Выбор электродвигателей металлообрабатывающего оборудования

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические основы эксплуатации и классификация электроприводов металлообрабатывающего оборудования

1.1. Технические характеристики и классификация отечественных электрических машин для станкостроения

1.2. Нормативные требования ПУЭ и ГОСТ Р к промышленному электроприводу

1.3. Анализ динамических и статических нагрузок в различных режимах работы станков

Глава 2. Инженерная методика и расчетное обоснование выбора электродвигателя

2.1. Расчет мощности и построение нагрузочных диаграмм исполнительных механизмов

2.2. Проверка выбранного двигателя по условиям перегрузочной способности и тепловым режимам

2.3. Влияние пусковых режимов на стабильность напряжения в системе электроснабжения предприятия

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Выбор электродвигателей металлообрабатывающего оборудования

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроительное производство предъявляет высокие требования к надежности, энергоэффективности и точности функционирования электроприводов металлообрабатывающих станков. Электродвигатели являются основным элементом систем электропривода станочного парка промышленных предприятий, определяя производительность технологического процесса и энергетические показатели производства. Актуальность темы курсовой работы обусловлена необходимостью научно обоснованного выбора электродвигателей для металлообрабатывающего оборудования с учетом специфики режимов работы, статических и динамических нагрузок, требований действующих нормативно-технических документов.

В условиях модернизации отечественного станкостроения и реализации программ импортозамещения электротехнического оборудования особую значимость приобретает внедрение современных асинхронных и синхронных электродвигателей отечественного производства, обладающих высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками. Степень разработанности проблемы выбора электродвигателей для станкостроения отражена в трудах российских ученых и специалистов НИУ «МЭИ», ФГУП «ВНИИЭ», АО «ВНИИР», а также в нормативной базе ПУЭ, ГОСТ Р и отраслевых стандартах.

Цель курсовой работы – разработка инженерной методики выбора электродвигателей металлообрабатывающего оборудования с расчетным обоснованием и проверкой по условиям эксплуатации.

Задачи курсовой работы:

• изучить технические характеристики и классификацию отечественных электрических машин для станкостроения;
• проанализировать нормативные требования ПУЭ и ГОСТ Р к промышленному электроприводу;
• исследовать динамические и статические нагрузки в различных режимах работы станков;
• выполнить расчет мощности и построение нагрузочных диаграмм исполнительных механизмов;
• провести проверку выбранного двигателя по условиям перегрузочной способности и тепловым режимам.

Объект исследования – электропривод металлообрабатывающего оборудования.

Предмет исследования – методика выбора и расчета электродвигателей для станков.

Методологическая база исследования включает теоретические основы электромеханики и теории электропривода, расчетные методы определения мощности и построения нагрузочных диаграмм, а также нормативно-техническую базу ПУЭ 7-е издание, ГОСТ Р 52776-2007, ГОСТ IEC 60034-1-2014.

Научная новизна работы заключается в систематизации методов выбора электродвигателей применительно к специфике металлообрабатывающих станков различных групп.

Теоретическая и практическая значимость исследования состоит в разработке расчетного обоснования выбора электродвигателя с учетом условий перегрузки, теплового режима и влияния пусковых токов на систему электроснабжения.

Структура работы: введение, две главы, заключение, список использованной литературы.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1. Технические характеристики и классификация отечественных электрических машин для станкостроения

Электропривод металлообрабатывающего оборудования представляет собой электромеханическую систему, обеспечивающую преобразование электрической энергии в механическую и управление движением исполнительных органов станка. Основными элементами электропривода являются электродвигатель, передаточный механизм, система управления и защиты. Исторически в советском станкостроении применялись асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серий А, АО, 4А, обладавшие простотой конструкции, надежностью и относительно низкой стоимостью. С развитием электротехники и внедрением частотно-регулируемого привода получили распространение специальные серии асинхронных двигателей АИР, 5А, 6А и синхронные двигатели с постоянными магнитами, обеспечивающие широкий диапазон регулирования скорости и высокий КПД [1, c. 45].

Классификация электродвигателей для станкостроения осуществляется по нескольким критериям. По роду тока различают двигатели постоянного тока (ДПТ) и переменного тока (асинхронные и синхронные). По конструктивному исполнению выделяют общепромышленные и специальные станочные двигатели. По способу монтажа – двигатели с фланцевым креплением, на лапах и встроенные. По климатическому исполнению согласно ГОСТ 15150-69 – для умеренного климата (У), тропического (Т) и общеклиматического исполнения (О). По степени защиты оболочки в соответствии с ГОСТ 14254-2015 различают двигатели со степенью защиты IP23, IP44, IP54, IP55, применяемые в условиях различной запыленности и влажности производственных помещений станочных цехов [3, c. 78].

Технические характеристики асинхронных двигателей общепромышленного применения серии АИР включают номинальную мощность от 0,06 до 400 кВт, номинальное напряжение 220/380 В (для маломощных исполнений) и 380/660 В, частоту вращения 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин при частоте сети 50 Гц. Класс нагревостойкости изоляции обмоток статора соответствует классу F (155 °C) или H (180 °C) по ГОСТ IEC 60085-2011. Коэффициент мощности (cos φ) двигателей мощностью до 10 кВт составляет 0,70-0,85, свыше 10 кВт – 0,85-0,92. КПД современных энергоэффективных двигателей класса IE2 и IE3 достигает 88-95% в зависимости от мощности. Кратность пускового момента Мп/Мном составляет 1,8-2,2, кратность пускового тока Iп/Iном – 5,0-7,5, кратность максимального момента Мmax/Мном – 2,0-3,0 [5, c. 112].

Для главного движения металлорежущих станков широко применяются асинхронные двигатели с фазным ротором серий АК, МТК, обеспечивающие улучшенные пусковые характеристики и возможность регулирования скорости в ограниченном диапазоне путем введения активного сопротивления в цепь ротора. Двигатели постоянного тока серий 2П, 4П, несмотря на сложность конструкции и наличие коллекторно-щеточного узла, продолжают применяться в прецизионных станках благодаря возможности плавного регулирования скорости в широком диапаз

…