, токарные, токарно-фрезерно-сверлильные. в том числе с револьверными головками, электроэрозионные и другие виды станков с ЧПУ.В настоящее время в большинстве регулируемых приводов применяются двигатели постоянного тока с питанием от тиристорного преобразователя частоты. Замыкание обратной связью позволяет обеспечить точное поддержание скорости при переменной нагрузке, что желательно или необходимо для получения требуемого качества технологических процессов. Однако двигатели постоянного тока сложны в эксплуатации и обслуживании, из-за наличия коллектора их за грудиительно применять в запыленных помещениях и взрыво небезопасной среде.
Регулируемые привода с асинхронными двигателями позволяют снизить эксплуатационные затраты, повысить перегрузочную способность, надежность и снизить требования к среде эксплуатации.
изготавливаемой продукции, в отечественной промышленности чётко прослеживается тенденция по обновлению станочного оборудования с ЧПУ. Для старого оборудования проводится комплекс работ по модернизации. Модернизация станков с ЧПУ может включать в себя и, как правило, включает оснащение модернизируемого оборудования новейшими системами ЧПУ, приводами, шпиндельными узлами, гидравликой. Затраты такой модернизации составляют около 50% от стоимости нового станка, при обеспечении тех же функциональных и технологических возможностей. При этом, модернизированное оборудование отвечает требованиям технологии на ближайшие 10- 12 лет.
Основные направления модернизации станков с ЧПУ:
а) доведение технических параметров до соответствия на ближайшие 10 лет требованиям современной технологии обработки;
б) создание типовых проектов модернизации станков;
в) оснащение станков современными комплектными системами управления (КСУ) и другими узлами;
г) оценка состояния металлорежущего оборудования;
д) увеличение количества управляемых координат
е) замена, в случае необходимости, механических узлов.
В настоящий момент обязательным пунктом в работах по модернизации присутствует замена системы ЧПУ, приводов, электродвигателей и других устройств электроавтоматики. В комплексе, перечисленный набор принято называть комплектными системами управления (КСУ) металлорежущим оборудованием. Разработанные КСУ предназначены для использования при модернизации существующих станков. Кроме того, разработанные КСУ могут быть применены для управления вновь разрабатываемыми станками, в том числе и с новыми принципами конструирования и использования нетрадиционных принципов компоновки.
Разработанные КСУ предназначены для установки на фрезерные, сверлильнорасточные, токарные, токарно-фрезерно-сверлильные. в том числе с револьверными головками, электроэрозионные и другие виды станков с ЧПУ.В настоящее время в большинстве регулируемых приводов применяются двигатели постоянного тока с питанием от тиристорного преобразователя частоты. Замыкание обратной связью позволяет обеспечить точное поддержание скорости при переменной нагрузке, что желательно или необходимо для получения требуемого качества технологических процессов. Однако двигатели постоянного тока сложны в эксплуатации и обслуживании, из-за наличия коллектора их за грудиительно применять в запыленных помещениях и взрыво небезопасной среде.
Регулируемые привода с асинхронными двигателями позволяют снизить эксплуатационные затраты, повысить перегрузочную способность, надежность и снизить требования к среде эксплуатации.
В представленной работе была предложена модернизация обрабатывающего центра ИР-500. Выбран вариант замены существующего электропривода на современный. Отечественные преобразователи серий ЭПВ и ProfiMaster обладают идентичным рядом функциональных возможностей, а главное, адаптированы к особенностям российской промышленной сети.
Сравнив варианты электроприводов пришли к выбору преобразователей серии ЭПВ по следующим причинам:
а) более широкий выбор мощностей
б) возможность автоматической настройки регулятора по измеренным параметрам подключенного двигателя;
в) расширенный набор возможностей программирования;
г) режим «самоподхвата» н режим «плохой» сети;
д) более высока перегрузочная способность.
Рассмотрены варианты систем управления электроприводами, после чего была выбрана система векторною управления по принципу постоянства U/f с датчиками скорости и тока в качестве звена обратной связи.
Па основании системы уравнений составлена структурная схема электропривода, содержащая технологический регулятор, частотный преобразователь, блока частотного токоограничения, блоков вычисления параметров электродвигателя, табличного преобразователя напряжения и преобразователей координат.
Спроектирована функциональная схема. В качестве хост-контроллера выбран 5ТМ32вспомогатсльного контроллера — ATmega8. Для обеспечения обратной связи выбраны датчик скорости — энколер ЛИР-158, датчики тока на эффекте Холла ДТХ-150, датчики температуры DS 18В20.
Спроектирована принципиальная схема системы управления электроприводом, состоящая из силовой части — преобразователя частоты и блоков питания, микропроцессорной части и датчиковой системы.
Произведен расчет постоянных времени статора и ротора двигателя. После настройки технологического регулятора на оптимум, по математической модели проведено исследование динамики электропривода.
Разработана аппаратно-программная система диагностики для реализации защит привода.
Проект модернизации является экономически целесообразным, так как полученный экономический эффект положительный и составляет 882 209,02 руб./год.
В разделе «безопасность жизнедеятельности» отражены вопросы общего характера металлообработки на обрабатывающем центре, произведен анализ факторов действующих на оператора центра, произведен расчет защитного заземления, отражены вопросы экологической безопасности и гражданской обороны
Сравнив варианты электроприводов пришли к выбору преобразователей серии ЭПВ по следующим причинам:
а) более широкий выбор мощностей
б) возможность автоматической настройки регулятора по измеренным параметрам подключенного двигателя;
в) расширенный набор возможностей программирования;
г) режим «самоподхвата» н режим «плохой» сети;
д) более высока перегрузочная способность.
Рассмотрены варианты систем управления электроприводами, после чего была выбрана система векторною управления по принципу постоянства U/f с датчиками скорости и тока в качестве звена обратной связи.
Па основании системы уравнений составлена структурная схема электропривода, содержащая технологический регулятор, частотный преобразователь, блока частотного токоограничения, блоков вычисления параметров электродвигателя, табличного преобразователя напряжения и преобразователей координат.
Спроектирована функциональная схема. В качестве хост-контроллера выбран 5ТМ32вспомогатсльного контроллера — ATmega8. Для обеспечения обратной связи выбраны датчик скорости — энколер ЛИР-158, датчики тока на эффекте Холла ДТХ-150, датчики температуры DS 18В20.
Спроектирована принципиальная схема системы управления электроприводом, состоящая из силовой части — преобразователя частоты и блоков питания, микропроцессорной части и датчиковой системы.
Произведен расчет постоянных времени статора и ротора двигателя. После настройки технологического регулятора на оптимум, по математической модели проведено исследование динамики электропривода.
Разработана аппаратно-программная система диагностики для реализации защит привода.
Проект модернизации является экономически целесообразным, так как полученный экономический эффект положительный и составляет 882 209,02 руб./год.
В разделе «безопасность жизнедеятельности» отражены вопросы общего характера металлообработки на обрабатывающем центре, произведен анализ факторов действующих на оператора центра, произведен расчет защитного заземления, отражены вопросы экологической безопасности и гражданской обороны