Лекция №10 Схемы бесконтактного логического управления механизмом пуска механических прессов

Теоретические вопросы:

10.1 Бесконтактное логическое управление кузнечно-штамповочных машин

10.2 Конструирование схем электрооборудования кривошипных кузнечно-прессовых машин

10.3 Механизм пуска кривошипного горяче-штамповочного пресса

10.1 Бесконтактное логическое управление кузнечно-штамповочных машин

В автоматическом управлении кузнечно-штамповочных машин все более широкое применение получают бесконтактные устройства дискретного действия, называемые бесконтактными логическими элементами (БЛЭ). Применение таких элементов позволяет создавать системы управления высокой надежности, т.к. они не имеют механических контактов и быстроизнашивающихся частей.

Каждый элемент БЛЭ в общем случае имеет один или несколько входов и один выход. Входные цепи логических элементов обозначают буквами a, b, c, выходы – x, y, z… При этом входы и выходы элементов могут находится только в двух противоположных состояниях: напряжение равно или не равно нулю. При наличии или отсутствии напряжения говорят о наличии или отсутствии сигнала на входе или выходе логического элемента (рис. 24).

Построение схем дискретного управления, как контактного, так и бесконтактного, выполняют с помощью специального математического аппарата – двоичной алгебры логики. Ведь действительно, т.к. двоичная переменная a может быть равна лишь 1 или 0, то двоичная функция x = f(a) на выходе логического элемента также может быть равна лишь 1 или 0.+

Если подача сигнала a на вход БЛЭ вызывает появление сигнала x=f(a)=a, то такой элемент называют повторителем. Если при подаче сигнала a на вход элемента сигнал на его выходе исчезает, то такой элемент называют инвертором, или элементом НЕ.

Рис. 24. Схемы основных логических элементов

Если при подаче сигнала a на один или на другой вход элемента появляется выходной сигнал, то такой элемент называют элементом ИЛИ. Элемент ИЛИ реализует логическую функцию сложения (дизъюнкцию)

(10.1)

Двоичная переменная и ее двоичная функция x могут быть равны нулю или единице. Если у элемента появляется выходной сигнал при наличии сигналов одновременно на первом и на втором входах, то такой элемент называю элементом И. Элемент И реализует операцию логического умножения (конъюнкцию)

. (10.2)

Если при отсутствии сигнала на входе b сигнал на выходе появляется одновременно с сигналом на входе a и при наличии сигнала на входе b сигнал на выходе отсутствует, то такой элемент называют ЗАПРЕТ. Элемент ЗАПРЕТ реализует следующую логическую функцию

(10.3)

Широко применяется логический элемент ПАМЯТЬ С ЗАПРЕТОМ. Он запоминает наличие сигнала на выходе после снятия сигнала со входа a – «запоминание» и при отсутствии сигнала на другом входе b – «запрет». Элемент ПАМЯТЬ реализует следующую двоичную функцию

(10.4)

10.2 Конструирование схем электрооборудования кривошипных кузнечно-прессовых машин

Кузнечно-прессовые машины, в частности, кривошипные прессы обычно приводятся в движение асинхронными короткозамкнутыми двигателями. На крупных прессах применяют также асинхронные двигатели с фазным ротором.

В настоящее время главный электродвигатель механического пресса устанавливается на специально проектируемый конструкторами узел, который называется Установкой электродвигателя.

Конструкция такого узла является в настоящее время типовой и состоит из следующих основных сборочных единиц и деталей (рис. 25): плиты подмоторной; труб; кронштейнов; опор; полумуфт; колодки; оси; тяги; вилок; валов; стаканов и т.д.

Рис. 25.Типовая конструкция узла «Установка электродвигателя» кривошипного пресса

Принцип устройства и работы рассматриваемого узла заключается в следующем. Электродвигатель выставляется и фиксируется на подмоторной плите регулировочными винтами. Вал электродвигателя, соединяется через втулочно-пальцевую муфту с валом шкива, установленным на подшипниках в опоре.

Подмоторная плита имеет возможность перемещаться при помощи винтов и гаек, чем достигается регулировка натяжения клиновых ремней. Величина натяжения ремней контролируется согласно специально оговоренному пункту технических требований сборочного чертежа.

Подмоторная плита является сварной конструкцией и предназначена для установки главного электродвигателя. Базовой деталью рассматриваемой сборочной единицы является Плита. Пример оформления чертежа показан на рис. 26.

Рис. 26. Чертеж детали «Плита»

Рассматриваемая деталь изготавливается из проката стали 3пс2 по ГОСТ 14637-89 конструктивно выбранной достаточной толщины. К этой детали в последствии в соответствии с разработанным сборочным чертежом привариваются ребра для обеспечения жесткости конструкции и платики для установки двигателя.

Для управления системой включения на пресс, при помощи также специально проектируемой сборочной единицы Установка командоаппарата, устанавливается командоаппарат. Вал командоаппарата связан с кривошипным валом. Сам же командоаппарат устанавливается на специальный кронштейн, привариваемый к станине пресса (рис. 27).

Управление командоаппаратом и другим электрооборудованием современных прессов выполняют программируемые контроллеры, например, контроллеры серии Simatic фирмы SIEMENS, которые обычно устанавливаются в пульте управления на правой стойке пресса. На наружной панели пульта выносятся органы управления и панель оператора.

Рис. 27. Узел «Установка командоаппарата»

На дисплей панели оператора выводятся: диагностические сообщения о возникающих неисправностях и причинах отключения “АВТОРАБОТЫ”, размер закрытой высоты, угол поворота эксцентрикового блока, скорость вращения главного двигателя и другая информация.

Вся силовая часть электрооборудования и источники питания расположены в двух электрошкафах. В одном из этих шкафов устанавливают частотный преобразователь, например серии Altivar фирмы SCHEIDER, для регулирования скорости вращения главного двигателя.

10.3 Механизм пуска кривошипного горяче-штамповочного пресса

Кривошипные горячештамповочные прессы предназначены для горячей штамповки поковок из чер­ных и цветных металлов и может применяться как в составе авто­матизированных комплексов так и в качестве самостоятельной технологической единицы. На рис. 28 можно показаны общие виды прессов производства ЗАО «Тяжмехпресс». К настоящему времени известны три основные системы управления прессами: механическая, пневматическая и электропневматическая. Механическая система, при которой управление включением и выключением муфт сцепления производится при нажиме на педаль или при повороте рычага, соединенных системой шарнирных тяг и рычагов непосредственно с органом включения муфты, требует в большинстве случаев затраты значительного мускульного усилия рабочего и вызывает повышенное физическое утомление в процессе работы на прессе; система быстро изнашивается в местах трущихся сочленений и теряет надежность.

Время, необходимое на срабатывание включающих устройств, при механической системе управления требуется более продолжительное, чем при других системах, что особенно резко выявляется при рычажном включении на крупных прессах. По этим причинам и с учетом того, что система управления прессами является одним из важнейших факторов, влияющих на условия безопасности работы на прессах, механические способы управления прессами в настоящее время следует считать устаревшими.

При чисто пневматической системе управления включение пресса, имеющего муфту с поворотными шпонками, часто выполняется при помощи специальных устройств. Чисто пневматические системы применяются сравнительно редко и только на небольших прессах с короткими коммутациями воздухопроводов.

Крупные прессы при такой системе требуют прокладки длинных трубопроводов от пускового пульта к органам управления возле муфты включения, в результате чего замедляется время срабатывания включения, а следовательно, и производительность работы и снижается надежность работы системы управления.

Рис. 28. Гамма КГШП производства ЗАО «Тяжмехпресс»

В настоящее время наиболее распространенным является электропневматический способ управления, при которой передача команд к органам управления осуществляется при помощи специальных устройств, которые называют командоаппаратами. Командоаппараты обычно жестко связываются с главным валом пресса. В этом случае система управления работает следующим образом.

Первоначально пресс включают в режиме "Наладка" нажатием на кнопки "Пуск" включают электродвигатель пресса. Одновременно с вращением электродвигателя начинает вращаться маховик. При этом профиль кулачков командоаппарата таков, что контакт КА-1 (рис. 29) замыкается в нижней мертвой точке, а контакт КА-2 размыкается на короткое время вблизи верхней мертвой точки.

Рис. 29.Управление муфтой пресса

При подаче напряжения включается реле РБ блокировки и ставится на самопитание. Контакт РБ в цепи катушки РЭ замыкается. При нажатии двумя руками кнопок 1П и 2П их контакты размыкаются, но реле РБ остается включенным через цепь самопитания. Контакты кнопок 1П и 2П замыкают цепь катушки реле РЭ, контакты которого включают электромагнит пневмопереключателя. Муфта включается, и кривошипный вал поворачивается.

В нижней мертвой точке замыкается контакт КА-1 командоаппарата. Теперь кнопки можно отпустить, так как ползун поднимается и для рук безопасен. Реле РЭ остается включенным через контакт КА-1. Вблизи верхней мертвой точки контакты КА-1 и КА2 размыкаются и ползун останавливается.

Если кнопки все время держать нажатыми, то контакты 1П и 2П будут открыты. Реле РБ при этом останется включенным через цепь самопитания. Вблизи верхней

мертвой точки контакт КА-2 размыкается, реле РБ отпадает, своим контактом отключает реле РЭ и ползун останавливается. Чтобы получить новый ход пресса, нужно отпустить кнопки и затем нажать их снова. Так предотвращается возможность повторного хода пресса (так называемого сдваивания ходов).

Первый ход ползуна осуществляется нажатием на кнопку "Толчок" при включенном блоке наладочного перемещения, т.е. на пониженной скорости главного электродвигателя.

Если при первом ходе ползуна все узлы и механизмы пресса работают нормально, можно включить электродвигатель на полную скорость и произвести несколько ходов ползуна при полных оборотах маховика, с дополнительной проверкой системы управления, муфты и тормоза.

Поскольку наладку муфты и тормоза производят на холостом ходу, то можно допустить при остановке незначительный (10...20 мм) переход ползуна через верхнее крайнее положение. Когда пресс будет работать под нагрузкой этого перехода не будет.

В случае большего перехода ползуна необходимо проверить правильность регулировки тормоза или произвести подрегулировку выключателя. Если причинами перехода ползуна через верхнее положение не являются неполадки муфты, тормоза или воздухораспределителя, то можно устранить переход, довернув управляющие тормозом кулачки выключателя против вращения вала муфты. Если в этом случае переход ползуна не уменьшается, то причину нужно искать только в регулировке муфты и воздухораспределителя.

Затем, переключив универсальный переключатель на пульте управления в положение "Наладка", нажимают на кнопку "Толчок". При этом должны включаться включающие вентили воздухораспределителей муфты и тормоза: при опускании кнопки эти вентили должны отключаться.

Вопросы для самоподготовки

• Бесконтактное логическое управление кузнечно-штамповочных машин

• Конструирование схем электрооборудования кривошипных кузнечно-прессовых машин

• Механизм пуска кривошипного горяче-штамповочного пресса