МОДЕРНІЗАЦІЯ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА ТОКАРНОГО ВЕРСТАТА

16К20Т1 В УМОВАХ ПІДПРИЄМСТВА ТОВ «ВІННИЦЬКИЙ АГРЕГАТНИЙ ЗАВОД»

Керівник роботи: ст.викл. Проценко Д.П.

Виконав: ст. 1Емп-09б Довганич О.М.

Задачею роботи є вирішення задачі розрахунку системи електропривода токарно-

гвинторізного верстата 16К20Т1 і модернізації системи ЧПУ та електропривода даного верстата

згідно проведених розрахунків з метою підвищення швидкодії, функціональності та точності

системи керування верстатом, зручності роботи з ним оператора, а також підтримки нових

засобів периферії (інтерфейсу підтримки ліній зв’язку Ethernet, USB, тощо).

Об’єкт дослідження – Токарно-гвинторізний верстат типу 16К20Т1, що працює в умовах

підприємства ТОВ “ВАЗ”.

Предмет дослідження – Схемні та апаратні рішення модернізації системи ЧПУ та

електропривода верстата типу 16К20Т1, характеристики системи керування електропривода.

Мета та задачі бакалаврської роботи

Загальні технічні характеристики токарного верстата 16К20Т1 та СЧПУ «Электроника НЦ-31»

Зовнішній вигляд верстата 16К20Т1

Зовнішній вигляд СЧПУ “Электроника НЦ-31”

Параметр Числове значення

Найбільша ширина деталі, мм 1000

Найбільший діаметр оброблюваної деталі над

станиною, мм500

Найбільший діаметр оброблюваної деталі над

супортом, мм220

Частота обертання шпинделя, об/хв 160…2240

Потужність головного електродвигуна, кВт 11

Модель пристрою ЧПУ «Электроника НЦ-31»

Габаритні розміри верстата (довжина/ширина/висота),

мм3700/1700/2145

Маса верстата, кг 3800

Кінематична схема токарного верстата 16К20Т1

М

КПП ГР

ППП П

КП

Умовні позначення:М – електродвигун, КП – клинопасова передача, КПП ГР – коробка переключення передач головного руху,КПП П – коробка переключення передач подачі

Інв.

№ о

риг.

Під

пис

і дат

аЗа

м. і

нв. №

Інв.

№ д

убл.

Під

пис

і дат

а

08-19.БДР.006.00.000 Е2 Зм. Арк. № докумен.

Норм.кон.

Затверд.

Підпис Дата

Рецензент

ВНТУ, гр. 1Емп-09б

Аркуш Аркушів

Літ. Маса Масштаб

Розробив:

Перевірив

08-19.БДР.006.00.000 Е2

Модернізація системи керування електропривода верстата 16К20Т1 в умовах підприємства ТОВ „Вінницький агрегатний

завод”. Схема електрична функціональна електропривода головного руху.

Довганич О.М.

Проценко Д.П.

Познач. Найменування Кіл. Примітка

111

КЕНЕ

1

ВЕВ Виконавчі елементи верстата

111

Низьковольтна електроавтоматика

1

1Мz Двигун привода осі Z 1

11

Контролер електроавтоматики

КП Контролер приводівККОСЕ

Кнопки керування, обмежувачіСилові елементи

ПЧПУ Пристрій числового програмного управління

ЕПXЕПZ

Електропривод осі ХЕлектропривод осі Z

ПЧПУ КВП

КЕ КП

НЕ

СЕККО

ВЕВ

ЕПX

ЕПZ

С

К

МХ

МZ

Тг

Тг

ВЕ 178/100 ВЕ 178/1024ВЕ 178/1000

ВЕ 178/1000

Uзад.Х

Uзад.Z

КВП Контролер вимірювальних перетворень

Двигун привода осі Х МХ

С СупортК Каретка

Тг Тахогенератор12

1

n, об/хв

М, Нм

t, с

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

t, с

10 20 30 50 60 70 80 90 10040

500

1000

1500

2000

0

0

500

375

250

125t1 t2

t3

t4

M1

M2 M3 M4

Якісні тахограма та навантажувальна діаграма механізма головного руху

Техніко-економічне обгрунтування вибору системи електроприводаПоказники ТП-Д РКС-ДПС ТРН-АД ПЧ-АД РКС-АД

Потужність двигуна, кВт 11Потужність системи керування, кВт 22

ККД системи керування 0,95 0,6 0,95 0,98 0,6Вартість двигуна (Д), грн 11730 11730 4692 4692 9384

Вартість системи керування (СК), грн 24027,84 13348,80 24027,84 26697,60 14683,68

Капіталовкладення К=Д+СК, грн 35757,84 25078,80 28719,84 31389,60 24067,68

Річні капітальні витрати Крічн, грн/рік 6078,83 4263,40 4882,37 5336,23 4091,51Еа 0,1

Амортизаційні відрахування Са=Еа*К 3575,78 2507,88 2871,98 3138,96 2406,77Ер 0,02

Відрахування на ремонт Ср=Ер*К 715,16 501,58 574,40 627,79 481,35Додаткові відрахування Сд=Сд1+Сд2 1301 6639 2317 2037 7654

Відрахування на обслуговування електрообл. Со 280 482 288 290 527

Загальні додаткові відрахування 5872 10130 6051 6093 11069Мінімум приведених витрат З 11951 14394 10934 11430 15161

Вартість електроенергії с, грн/кВт*год 0,7952Коефіцієнт завантаження kз 0,65

ККД двигунів 0,85 0,72

Нормативний коефіцієнт економічної ефективності 0,17

Номінальні втрати потужності в двигуні, кВт 1,94 1,94 4,28 4,28 4,28Перехідні втрати потужності в двигуні, кВт 0,19 0,19 0,43 0,43 0,43

Ф 764 764 764 764 764ΔWдв 1061 1061 2338 2338 2338

сд1 844 844 1859 1859 1859Номінальні втрати потужності в СК, кВт 1,16 14,67 1,16 0,45 14,67

ΔWск 575 7287 575 223 7287сд2 457 5795 457 177 5795ТВ 0,39        

Кількість робочих днів 245        кількість змін 1        

кількість годин 8        

Інв.

№ о

риг.

Під

пис

і дат

аЗа

м. і

нв. №

Інв.

№ д

убл.

Під

пис

і дат

а

08-19.БДР.006.00.000 Е1

Зм. Арк. № докумен.

Норм.кон.

Затверд.

Підпис Дата

Рецензент

ВНТУ, гр. 1Емп-09б

Аркуш Аркушів

Літ. Маса Масштаб

Розробив:

Перевірив

08-19.БДР.006.00.000 Е1

Модернізація системи керування електропривода верстата 16К20Т1 в умовах підприємства ТОВ „Вінницький агрегатний

завод”. Схема електрична структурна електропривода головного руху.

Довганич О.М.

Проценко Д.П.

Познач. Найменування Кіл. ПриміткаЗІ

11

Задавач інтенсивності

1ПВІРШ

1

ТV Трансформатор

111

Регулятор швидкості

1

1М Двигун привода головного руху

1

1

11

Пристрій виведення інформації

РС Регулятор струмуБВП Блок вибору полярності

СІФК+

СІФК-Система імпульсно-фазового керування прямої діїСистема імпульсно-фазового керування звор. дії

СЧПУ Система числового програмного управління

ТП+

ТП-Тиристорний перетворювач прямої діїТиристорний перетворювач зворотної дії

СШ Сенсор швидкостіСС Сенсор струму

ЗІ РШ РС

БВП

СІФК +

СІФК -

ТП +

ТП -

TV

CC

СШ

М

СЧПУПВІ

380 В, 50 Гц

Інв.

№ о

риг.

Під

пис

і дат

аЗа

м. і

нв. №

Інв.

№ д

убл.

Під

пис

і дат

а

08-19.БДР.006.00.000 Е3

Познач. Найменування К-ть Примітки

Зм. Арк. № докумен.

Норм.кон.

Затверд.

Підпис Дата

Рецензент

ВНТУ, гр. 1Емп-09б

Аркуш Аркушів

Літ. Маса Масштаб

Розробив:

Перевірив

08-19.БДР.006.00.000 Е3

Модернізація системи керування електропривода верстата 16К20Т1 в умовах підприємства ТОВ „Вінницький агрегатний

завод”. Схема електрична принципова електропривода головного руху.

Довганич О.М.

Проценко Д.П.

BR

C1

C2-C3

C4

C5

C6-C11

DA1

DA2-DA3

DA4-DA5

DA6

DA7

M

R1-R6

R7, R9,R11, R12

R8, R10

R15-R20

RP1

SA1, SA2

RS1

TV1

QF1

QF2

VS1-VS6

Тиристори

Т242-63

Автоматичні вимикачі

Трансформатор

Шунт

Тумблери

Резистори

Двигун

Аналогові мікросхеми

Конденсатори

Тахогенератор

1

1

2

1

1

6

1

2

2

1

1

1

6

4

2

6

1

2

1

1

1

1

6

ТСЗП-160/0,7У3

Дросель та зрівнювальні реакториL1

Ланка обмеження

Система імпульсно-фазового керуванняНормований перетворювач струму

К1103СК2Б (К140УД7) ПІ-регулятор швидкості

ПІ-регулятор струмуК142ЕН8Б

МР132М

ФРОС-65/0,5У3

МБГЧ-1 0,5 мкФ, 500 В, 10%

C2-23-0,25Вт, 1% 200 Ом

ВА04-35Про

ВА47-100Про

75ШИП1 150А

PST-71AR1

Потенціометр

К53-14 1,0 мкФ, 16 В, 20%

MF2-1,0 кОм-5%

МБГЧ-1 4,0 мкФ, 250 В, 10%

SMD-0805 82 нФ, 50B (5%)

К53-1-1,0 мкФ, 32 В, 20%

MF-25 (С2-23) 0,25 Вт, 47 кОм, 1%

MF-25 (С2-23) 0,25 Вт, 13кОм, 1%

C5R10

R9

C4R8

1In

0

DA2

R6

С3

R4

С2

R14

BR

МRS1

VS1 VS2

VS3

VS6VS5

VS4

LR1QF2

R5R13

R2

С1

R1

SA1 SA2

+10 В - 10 В

In Out+

-

+10 В

- 10 В

+12 В

- 12 В

+12 В

- 12 В

2

3

456

1 2 7

93 4

5 6 11

R3

DA1

In

0

DA4

In

Out

In

0

DA5

In

Out

DA6DA7

R7

R12

RP1

R11

8

10

12

1In

0

DA3

23

456

LM = 100 B

+

-

R15

R16

R17

R18

R19

R20

C6

C7

C8

C9

C10

C11

VS7

12

R21C12

VS10

C15 R24

VS8

C13 R22

VS11

VS12VS9

R23C14

C16 R25

C17 R26

34

56

78

910

1112

L2 L3

L1

~ 380 В

TV1

QF1

1

2L2, L3 ТРОС-160УХЛ4

ТП212-0,20-0,5-01 1000 об/хв

Математична модель ЕП головного руху, побудована в ППП MATLAB

Моделювання перехідних процесів системи електропривода

Результати моделювання ЕП головного руху при роботі на задані режими роботи.

ВИБІР СИСТЕМИ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАМНОГО УПРАВЛІННЯ

Система ЧПУ FMS-3100 Comfort.Зовнішній вигляд

Основні характеристики системи ЧПУ типу FMS-3100 Comfort :

- наявність 10,4“ кольорового графічного TFT-дисплею,- 63 алфавітно цифрових та 20 функціональних клавіш з

тактильним ефектом,- процесор типу Pentium 200ММХ, 32 Мб ОЗУ, FDD, 16 Мб

FLASH, Ethernet 10/100, 2 СОМ порта,- 6-канальний ЦАП,- датчики зворотних зв’язків - 5 каналів,- пульт верстатний в складі: штурвал, 36 вільно-

програмованих клавіш з тактильним ефектом та індикацією, коректори F та S.

Основні характеристики програмногозабезпечення FMS-3100 Comfort:

- сумісність файлової системи з MS-DOS та Windows,- параметричне програмування,- корекція на радіус інструмента,- компенсація люфтів,- компенсація похибок ходових гвинтів,- компенсація дрейфу приводів,- об’ємна графічна візуалізація,- дзеркальна обробка відносно будь-якої вісі,- програмні кінцеві вимикачі,- контроль контуру на відсутність зрізів.

Приклади роботи в програмному забезпеченні ЧПУ FMS-3100 Comfort

Приклад роботи з круговою інтерполяцією в просторі

Приклад графічної об’ємної візуалізації

Приклад роботи зі сплайн-інтерполяцією

Приклад роботи у функціональному інтерполяторі