Разработка монтажа электрооборудования станка и станции управ-

Ления

1.4.1 Общие требования к монтажу. Согласно [6], обычно электроаппаратуру управления (релейноконтактную или бесконтактную) размещают в электрошкафах, которые устанавливают вблизи станков и машин, а при небольших размерах электрошкафов - непосредственно на механизмах.

Различные по назначению электрические аппараты и устройства (контакторы, реле, и пр.) монтируются нa панелях или в блоках. Панели чаще всего изготовляются из листовой стали толщиной 2-3 мм и с лицевой стороны покрываются тонкими листами гетинакса, текстолита или винипласта. Иногда используют в качестве панелей асбоцементные или текстолитовые плиты толщиной 10-15 мм.

Размеры панели, определяются габаритами аппаратов, размещенных на ней, и площадью, необходимой для прокладки электрических соединений между отдельными аппаратами, но не должны быть более 1200х750 мм.

В панели просверливаются отверстия, нарезается резьба в соответствии с эскизом размещения электроаппаратуры; устанавливаемая аппаратура крепится винтами или болтами. При креплении тяжелых контакторов используются резиновые прокладки, амортизирующие удар при срабатывании аппарата. Некоторые аппараты монтируются непосредственно нa стенках и в отсеках шкафа. Так, на боковой стенке шкафа может быть установлен вводной автоматический выключатель, сюда же выводится рукоятка вводного выключателя. Полупроводниковые приборы (резисторы) группируются в отдельные блоки и комплекты. Блок представляет собой изоляционную или металлическую панель (шасси), на которой укрепляются аппараты (детали) и зажимные или штепсельные устройства. Панель прикрывается сверху кожухами из металла, пластмассы или оргстекла.

Путевые выключатели и переключатели, предназначенные для контроля перемещения подвижных частей станка (машины), автоматизации, технологических циклов по пути перемещения и т. п., устанавливаются под корпусами отдельных механизмов, по краям неподвижной станины и т. п. При их размещении руководствуются удобством монтажа и обслуживания, а также исключением попадания на переключатель машинного масла, стружек и т. п.

В процессе разработки размещения аппаратов на панелях учитываются назначение аппаратов, а также условия для монтажа и эксплуатации:

- прежде всего размещают аппараты, расположение которых в шкафу предопределено их назначением и использованием; например, вводной выключатель или автоматический выключатель устанавливается так, чтобы его рукоятка находилась в удобном месте на уровне 1,5-1,7 м от пола; главные предохранители располагают ниже вводного выключателя или рядом с ним; тяжелые контакторы и пускатели располагают на нижней части панели;

- в местах, наиболее удобных для обслуживания, располагаются блоки и комплекты аппаратов главных узлов управления: усилительные и регулирующие устройства, измерительные приборы и др.;

- предохранители для отдельных силовых цепей ставятся выше, а тепловые реле - ниже соответствующих контакторов.

Обычно панели делятся на вертикальные и горизонтальные зоны. Внутри каждой вертикальной зоны группируются аппараты и блоки управления, относящиеся к отдельному приводу станка. По горизонталям вертикальных зон располагают однотипные аппараты, имеющие примерно одинаковую высоту. При этом следует стремиться к сокращению межаппаратных связей, обеспечивая удобство и безопасность обслуживания.

Командные органы станка или машины (кнопки управления, универсальные переключатели) устанавливаются на стационарных и подвижных пультах управления (кнопочных станциях).

1.4.2 Монтаж электрооборудования. Нормативные документы регламентируют требования к электроустановкам, которые необходимо выполнять при монтаже и наладке для обеспечения надёжной и безопасной работы электрооборудования, для выполнения высококачественного электромонтажа. К электромонтажу предъявляются ряд требований, носящий общий и специфический характер:

- аккуратность и правильность производства отдельных монтажных операций;

- соответствие нормативным документам;

- безопасность обслуживания и доступ к электрическим аппаратам, блокам, машинам при их осмотре и ремонте;

- зажимы, а также концы проводников должны иметь маркировку, она должна быть прочной, число маркированных знаков не должно превышать шести;

- сигнализирующие, контрольно-измерительные и органы управления должны размещаться с учётом требования эргономики;

- необходимость обеспечения степени защиты электрооборудования от влияния климатических факторов, от механических повреждений;

- демонтаж при транспортировке и повторный монтаж должен быть несложным;

- выполнение электромонтажа за наименьшее время и его минимальная стоимость.

Электрический монтаж может быть выполнен одним из следующих способов:

- панельный - одножильным проводом с раскладкой в виде плоского жгута;

- объёмный - пучками многожильных проводов, связанных в жгуты;

- с прокладкой в коробах или клицах;

- свободный - хаотичный монтаж проводов между аппаратами и блоками;

- монтаж в металлорукавах.

Для монтажа провода к малоподвижным узлам и механизмам станка, для прокладки проводов в нишах станины применяются металлорукава типа РЗ-ЦХ-12 по ОТУ 22-218-ББ. Применение металлорукавов обусловлено сложностью профиля поверхности и влиянием на проводку окружающей среды (стружка, эмульсия, масло). Применяются металлорукава с защитным поливинилхлоридным слоем или заключённые в оболочку из поливинилхлоридной трубки, что допускает монтаж в зонах с обильным поливом масла или охлаждающей жидкости. Для исключения повреждения проводов, место выхода проводов из металлорукова необходимо заделать втулками.

Для монтажа проводов пульта используется жгутовый способ. Жгут прокладывают так, чтобы во время эксплуатации был обеспечен свободный доступ к присоединительным винтам без отгибания жгута. Панель пульта для ремонта и осмотра должна, свободно открываться, поэтому жгут проводов изготавливаются с запасом по длине. Работа отходящего жгута при открывании должна происходить на скручивание, а не на изгиб.

Согласно ранее изложенному, на станке применяются асинхронные двигатели типа АИР. При монтаже электродвигателей с целью удобства обслуживания и ремонта должны соблюдаться следующие условия:

- должен быть обеспечен свободный доступ к присоединительным клеммам, коллекторам, крепёжным винтам и местам смазки. Присоединительные клеммы располагаются в закрытой коробке, имеющей резьбовое отверстие или патрубок для ввода проводов;

- снятие мотора и его установка не должны вызывать частичного или полного демонтажа механизмов станка;

- замена и изменение натяжения ремней должна быть простой.

При монтаже проверяется правильность установки щёток, замеряется сопротивление изоляции обмоток. Электродвигатели устанавливаются, непосредственно на механизмах станка применяются электродвигатели фланцевого исполнения и на лапах.

Все электрические аппараты устанавливают на панелях управления. Допускается установка аппаратуры ручного управления, сигнализации на боковых стенах и дверцах.

Аппараты должны устанавливаться на высоте 400 мм от пола и выше. Ниже уровня 400 мм от пола допускается устанавливать устройства, не требующие оперативного обслуживания (трансформаторы, стабилизаторы, шунты и т.п.).

Расположение аппаратов и их крепление должно обеспечивать:

- удобство, безопасность обслуживания и доступность к внутреннему электрическому монтажу;

- удобство подключений внешних соединений; исключение возможности взаимного влияния (переброс электрической дуги, передача механических воздействии, вызывающих ложное срабатывание и разрегулеровку, взаимную индуктивность и паразитные электрические связи);

- доступ к контактным соединениям, удобство ремонта и замены;

- возможность взаимозаменяемости однотипных аппаратов и устройств.

Электрические аппараты располагаем на панели следующим образом:

- аппараты защиты от токов короткого замыкания и коммутационные аппараты (предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели) устанавливают в верхней зоне;

Желательна установка тепловых реле под соответствующими магнитными пускателями;

- массивные и габаритные аппараты размещают в нижней зоне;

- однотипные аппараты группируются в горизонтальные ряды в порядке возрастания их позиционных обозначений на принципиальной схеме слева на право и сверху вниз;

- клеммные наборы для подключения проводов целесообразно устанавливать по боковым сторонам панели на уровне обслуживания.

Для дистанционного пуска асинхронных электродвигателей непосредственным подключением к сети служат магнитные пускатели.

Монтаж пускателей производится на ровной, жёстко укреплённой плоскости. Допускаемой отклонение от вертикали составляет ±5º.

При монтаже пускателей необходимо:

- произвести осмотр пускателя, убедится в исправности всех его частей;

- рабочие поверхности электромагнита контактора очистить от антикорро­зийной смазки;

- присоединить провода к зажимам пускателя согласно электрической схемы, затянув контактные винты. Для предохранения от самоотвинчивания винты снабжены пружинными шайбами.

Для отключения тока короткого замыкания и тока перегрузки применены автоматические выключатели. Монтаж автоматических выключателей выполнен с креплением автоматов на передней панели с передним соединением проводов и креплением автомата за панелью с задним присоединением проводов.

Рабочее положение автоматов - вертикальное с надписью “Вкл” и зажимами для присоединения проводов от источника тока - вверх.

Для питания цепей управления электроавтоматики и лампы местного освещения применяется трансформатор.

Монтаж трансформатора осуществляется с проверкой:

- состояния контактных зажимов;

- наличия трещин и сколов на клеммных колодках;

- состояния цепи заземления;

- сопротивления изоляции обмоток.

Обязательным является заземление трансформатора медным проводом сечением не менее 1,5мм² или алюминиевым сечением не менее 2,5 мм². Рядом с винтом заземления должен быть нанесён знак заземления.

К монтажу кнопок предъявляются следующие требования:

- проверить целостность кнопки и соответствие её типа и исполнения требуемому;

- проверить и подтянуть винтовые соединения;

- проверить плавность перемещения подвижных частей;

- снять фронтальные кольца, завинтить до упора гайку;

- установить кнопку с обратной стороны панели так, чтобы выступ ориентирующего кольца попал в специальное отверстие в панели;

- завинтить фронтальное кольцо, затянуть гайку;

- подключить провода.

1.4.3 Выбор типа и сечения проводов и кабелей. Соединение всех элементов электрооборудования станка или машины в общую схему и питание электрической энергией токоприемников производится с помощью электропроводки, выполняемой в соответствии с общей схемой электрооборудования. Эти схемы составляют на основании принципиальной схемы и эскиза расположения электрооборудования на станке. При составлении общей схемы применяют те же обозначения, что и на принципиальной схеме. Аппаратуру, расположенную в шкафу, обычно обводят общей рамкой. Пучки проводов, идущих в одном направлении, изображают на общей схеме одной жирной линией.

Электропроводки станков и машин выполняют проводами и кабелями преимущественно в полихлорвиниловой изоляции (например, марок ПВ, ПГВ и др.). Согласно общим техническим условиям для проводок станков и машин могут применяться медные провода сечением не менее 1 мм², и лишь в цепях усилительных устройств разрешается применять непосредственно на станках и машинах провода сечением 0,75 мм², а на панелях и в блоках - 0;5 и 0,35 мм².

Электропроводка должна обеспечить надежность работы электрооборудования, быть удобной в эксплуатации, простой и технологичной при монтаже, гармонично сливаться с производственным механизмом. По конструктивным признакам и особенностям монтажа различают три вида проводки: машинную, на панелях и в блоках, внешнюю.

Монтаж машинной электропроводки с целью защиты проводников от механических повреждений и вредных воздействий машинного масла, пыли и охлаждающей жидкости производится в стальных тонкостенных трубах. Чтобы очертания трассы проводки не ухудшали внешнего вида станка или машины, трубы предварительно изгибают в соответствии с конфигурацией станин, корпусов и т. п. Внутренний диаметр труб, число изгибов и их радиусы должны обеспечивать свободное потягивание и замену проводов. Если необходимо иметь много изгибов, то проводку осуществляют в металлорукавах или в толстостенных винилитовых трубках. Провода в трубах и рукавах должны быть целыми. Соединение проводов путем пайки или скрутки не допускается. Соединение труб производится при помощи специальной герметичной арматуры: тройников, угольников, разветвительных коробок и др.

На каждые 7-10 проводов цепей управления, прокладываемых в трубе или металлорукаве, добавляют один резервный провод. На общей схеме электрооборудования выходящие из трубы провода в случае их разветвления снабжают выносами с указанием их нумерации согласно принципиальной схеме и указывают число проводов, их сечение, расцветку и др.

Все концы проводов, соединяющих зажимы отдельных аппаратов и машин, при монтаже электрооборудования должны быть промаркированы в соответствии с нумерацией, имеющейся на схемах соединений, принципиальной и общей. Маркировка проводов производится с помощью бирок из пластмассы, фибры или жести, на которых ставят индекс провода. Бирки на проводах закрепляются суровыми нитками. В некоторых случаях применение бирок оказывается неудобным. Тогда на концы проводов надевают кусочки хлорвиниловых трубок светлого цвета, которые должны плотно прилегать к изоляции провода. На трубках специальными чернилами наносят условные обозначения проводников.

Для удобства монтажа и облегчения нахождения неисправностей электрооборудования, возникающих во время эксплуатации, при выполнении машинной электропроводки широко применяются разветвительные коробки, в которых располагаются наборы зажимов.

К зажимам присоединяются с одной стороны провода, идущие от электрических машин и аппаратов, с другой, уходящие к панелям управления, расположенным в шкафах и нишах.

Проводка к узлам электрооборудования, размещенным на подвижных частях механизма, выполняется гибкими проводами с полихлорвиниловой изоляцией, которые прокладываются в металлорукаве, резинотканевом рукаве или в эластичной пластиковой трубке. Подвод к электрооборудованию, размещенному на вращающихся частях станков, производится с помощью кольцевых токоподводов. Для крановых электроустановок машиностроительных заводов, как правило, применяют троллейный токоподвод.

Электропроводка на панелях шкафов и ниш выполняется в основном жестким проводом (марки ПВ) с медной жилой, сечение которой выбирают по току нагрузки, но не менее 1,0 мм² для обеспечения достаточной механической прочности. Внешняя проводка выполняется в стальных трубах, прокладываемых по полу или фундаменту станка или машины в специальных каналах, закрываемых сверху съемными стальными щитами.

К электрошкафу управления электроэнергию обычно подводят от цеховых шинных сборок - стальных полос, заключенных в общий кожух из листовой стали, укрепленный на стенах, на колоннах цеха или на специальных стойках. В некоторых случаях схему станка или машины присоединяют к кабельной сети цеха, открытой проводке по стенам или проводам, уложенным в каналах в полу.

При выборе проводов необходимо учитывать следующие параметры:

- нагрев током проводов и кабелей не достигал значений, опасных для целостности их изоляции;

- потеря напряжения и мощности в сети не превышала таких пределов, при которых нарушается нормальная работа потребителей и эксплуатация становится экономически невыгодной;

- обеспечивалась безопасность для обслуживающего персонала.

Перед выполнением расчета и выбора проводов и кабелей необходимо учитывать способ прокладки, характер помещения, условия среды, в которой они будут находиться, и напряжение сети.

Выбор сечения проводов производится по условию нагрева длительным расчетным током, согласно [5]

; (24)

где - длительный допустимый ток провода, А;

- расчетный ток нагрузки, А;

К - поправочный коэффициент на условия прокладки.

По условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты

; (25)

где - коэффициент защиты;

- номинальный ток или ток срабатывания защищающего аппарата, А.

Произведем выбор силового провода, соединяющего вводной автоматический выключатель QF1 с питающей сетью

I_доп> =36,31 А;

I_max.з> =212 А;

Выбираем провод марки ПВ-2 сечением 2.5 мм².

Для прокладки проводки используем металлорукава марок РЗ-ЦХ-12.

Аналогично производим выбор остальных проводов. Параметры выбранных проводов и кабелей приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Выбор сечения проводов

Цепь включения провода	Марка провода	Номинальное сечение провода, мм²
Силовой провод, соединяющий вводной автоматический выключатель QF1 с питающей сетью	ПВ-2	2,5
Провод для цепей управления	ПВ-2	0,5
Провод, питающий двигатель М1	ПВ-2	1,5
Провод, питающий двигатель М2	ПВ-2
Провод, питающий двигатель М3	ПВ-2	1,5
Провод, питающий двигатель М4	ПВ-2	1,5

При разработке силовой части схемы, консольно-фрезерного станка модели 6Р83, потребовалось определенное количество времени. Трудоемкость модернизации электрооборудования составила 25,4 часа. Все основные показатели трудоемкости модернизации приведены в таблице 9.

Таблица 9 – Общая трудоемкость работ

Наименование этапов работ	Количество заменяемых элементов	Трудоёмкость, ч
на один элемент	общая
1 Визуальный осмотр			0,6
2 Проверка питающих напряжений			0,6
3 Замена электродвигателя АИР132М4УЗ		0,5	0,5
4 Замена электродвигателя АИР 56А4		0,5	0,5
5 Замена электродвигателя АИР100S4		0,5
6 Замена магнитного пускателя ПМЛ-1204УХЛ4		0,3	2,1
7 Замена автоматического выключателя ВА51-31УХЛ3		0,2	0,6
8 Замена предохранителя ПП-57-Х3		0,2
9 Замена электротеплового реле РТЛ-2053		0,2	0,8
10 Замена кнопки КЕ181		0,2
11 Замена концевого выключателя ВК200Б		0,2	2,8
12 Контрольные испытания электродвигателя

Продолжение таблицы 9

13 Контрольные испытания магнитного пускателя
14 Контрольные испытания электротеплового реле
15 Контрольные испытания автоматического выключателя
16 Контрольные испытания предохранителя
17 Контрольные испытания кнопок
18 Контрольные испытания концевого выключателя
Итого общая трудоёмкость: в т. ч. тестер			67,5 54,0