Круглопильные станки для продольного раскроя

                                                            Введение 

      Для производства изделий из  древесины необходим материал в виде досок, листов фанеры и древесных плит, требуется предварительно сделать заготовки. Эту технологическую операцию выполняют на круглопильных станках. Главными параметрами является небольшая ширина и наибольшая длина распиливаемого материала. Эти размеры определяют габаритные размеры станка  и расстояние между опорными элементами.

      По расположению пилы относительно  распиливаемого материала различают станки для поперечного, продольного и смешанного раскроя.

      На круглопильных станках для поперечного раскроя производят торцевание досок и брусковых заготовок. Станки бывают одна или многопильные. На многопильных станках можно выпиливать одновременно несколько пробных заготовок. В одних конструкциях станков заготовку подают на пилу, в других - наоборот.

     На круглопильных станках для продольного раскроя осуществляют продольный раскрой пиломатериалов и заготовок. Выпиловка из одной широкой заготовки за один проход одновременно несколько брусков или реек, выполняется на многопильных станках. Пильные валы этих станков могут иметь две, три, пять и более пил.

      В данном курсовом проекте производим модернизацию электрооборудования торцовочного деревообрабатывающего станка модели ЦКБ40-01. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

                          1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

     1.1Назначение  и технические данные станка 

    Станок торцовочной модели ЦКБ-40-01  предназначен для поперечной                                                       распиловки пиломатериалов в  специализированных цехах деревообрабатывающих предприятий.

Основные технические  данные станка приведены в таблице 1. 

Таблица 1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                      1.2 Расчет технологических мощностей 

     Скорость  резания по паспорту, v, составляет 60 м/с. Определяем скорость подачи U по формуле: 

     U=U_z•n∙Z/1000     (1)

       

где Uz- подача на один зуб в мм. Принимаем по [4] Uz=0,8 мм/зуб

         n- число оборотов пилы в минуту. Принимаем по паспорту n=60об/мин

      Полученные значения подставляем в формулу (1). 

U=1•1000•60/1000=60 м/мин 

Определяем мощность резания P_z ,кВт, по формуле: 

     P_z=k•b•h•u/60•102η                                      (2) 

где b-ширина срезаемого слоя древесины в мм. По паспорту принимаем b= 4мм .

      h-суммарная высота срезаемого слоя древесины в мм. По паспорту принимаем h=150мм.

      U - скорость подачи, м/мин;

       η - коэффициент полезного действия механизма резания. Принимаем

 η =0,8

       Полученные значения подставляем в формулу (2): 

P_z=1,05•4•150•60/60•10² =6,3 кВт 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                           2 ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 

   2.1 Схема  управления и ее элементы до модернизации.

  

  Схему электрическую  принципиальную до модернизации покажем на рисунке 1. 

 

Рисунок 1 

Основные  данные элементов схемы представлены в таблице 2. 

Таблица 2

 
 
 
 

2.2 Анализ  системы электропривода и схемы управления 

     В качестве привода пильного вала  используется трехфазный асинхронный двигатель 4A132S4Y3 напряжением 380 В, при частоте питающей сети 50 Гц, мощность 7.0 кВт.

      В качестве привода гидронасоса используется трехфазный асинхронный двигатель 4А90L4Y3 напряжением 380 В, при частоте питающей сети 50 Гц, мощность 2.2 кВт.

     В электрической схеме используют следующие напряжения:

     

силовая цепь – 380 В, 50 Гц;

цепь управления-110 В , 50Гц;

цепь местного освещения-24В, 50Гц;

     Электрическая схема станка релейно-контакторного типа обладает следующими недостатками:

-большое потребление электрической энергии катушкой пускателя;

-большое число релейно-контактных элементов, которые снижают надёжность схемы;

-возможность выгорания контактов;

-плохая работа в условиях запылённости и загрязнённости;

-низкое быстродействие;

-контактные аппараты нуждаются в систематическом уходе;

-большие габариты и вес аппаратов.

      Все вышеизложенное вызывает необходимость  модернизации данной схемы. 
 

                       2.3 Предложения по модернизации 

     Для модернизации используем следующие предложения:

- заменяем магнитный пускатель КМ1 на нереверсивный тиристорный пускатель;

- заменяем двигатели старых серий на электродвигатели серии АИР;

- схему управления переводим на 24В постоянного напряжения, что увеличивает надёжность и безопасность схемы, а также снижает энергопотребление. Для этого от одного трансформатора запитываем цепь местного освещения и, через диодный мост, запитываем цепь управления.

- предусматриваем способ динамического торможения М1, для чего дополнительно устанавливаем трансформатор, выпрямительный мост, контактор и кнопку4

- устанавливаем  энергосберегающую лампу местного  освещения;

- все остальные электрические аппараты устаревших серий заменяем на новые, которые более надежны и удобны в монтаже. 
 

                    

     2.4 Выбор электродвигателей 

     Выбор электродвигателей  производим по условиям:

-конструктивному  исполнению;

-степени защиты  от воздействия окружающей среды;

-роду тока  и напряжения;

-частоте;

-мощности.

     Выбор электродвигателя привода главного двигателя производим по условиям:

     Р_ном≥ Р_z/n_ст           (3)            

     n_ном≈n_мех         

где:

Р_ном–номинальная мощность двигателя, кВт.

η_ст- коэффициент полезного действия станка. По[4] принимаем η_ст=0.85 о.е

n_ном- номинальная частота вращения двигателя , мин^-1.

n_мех– частота вращения вала механизма, мин^-1 ,по паспортным данным принимаем n_мех=1440мин^-1 .

     По  формуле  (3) определяем мощность электродвигателя: 

P_ном≥6,3/0,85=7,4 кВт

 

По [1, с. 110] выбираем электродвигатель:АИР132S4, Р_ном =7,5 кВт;n=1500 об/мин; η=0,875; соsφ=0,86; I_п/I_н=7,5.

     Исходя  из паспортных данных, определяем мощность двигателя гидронасоса:

     По  [1,с.109] выбираем электродвигатель:АИР90L4, P_ном=2,2 кВт; n=1500 об/мин; η=0,81; соsφ=0,83; I_п/I_н=6,5. 

Номинальный ток  ЭД пильного вала находим по формуле: 

I_ном= Р_ном/√3•U_ном•сosφ_ном•η_ном,    (4) 

где U_ном - номинальное напряжение электродвигателя кВ;

 cos_ном – номинальный коэффициент активной мощности электродвигателя η_ном - номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя

По формуле (4): 

 I_ном =7,4/√3∙0.86∙0,875=15,1А            

Пусковой ток  данного электродвигателя I_п, А, находим по формуле: 
 

     I_п=I_ном∙I_п/I_ном     (5) 

где I_п/I_ном – кратность пускового тока электродвигателя.

По формуле (5) определяем:

 

I_п=15,1∙7,5=113,2 А 

      Расчет  токов электродвигателя гидронасоса аналогичен. Полученные данные заносим в таблицу 4.

Таблица 4

            2.5 Разработка схемы управления и описание ее работы 

     Схема предусматривает дистационное управление приводами пильного вала и гидронасоса. Пуск станка осуществляется кнопкой SB1, которая замыкает цепь питания магнитного пускателя КМ1. Замыкающим контактом блокируется пусковая кнопка SB1, контакты которого замыкают цепь управления соответствующими тиристорами. После замыкания контакта KV1 положительная полуволна напряжения сети приложена к аноду тиристора VS1. Тогда ток управления, отпирающий этот тиристор, пройдет через диод VD1, контакт KV1, резистор R1, управляющий электрод тиристора VS1. Тиристор открывается и  пропускает ток к приемнику, а цепь управления шунтируется. При переходе тока через нуль тиристор VS1 закрывается. Следующая полуволна напряжения будет положительной для тиристора VS2, ток управления протекает через VD2,R1,KV1 и управляющий электрод тиристора VS2 и тиристор VS2 открывается. Таким образом, к токоприемнику проходит ток  прямого и обратного направлений. Аналогично протекает ток и в фазах B и C и подключается электродвигатель M1 привода пильного вала  и М2 –привода гидронасоса. Блок токовой защиты  БЗ воздействует на схему управления реле КМ2 , запирая транзистор VT при увеличении тока свыше допустимых значений. Перемещение прижима пилы осуществляется нажатием кнопок  управления SB3, электромагнит отключается, при этом пила опускается в нижнее положение , а прижим опускается . Остановка станка осуществляется кнопкой SB2.1,катушкаКМ1 теряет питание и двигатель М1 останавливается, одновременно замыкается контакт кнопки SB2.2 запитывается катушка контактора КМ2. Контакт КМ2 подключает диодный мост VD5-VD8 и подключает двигатель М1 к постоянному напряжению. Двигатель М1 быстро останавливается.