Вопросы для самоподготовки:

1. Перечислите аппараты ручного управления и дайте краткую характеристику?

2. Расшифруйте обозначения аппаратов ручного управления?

3. Перечислите аппараты контакторного управления и дайте краткую характеристику?

4. Расшифруйте обозначения аппаратов контакторного управления?

5. Охарактеризуйте применяемые при рассматриваемых способах управления схемы защиты?

Лекция 5. Аппаратура и схемы автоматического управления

Теоретические вопросы:

5.1. Автоматическое управление в функции пути

5.2. Автоматическое управление в функции времени

5.3. Автоматическое управление в функции скорости

5.1. Автоматическое управление в функции пути

В современном кузнечно-штамповочном производстве для изготовления поковок кроме прессов применяется различное вспомогательное оборудование. Для выполнения полного технологического процесса используются следующие вспомогательные механизмы:

1) механизмы резки металла – гильотинные ножницы, пресс-ножницы, пресс-холодноломы и др.;

2) прокатные станы или раскаточные вальцы, выполняющие операции предварительного обжатия заготовок;

3) нагревательные устройства – пламенные печи, индукторы, устройства нагрева контактным способом;

4) раскаточные машины;

5) печи, камеры и ванны для термической, механической и химической обработки деталей;

6) стеллажи, бункеры и накопители, с которых заготовки подаются к механизмам резки или в нагревательные устройства;

7) загрузочные и разгрузочные устройства;

8) манипуляторы, кантователи, перекладчики, подаватели, сбрасыватели и механизмы для укладки и удаления поковок и облоя с обрезных штампов;

9) различные транспортные механизмы.

Схема управления рассматриваемым оборудованием составляется на основании разработанного технологического процесса и циклограммы. При проектировании схемы управления учитывается, что существует две основные формы электрической автоматизации кузнечно-штамповочных машин – автоматическое управление в функции пути, времени и скорости.

Автоматическое управление в функции пути является одной из самых распространенных форм электрической автоматизации кузнечно-штамповочных машин. Основным органом управления в схемах путевой электроавтоматики является путевой переключатель.

Путевым переключателем называют аппарат, замыкающий или размыкающий цепи управления, когда путь, пройденный тем или иным движущимся элементом машины, достигает определенного значения. Когда путевые переключатели установлены на концах пути, их называют конечными выключателями (рис. 33).

Рис. 33. Общий вид конечного выключателя

Обычно путевые переключатели представляют собой контактное устройство с одним н.з. и одним н.о. контактами, срабатывающее при нажатии на его штифт стального упора, установленного на элементе машины, движущемся вращательно или поступательно. Такие упоры устанавливают, например, на кривошипном валу или на ползуне.

Путевые переключатели, снабженные пружиной, возвращающей переключатель в исходное положение после прекращения действия упора, называют переключателями с возвратом.

Различают путевые переключатели как прямого, так и мгновенного действия. Переключатели мгновенного действия обеспечивают большую скорость переключения контактов при любой скорости движения упоров.

Для автоматического включения, выключения или переключения электрических цепей в зависимости от промежуточного или конечного положений подвижных рабочих органов станка применяют конечные выключатели. Выключатель (рис. 34) имеет корпус 7 с крышкой 8, в котором на стойке 1 из диэлектрика укреплены неподвижные 2 и подвижные мостиковые 4 контакты. При воздействии подвижного органа станка на штифт 6 вместе с ним перемещается стержень 3 с контактами 4. В результате размыкается верхняя пара контактов и замыкается нижняя пара, происходит переключение контактов. Возврат контактов в исходное положение производится пружиной 5.

Воздушный выключатель (автомат) предназначен для автоматического размыкания электрических цепей при ненормальных режимах и для нечастых оперативных переключений при нормальных режимах работы. Он при определенных условиях может совмещать, наряду с функциями аппарата защиты, функции рубильника.

Рис. 34. Конструктивное устройство конечного выключателя

1 — стойка; 2 — неподвижные контакты; 3 — стержень; 4 — подвижные контакты; 5 — пружина; 6 — штифт; 7 — корпус; 8 — крышка

Помимо путевых переключателей в управлении электроприводами кузнечно-штамповочных машин широкое распространение получили так же микропереключатели. Микропереключатели отличаются малыми габаритами и малым рабочим перемещением штока. Они также требуют малого усилия для нажатия толкателя (порядка 0,3…9 Н).

Для защиты от внешних воздействий микропереключатели поставляются встроенными в металлический корпус. В этом случае микропереключатель будет иметь значительно бóльшие размеры. На некоторых прессах путевые переключатели могут срабатывать вследствие сотрясений, возникающих при ударах.

В таких случаях переключатели целесообразно устанавливать так, чтобы плоскость перемещения контактов не совпадала с плоскостью действия силы удара. На механических прессах для осуществления циклового управления в функции угла применяют кулачковые регулируемые командоаппараты.

Вал командоаппарата связывают с кривошипным валом машины. На валу укрепляют переключающие шайбы, к которым привинчиваются металлические кулачки, выступы которых и производят замыкание контактов. Осуществить почти любую диаграмму переключений контактов позволяет набор из семи видов стандартизованных кулачков.

5.2. Автоматическое управление в функции времени

Во время работы кузнечно-штамповочных машин возникает необходимость иметь выдержку времени определенной продолжительности, когда ни один из движущихся элементов машины не перемещается. В этом случае, кроме путевых переключателей необходимо применить также и другое средство электроавтоматики – реле времени.

Реле времени – аппарат, который через определенный промежуток времени после подачи командного импульса замыкает или размыкает контакты, предназначенные для работы в цепи управления. Чаще всего реле времени применяют для автоматизации процессов нагрева и охлаждения. Наряду с автоматизацией технологических процессов, реле времени широко применяют для автоматизации процесса пуска мощных электродвигателей посредством пусковых реостатов. В системах электрооборудования кузнечно-штамповочных машин широко применяют такие виды реле времени, как пневматическое реле, маятниковые и электромагнитные реле. Реле времени широко используют для автоматизации циклов работы производственных машин. И основной характеристикой реле времени здесь является величина выдержки времени, которую называют установкой реле. Для управления кузнечно-штамповочных машин применяют магнитные пускатели. Магнитные пускатели — устройства, состоящие, как правило, из трехполюсного контактора (Л), встроенных тепловых реле (1РТ, 2РТ) и вспомогательных контактов (Л). Электрическая схема пускателя показана на рис. 35.

Рис. 35. Пускатель магнитный. Электрическая схема

Тепловые реле служат для защиты электроприемников от перегрузок. Устройство однофазного теплового реле ТРП показано на рис. 36. При нагреве U-образного биметаллического элемента его свободный конец 3, перемещаясь, уменьшает наклон пружины 2, которая удерживает в равновесии контактное коромысло 1. Когда пружина наклонится в противоположную сторону, равновесие коромысла нарушится. Оно резко повернется по часовой стрелке и разомкнет контакты. Реле имеет устройство плавной регулировки тока срабатывания в пределах +25 % номинального тока. Промышленность выпускает однофазные реле ТРП и двухфазные реле ТРН. Оба типа реле широко используют комплектно с пускателями и контакторами.

Рис. 36. Тепловое реле ТРП:1 — контактное коромысло; 2 — контактная пружина; 3 — биметаллический элемент; 4 — кнопка возврата пружины; 5 — указатель регулятора установок; 6 — нагреватель; 7 — зажим главной цепи; 8 — зажим цепи управления; 9 — механизм регулирования установки; 10 — контакты.

Рассмотренные выше аппараты используют в электрооборудовании кузнечно-штамповочной машины, а взаимодействие их определяется принципиальной электрической схемой.

5.3 Автоматическое управление в функции скорости

Простейшим командным аппаратом в системах автоматического управления в функции скорости является индукционное реле контроля скорости.

Наиболее широкое применение в машиностроении реле контроля скорости получило в схемах торможения противовключением. Для автоматического управления в функции скорости в кузнечно-штамповочном машиностроении используют также тахогенераторы постоянного тока.

Тахогенераторы – маломощные генераторы постоянного тока, работающие в режиме, близком к холостому ходу. Магнитный поток такого генератора является постоянным, и напряжение на зажимах пропорционально скорости его вращения. Поэтому реле, включенное на зажимы тахогенератора, будет срабатывать лишь при определенной скорости вращения вала, с которым сцеплен тахогенератор. Включив на зажимы тахогенератора вольтметр, можно измерять скорость вращения контролируемого вала. При этом измерительный прибор можно поместить в значительном удалении от вала, там, где это удобно для наблюдения.