ГОУ СПО «Кировский Авиационный Техникум»
отчет по лабораторной работе:
«Устройство и принцип работы электроприводов рабочих механизмов металлорежуших станков»
Работу выполнил:
Студент группы ОТ-31:
Ермолаев Илья
Проверил:
Садовников В.А.
2011г.
Цель работы:
1. Изучить назначение, устройство и принцип работы тиристорного электропривода рабочих механизмов металлорежущего станка
2. Изучить механические свойства приводного электродвигателя в двигательном режиме.
Основные элементы электрооборудования, используемые при выполнении лабораторной работы.
1. Двигатель постоянного тока со встроенным тахогенератором.
2. Силовой тиристорный блок.
3. Релейно – контактный коммуникатор изменения направления вращения электродвигателя.
4. Блок питания.
1. Общие сведения:
Электрическое оборудование металлорежущих станков и промышленных роботов, как составная часть гибких производственных модулей, включает в себя большое количество наименования электрического оборудования, объединённых общим понятием – электрический привод.
Электрический привод – это сложная электромеханическая система состоящая из электродвигательного, передаточного, преобразовательного и управляющего устройства. Привод предназначен для привидения в движение исполнительских органов рабочей машины и управления этим движением.
Механизмы главного движения, подачи и вспомогательных перемещений станков имеют разные схемы приводов. Выбор схем приводов, системы электропривода определяется конкретным механизмом и станком в целом. В станках с ЧПУ и промышленных роботах применяться более сложные системы автоматического регулирования и управления, что определено высоким требованием рабочих механизмов к электрическим приводам. Это, в свою очередь, определило широкую номенклатуру типовых комплектных электроприводов для станков с ЧПУ и промышленных роботов.
Тиристорный электропривод – силовая основа современных регулируемых электроприводов станков и промышленных роботов.
В настоящее время используются однофазные и трехфазные комплектные тиристорные электроприводы. Тиристорный преобразователь работающий на нагрузку в виде двигателя постоянного тока состоит из основных частей:
· Системы импульсно-фазового управления
· Силовой части преобразователя
Силовой блок в зависимости от типа привода (тиристорный, диод-тиристорный)
Данная лабораторная установка представляет собой одноконтурную систему управления скоростью электрического двигателя постоянного тока.
Cкорость двигателя определяется:
Об/мин или
Об/мин.
Где:
- среднее значение выпрямленного направления при холостом ходе выпрямителя и полностью открытых тиристорах,
m- число фаз выпрямителя,
- угол открывания тиристоров,
-сопротивление якорной цепи,
, 
– конструктивные коэффициенты электрических машин,
ф – магнитный ток электрического двигателя,
, М – ток якоря и момент электрического двигателя.
Привод главного движения токарного станка.
К20ф3
Подавляющее большинство современных токарно-винторезных станков средних размеров в качестве привода главного движения имеет одно-, реже многоскоростной асинхронный электродвигатель трехфазного тока в сочетании со ступенчатой механической коробкой скоростей. Примером привода с коробкой скоростей, размещенной в шпиндельной бабке, может служить станок мод. 1К62, кинематическая схема которого показана на фиг. I,6, а развертка по валам коробки скоростей — на фиг. I, 7. Коробка скоростей получает движение через клиноременную передачу от односкоростного электродвигателя, расположенного в левой тумбе станины. На валу I размещена двусторонняя фрикционная муфта М1для включения и выключения прямого и обратного вращения шпинделя. Изменение направления вращения вала II происходит вследствие передачи движения через блок паразитных колес (z = 24 и z = 36). Передвижением по валам II и III скользящих (передвижных) блоков Б1 и Б2 валу III сообщается шесть различных прямых скоростей и три обратных, более высоких. Управление блоками Б1 и Б2 осуществляется одной рукояткой 1 (фиг. I, 4), выведенной на лицевую сторону передней бабки. 
Устройство станка.
СбCборочные единицы (узлы) и механизмы токарно-винторезного станка:
1 - передняя бабка, 2 - суппорт, 3 - задняя бабка, 4 - станина, 5 и 9 - тумбы, 6 - фартук, 7 - ходовой винт, 8 - ходовой валик, 10 - коробка подач, 11 - гитары сменных шестерен, 12 — электро-пусковая аппаратура, 13 - коробка скоростей, 14 — шпиндель.
На средних станках производится 70 - 80% общего объема токарных работ. Эти станки предназначены для чистовой и получистовой обработки, а также для нарезания резьб разных типов и характеризуются высокой жесткостью, достаточной мощностью и широким диапазоном частот вращения шпинделя и подач инструмента, что позволяет обрабатывать детали на экономичных режимах с применением современных прогрессивных инструментов из твердых сплавов и сверхтвердых материалов. Средние станки оснащаются различными приспособлениями, расширяющими их технологические возможности, облегчающими труд рабочего и позволяющими повысить качество обработки, и имеют достаточно высокий уровень автоматизации.
Крупные и тяжелые токарные станки применяются в основном в тяжелом и энергетическом машиностроении, а также в других отраслях для обработки валков прокатных станов, железнодорожных колесных пар, роторов турбин и др. Все сборочные единицы (узлы) и механизмы токарно-винторезных станков имеют одинаковое название, назначение и расположение.
Движение от вала III может передаваться на шпиндель по двум кинематическим цепям:
а) при сдвинутом влево двойном (двухвенцовом) блоке Б3 — через повышающую передачу (65: 43) прямо на шпиндель, что дает шесть высших ступеней скорости вращения — от 630 до 2000 об/мин;
б)при сдвинутом вправо блоке Б3 движение передается шпинделю через зубчатый перебор (блок Б4 — вал IV — блок Б5 — вал V), допускающий четыре различных включения с передаточными отношениями 1, 1:4, 1: 4 и 1: 16, два из которых совпадают. Через перебор шпиндель получает три более низких диапазона чисел оборотов (200÷630, 50÷160 и 12,5÷40 об/мин) по шесть ступеней в каждом. Одно число оборотов (630 об/мин) получается и при прямом включении, и через перебор; поэтому привод дает всего 23 различные скорости вращения шпинделя. Управление блоками Б3, Б4 и Б5 осуществляется также одной рукояткой 5 (фиг. I, 4). На валу III установлен тормоз, включение и выключение которого сблокировано с механизмом включения муфты I, 9. Кинематическая схема станка мод. 1А616.
В станке мод. 1А616 (фиг. I, 8) коробка скоростей выполнена в отдельном корпусе, размещенном в левой тумбе (ножке) станины. Выходной вал коробки связан с входным валом шпиндельной бабки клиноременной передачей. Привод такого типа называется разделенным приводом. Он обеспечивает более плавное вращение шпинделя и применяется чаще в точных станках.Коробка скоростей получает движение через клиноременную передачу от отдельного двигателя, установленного на кронштейне с задней стороны левой тумбы станины. Натяжение ремней регулируется перемещением двигателя по плите, на которой он установлен. В результате переключений четырех блоков (фиг. I,9) Б1, Б2, Б3 и Б4 с помощью двух рукояток 1 (фиг. I, 8) выходной вал IV получает 12 различных скоростей вращения. Через клиноременную передачу движение передается на разгруженный шкив шпиндельной бабки, в которую встроен зубчатый перебор с передаточным отношением i = 1: 8. Натяжение ремней производится перемещением в вертикальном направлении коробки скоростей. Движение на шпиндель может передаваться по двум кинематическим цепям:
а) По короткой, непосредственно с вала V шкива при включенной муфте М1 и выключенном переборе Б5, шпиндель получает 12 высоких ступеней скорости вращения (от 90 до 2240 об/мин);
б)через перебор Б5 при выключенной муфте М1 шпиндель получает 12 нижних ступеней скорости вращения (от 11,2 до 280 об/мин). Три скорости при включенном и выключенном переборе совпадают, поэтому привод дает только 21 (вместо 24) ступень скорости вращения шпинделя. Управление перебором Б5 и муфтой М1 сблокировано и осуществляется одной рукояткой 2 (фиг. I, 8). В приводе отсутствует главная, выключающая станок, фрикционная муфта, и включение, реверсирование и торможение шпинделя производятся электродвигателем.
Для бесступенчатого изменения чисел оборотов шпинделя в токарно-винторезных станках средних и малых размеров находят применение фрикционные вариаторы. В приводе главного движения токарно-винторезного станка мод. 1М620 (фиг. I, 10) использован вариатор конструкции ЦНИИТМАШ (системы Светозарова) (В некоторых станках этой модели применялся вариатор с широким ремнем) в сочетании со ступенчатой коробкой скоростей, размещенной в шпиндельной бабке. Такая конструкция привода позволяет бесступенчато изменять числа оборотов шпинделя в пределах 12÷3000 об/мин. С помощью этого вариатора можно плавно, в пределах 750...3000 об/мин, изменять скорость вращения его выходного вала, а за счет переключений блоков Б1, Б2, Б3 получить четыре бесступенчатых диапазона чисел оборотов шпинделя: 12...47, 47...190, 190...750 и 750...3000 об/мин. Вспомогательный двигатель N = 1 квт служит для управления вариатором. Муфтой М<sub>1</sub> и скользящими шестернями Б4 и Б5 производится реверсирование шпинделя. 
В станках меньших размеров бесступенчатый привод может состоять из одного вариатора без переборной ступенчатой коробки скоростей. Тяжелые токарно-винторезные станки изготовляются, как правило, с бесступенчатым приводом скоростей шпинделя, что способствует повышению их производительности. Однако в тяжелых станках применяются не механические вариаторы, а электрические системы бесступенчатого изменения числа оборотов приводного электродвигателя в сочетании со ступенчатой механической коробкой скоростей станка. Система генератор—двигатель для бесступенчатого изменения чисел оборотов шпинделя" I, 11. Система генератор—двигатель для бесступенчатого изменения чисел оборотов шпинделя.</p><p>Наиболее распространенной электрической системой бесступенчатого изменения чисел оборотов в тяжелых станках является система генератор — двигатель (Г—Д), называемая иногда также системой Леонарда (фиг. I, 11). Она состоит из четырех электрических машин: асинхронного двигателя АД, который приводит во вращение генератор постоянного тока Г и маломощный генератор постоянного тока В и электродвигателя постоянного тока Д для привода станка. Скорость электродвигателя Д регулируется изменением сопротивлений R<sub>г</sub> и R<sub>д</sub> в цепях обмоток возбуждения ОВГ — генератора и ОВД — двигателя, питаемых постоянным током от возбудителя В. Диапазон регулирования такой системы может достигать 10—15. Следует иметь в виду, что машины АД и Г должны иметь мощность не меньшую, чем мощность приводного двигателя Д, поэтому затраты на систему Г—Д превышают затраты на один асинхронный двигатель переменного тока в 7—8 раз
Ход работы.
Типовые схемы электроприводов рабочих механизмов МРС 
Блок схема тиристорного преобразователя.
Принципиальная схема тиристорного преобразователя привода главного движения станка ТПК-125М
Структура регулируемого электропривода шпинделя ТПК-125М
Принципиальные схемы силовых блоков тиристорных преобразователей.
Реверсивная 3х фазная нулевая схема
3х фазная мостовая схемавыпрямления
Реверсивная 3х фазная мостовая схема
ВАХ тиристора
1) 
Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлениюприбора — прямое запирание.
2) В точке 1 происходит включение тиристора.
3) Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.
4) Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).
5) В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток Ih.
6) Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.
7) Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.
Пульт управления станка ТПК-125 
- закрепление детали(1-закреплено, 2-не закреплено) 
- подача (включение) 
- свет 
-питание 
- подача(1- понижение, 2-повышене) 
-работа на пониженной подаче
- перемещение по координатам X,Y. 
-револьвер 
- 1)вращение против часовой стрелки 2) вращение по часовой стрелке 
- ручное/автоматическое управление. 
- изменение скорости вращения. 
- кнопка экстренного выключения.
Вывод: Я изучил назначение, устройство и принцип работы тиристорного электропривода рабочих механизмов металлорежущего станка, механические свойства приводного электродвигателя в двигательном режиме.
Компетенции: Общие компетенции - Тирристорный электропривод, системы импульсно-фазового управления, рабочие механизмы МРС. Профессиональные компетенции – принцип включения станка в ручном режиме, устройство пульта управления ТПК-125, смена инструмента на станке с ЧПУ
Технологический словарь
| № | Т.К.С. | Определение | Изучение терминов | Литература | ||
| до | раздел | после | ||||
| Привод | Устройство, приводящее в движение рабочие органы механизмов двигателя, подачи и вспомогательное перемещение. | Электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Электропривод | Электрическое устройство для приведения в движение механизма, или машины, в котором источник механической энергии - электродвигатель | Электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Тиристорный электропривод | Силовая основа современных регулируемых электроприводов станков и промышленных роботов. | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Усилитель | элемент системы управления, предназначенный для усиления входного сигнала до уровня, достаточного для срабатывания исполнительного механизма. | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Синхронный двигатель | Синхронная машина, работающая в режиме двигателя | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Асинхронный двигатель | Асинхронная электрическая машина, работающая в двигательном режиме. | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Одиночный электропривод | Один ЭД приводит в движение один рабочий механизм. | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Групповой электропривод | Один ЭД приводит в движение группу рабочих механизмов | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Якорь двигателя постоянного тока | Подвижная часть электрической машины | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Холостой ход | Движение механизмов или машины, при котором не совершается полезная работа. | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Идеальный холостой ход | Работа электродвигателя при полностью отсутствующем механическом сопротивлении вращению | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Номинальный ток | Наибольший длительно допустимый ток потребляемый электродвигателем | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Начальный пусковой момент | Момент, развиваемый двигателем в первый момент пуска двигателя. | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Естественные характеристики | Механические характеристики, соответствующие работе машины при номинальных параметрах | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Искусственные характеристики | Механические характеристики, соответствующие работе машины при наличии изменений номинальных параметров двигателя. | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Скольжение | Разность скоростей вращения магнитного поля статора и ротора, отнесенные к скорости вращения поля статора. | электротехника | Электронные устройства автоматики | |||
| Ступень механического регулирования | Частота вращения рабочего механизма при изменении передаточного числа передаточного устройства при частоте вращения электродвигателя | Электронные устройства автоматики | ||||
| Ступень электрического регулирования | Частота вращения рабочего механизма при постоянном передаточном числе кинематической цепи и изменение частоты вращения вала электродвигателя. | Электронные устройства автоматики |