Автоматизация электропривода поперечной подачи токарно-винторезного станка

для базового варианта:

,

для проектируемого варианта:

.

Плановое накопление монтажной организации составляют 10% от стоимости монтажных работ:

для базового варианта:

,

для проектируемого варианта:

Для наглядности выполненный расчет капитальных вложений для обоих вариантов сведем в таблицу 12.2.

Таблица 12.2 - Расчет капитальных вложений

12.3 Определение эксплуатационных затрат

При расчете эксплуатационных затрат важное значение имеет величина периода, за который производится расчет. При сравнении приводов ограничимся периодом 20 лет.

Затраты на электроэнергию определяются количеством энергии, потребляемой за год, номинальной мощностью двигателей, а также тарифной ставкой на электроэнергию. Для расчета энергии, потребляемой за год, нужно знать суммарное время работы электропривода за год, которое определяется коэффициентом использования:

где ПВ - продолжительность включения установки, о.е.;

- продолжительность работы установки за смену, ;

- число рабочих часов за смену, .

Определим число рабочих часов установки за год:

где - число рабочих дней в году, ;

- число смен в сутки, ;

.

Определим энергию, потребляемую за год:

для базового варианта:

где , - номинальные параметры двигателей;

для проектируемого варианта:

Таким образом, затраты на для базового варианта:

где - основная тарифная ставка, руб/кВтч;

для проектируемого варианта:

Амортизационные отчисления составляют 9,5% от сметной стоимости электропривода. Тогда для первого варианта:

,

.

Плановая продолжительность ремонтного цикла (ремонтный цикл - наработка электрического оборудования, выраженная в годах календарного времени между двумя капитальными плановыми ремонтами) для асинхронного двигателя:

,

где _. - продолжительность ремонтного цикла для электродвигателя, ;

- коэффициент, определяемый сменностью работы оборудования, ;

- коэффициент, учитывающий уменьшение ремонтного цикла машин, отнесенных к категории основного оборудования, ;

Для преобразователя частоты:

где - продолжительность ремонтного цикла для преобразователя частоты, ;

Для коробки скоростей:

где - продолжительность ремонтного цикла для коробки скоростей, ;

Наработка энергетического оборудования, выраженная в месяцах календарного времени между двумя плановыми ремонтам, для асинхронного электродвигателя:

Для преобразователя частоты:

Для коробки скоростей:

По полученным величинам можно рассчитать количество капитальных и текущих ремонтов в расчете за 1 год. Количество капитальных ремонтов в год составляет:

Количество текущих ремонтов за один год определяется аналогично:

По заданному количеству ремонтов в год, а также по заданной норме трудоемкости определяется годовая трудоемкость ремонтов. Годовая трудоемкость электрических машин рассчитывается по формуле:

где - норма трудоемкости капитальных ремонтов для двигателя, человеко-часов;

 - поправочный коэффициент, учитывающий частоту вращения электродвигателя, ;

Для преобразователя частоты:

.

Для коробки скоростей:

.

Годовая трудоемкость текущих ремонтов для соответствующих типов определяем аналогично трудоемкости капитальных ремонтов:

Для пускорегулирующей аппаратуры годовая трудоемкость капитального (текущего) ремонта принимается равной 25% от трудоемкости капитального (текущего) ремонта электропривода:

Трудоемкость технического обслуживания оборудования принимается равной 10% от нормы трудоемкости текущего ремонта оборудования без учета поправочных коэффициентов.

Для удобства сравнения выполненный расчет трудоемкости ремонта и технического обслуживания для обоих вариантов сведен в таблицу 12.3.

Таблица 12.3 - Результаты расчетов трудоемкости ремонта и технического обслуживания оборудования рассматриваемых вариантов

По известной годовой трудоемкости эксплуатации оборудования, учитывая тарифную ставку ремонтного рабочего, а также соответствующие налоги, можно определить затраты на заработную плату ремонтных рабочих за год:

для базового варианта:

где - часовая тарифная ставка ремонтного рабочего (по 4-му разряду), руб/ч;

- коэффициент, определяющий затраты на выплату налогов в связи с начислением зарплаты:

34% - начисление на социальное страхование,

1% - начисление на пенсионный фонд,

25% - начисление на премирование,

10% - начисление на выплату дополнительной зарплаты.

Т - суммарная трудоемкость эксплуатации оборудования.

руб.,

Для проектируемого варианта:

руб.

Стоимость материалов для ремонта и обслуживания принимается равной 100% от основной заработной платы ремонтных рабочих без учета выплаты налогов:

для базового варианта:

руб.

для проектируемого варианта:

руб.

Общецеховые расходы принимаются равными 100% от основной заработной платы без учета налогов, т.е.:

руб.,

руб.

Общезаводские расходы принимаются равными 50% от основной заработной платы без учета налогов:

руб,

руб.

Таким образом, найдены все величины, необходимые для расчета годовых затрат по эксплуатации электрической части установки а также для определения годовых эксплуатационных расходов для обоих вариантов.

Анализ экономической целесообразности принятого решения проведем используя метод приведенных затрат.

где - согласно рекомендациям ЮНИДО для развивающихся стран;

Теперь посчитаем экономический эффект:

Анализ и сопоставление капиталовложений, эксплуатационных затрат и затрат на электроэнергию показывает, что недостатком нерегулируемого электропривода являются большие затраты на электроэнергию. В свою очередь, основными затратами на регулируемый электропривод составляет стоимость преобразователя частоты. Затраты на ремонт и обслуживание в первом случае больше, т.к. связаны с использованием коробки скоростей. Проанализировав экономический эффект, можно сделать вывод, что установка частотного электропривода экономически выгодна.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте проведен расчет автоматизированного электропривода поперечной подачи токарно-винторезного станка с ЧПУ 16А20Ф3. В ходе работы проведен анализ технологического процесса и рассмотрена работа привода подачи. Сформулированы требования к электроприводу поперечной подачи. Рассмотрены основные типы приводов, которые в настоящее время находят применение в металлорежущих станках. Исходя из этого, была выбрана система электропривода: в замен нерегулируемого АД с коробкой скоростей выбрали систему ПЧ-АД с векторным управлением. В результате расчета режимов резания для типовой детали выбрали электродвигатель мощностью 0,25 кВт. Выбрали комплектный преобразователь UFD004S43 фирмы Delta Electronics. Разработали математическую модель автоматизированного электропривода, по которой произвели синтез регуляторов системы управления. По математической модели составили в среде MATLAB/Simulink имитационную модель, по которой произвели расчет переходных процессов и построение уточненной нагрузочной диаграммы. В результате моделирования определили, что величина перерегулирования скорости во время пуска и изменения нагрузки не превышает 1%. Также были рассмотрены мероприятия по обеспечению охраны труда при эксплуатации токарно-винторезного станка. Кроме того, было проведено экономическое обоснование выбранного технического решения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Станок токарно-винторезый с числовым программным управлением модели 16А20Ф3. Руководство по эксплуатации 16А20Ф3. _ М.: ВНИИТЭМР, 1988. - 55с.

2. Петренко Ю.Н., Г.И. Гульков. Автоматизация типовых и промышленных установок. Тексты лекций / Петренко Ю.Н., Г.И. Гульков. - Мн.: БПИ, 1989 - 82 с.

3. Фираго Б.И. Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по теории электропривода для студентов специальности 1-53 01 05 «Автоматизированные электроприводы» / Б.И. Фираго. - Мн.: БНТУ, 2005. - 126 с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. _ М.: Машиностроение, 1986. - 496с., ил.

5. Соколов Н.Г. и Елисеев В.А. Расчёты по автоматизированному электроприводу металлорежущих станков. Учеб. Пособие для вузов по специальности Электропривод и автоматизация промышленных комплексов”. _ М.: Высш. школа, 1969 - 296 с. с ил.

6. Фираго Б.И. Теория электропривода: Учеб. пособие/ Б.И. Фираго, Л.Б. Павлячик. - Мн.: ЗАО “Техноперспектива”, 2004. - 527 c.

7. Руководство по эксплуатации преобразователя частоты фирмы Delta Electronics серии UFD-S.

8. Анхимюк В.Л., Опейко О.Ф., Михеев Н.Н. Теория автоматического управления. - Мн.: Дизайн ПРО, 2000. - 352 c. с ил.

9. Петренко Ю.Н. Системы программного управления технологическими комплексами./ Ю.Н. Петренко. - Мн.:НП ООО “Пион”, 2002 - 334 с. с ил.

10. Сайт компании Элком, поставщика электротехнической продукции в России http://www.elcomspb.ru. Выбираем дроссели L и автоматичесие выключатели QF.

11. Сайт компании Шнейдер Электрик http:// www.schneider-electric.ru. Выбираем датчик скорости и положения BRQ.

12. Конспект лекций по охране труда / лектор Л. П. Филянович.

13. Конспект лекций по экономике / лектор А. В. Манюкевич.

Размещено на Allbest