Сфера электроэнергетики достаточно плотно контактирует со многими отраслями промышленности и производства. И даже там, где, казалось бы, её влияние при беглом взгляде, совершенно незначительное, при детальном разборе приобретает огромное значение. В обзорном материале конкурсной статьи как раз такая особенность и будет показана. Необычная тема для блога «СамЭлектрик.ру» раскрывается Тимуром Бобровым и даёт представление о «начинке» токарного станка с точки зрения электрика.
Материал рассчитан на читателей, в общих чертах знакомых с устройством и назначением токарных станков. Однако не стоит пропускать её мимо глаз и остальным — обещаем наличие интересных фактов тем, кто решит погрузиться в публикацию с головой. Это первая работа для Конкурса статей, поэтому читаем внимательно и готовимся к голосованию.
Итак, слово автору.
Капитальный ремонт электрической схемы токарного станка
Здравствуйте. Я несколько лет занимаюсь капитальными ремонтами токарных станков производства СССР 1960-1980 годов. Со мной трудятся ещё несколько человек — у нас разные обязанности и специфика работы. Конкретно моя сфера деятельности — электрика.
Модификаций станков даже с одним названием очень много — зависит от года выпуска и от завода. Приходится иногда полностью менять все детали схемы, включая двигатели и провода, не говоря уже о пускателях и кнопках. Всё зависит от суммы, которую готов выложить заказчик, и состояние агрегата — иногда достаточно поменять вводный автомат вместе с горелыми контактами и станок готов к эксплуатации.
Поскольку не все и не всегда готовы расстаться с достаточно большим бюджетом, приходится идти на компромисс — делать подешевле, урезать некоторые функции. При этом стараюсь сразу объяснить, что получится в итоге и каких функций лишится оборудование.
Устройство токарного станка
Классический токарный станок производства СССР состоит из частей, показанных на чертеже:
На этом рисунке видно далеко не всё, только некоторые комплектующие, но этого достаточно для первичного понимания. Части, которые имеют отношение к электрике, выделены жёлтым:
- 8 — ручка муфты и переключения направления вращения шпинделя. Важно то, что эта ручка воздействует на концевой выключатель нулевого хода — пока он нажат, станок не включится;
- 12 — кнопки «Пуск» и «Стоп» для управления главным двигателем;
- 21 — кнопка без фиксации для включения двигателя быстрого хода (ускоренного перемещения каретки);
- 24 — лампа освещения;
- 27 — амперметр прямого включения (для контроля тока главного двигателя);
- 28 — тумблер включения двигателя насоса охлаждающей жидкости (СОЖ);
- 29 — индикатор включения питания;
- 30 — рукоятка включения питания.
Электрическая схема токарного станка
Я решил дать схему токарного станка 16К20 и подобных, которые мне встречаются наиболее часто. При описании схемы буду демонстрировать фото и принципы действия каждого элемента.
Сначала рассмотрим силовую часть (по схеме — слева от трансформатора).
Вводный автомат и система блокировки двери
Вводный автомат F1 — это выключатель питания. Приводится в действие ручкой, выведенной на переднюю панель:
Вводные клеммы, как видно на фото, часто бывают подгоревшие, поскольку заводские электрики подходят к этому важному месту халатно. А станки часто переносятся на другое место и переподключаются.
Система заземления всегда TN-C, то есть совмещенный проводник PEN прикручивается на корпус и на нейтраль. Точнее, нейтраль N и «земля» прикручены на один болт шасси.
Система H1—S1—F1 служит для того, чтобы при открытии двери автомат F1 отключался и станок полностью обесточивался. Если электрик обладает большим опытом и специальным ключом, он может эту систему обойти.
Для этого после открытия двери нужно вставить и повернуть ключ в месте ПУ и заново включить автомат. При этом будут вспыхивать лампочки Н1.
Но обычно (всегда) ключ безопасности теряется, переключатель ПУ ломается отверткой и бравые электрики (а бывает, что и токари!) лезут в станок под напряжением. Рассказываю, как есть.
Главный контактор
Контактор К1 — самый мощный в станке. Он включает, кроме двигателя М1 (шпиндель, мощность 7,5 или 10 кВт), ещё и двигатель гидростанции. Впрочем, гидросуппорт имеется в наличии крайне редко, поэтому двигатель М4 и тепловое реле F7 рассматривать не будем.
Кроме контактора, имеется и тепловое реле F5, на фото внизу. Тепловое реле старого типа имеет два полюса (контролирует две фазы). Одна из фаз идёт через амперметр. Три синих провода уходят к двигателю М1. Главный двигатель посредством ременной передачи передает вращение на коробку передач.
Быстрый ход каретки и СОЖ
Через автомат F2 (около 6 А) питание поступает через контактор К4 на двигатель быстрого хода М2. Он включается вручную на короткое время, поэтому не имеет тепловой защиты. Через тот же автомат и контактор К2 питается двигатель М3, он вращает насос подачи охлаждающей жидкости. Насос включается вручную тумблером на панели управления.
Освещение
Такая простая вещь, как светильник, всегда сломана. Его приходится менять или ремонтировать. Важно, что там стоит лампа на 24 или 36 В и обязательно в целях безопасности питается через трансформатор. На схеме — F3, S9, H2. Такие светильники есть в продаже, они называются «станочные».
Трансформатор
Переходим к части управления. Она питается напряжением 110 В от трансформатора.
Это система с изолированной нейтралью (то есть, эта часть схемы работает без заземления) — пожалуй, самая безопасная из существующих.
Некоторые электрики в целях экономии или по незнанию выкидывают трансформатор. Это очень опасно! Тогда все части схемы будут под опасным напряжением!
Кнопки управления
Речь идет о кнопках S3, S4 — «Стоп» и «Пуск».
На схеме видно, что это классическая электросхема с самоподхватом. Но в токарном станке она имеет свои особенности. Схема управления питается через предохранитель F4 (я обычно ставлю автомат на 2 или 4 А) и кнопку «Стоп». При нажатии кнопки "Пуск«двигатель запустится только если выполнены несколько условий, а именно замкнуты контакты S6—S5—F7—K3—F5. Только тогда на катушку контактора К1 поступит питание и он своими контактами сам себя будет питать. Кнопки можно менять на новые, тип ПКЕ, но лучше почистить и отремонтировать сделанные в СССР.
Концевая защита нулевого хода
Как я писал выше, концевая защита нулевого хода S6. Для того чтобы запустился двигатель, она должна стоять в нейтральном (не нажатом) положении.
Концевая защита крышки привода
Если концевой выключатель S5 не нажат (крышка ременной передачи не закрыта) двигатель не включится. Это требование безопасности.
На фото показано место установки, но самого концевого нет. Его часто не ставят, либо принудительно замыкают, чтобы во время работы можно было снять крышку — это грубое нарушение техники безопасности!
Тепловая защита
Далее по цепи пуска идут контакты тепловых реле F5 и F7. Тут ясно — при перегрузке контакты реле размыкаются и двигатель не запустится, пока не устранится проблема. Затем нужно вручную включить реле.
Статьи по выбору теплового реле и контактора.
Реле времени — защита от холостого хода
Реле времени К3 типа РВП-22 включается при нажатии кнопки «Пуск» (S4). Далее, если концевой нулевого хода S6 не разомкнется (шпиндель не начнет вращаться), контакты реле времени К3 с задержкой включения разомкнутся, контактор К1 отключится, и главный двигатель остановится.
Для чего нужна эта система? Дело в том, что при вращении коробки передач на холостом ходу некоторые детали в ней могут перегреться (что именно — вопрос к механикам). Поэтому если токарь не выберет направление вращения, двигатель остановится.
В любое время, если шпиндель при вращении двигателя остановится, начинается отсчет времени — около 30-60 с.
Большая обзорная статья по временному реле.
К сожалению, при выходе реле времени из строя, его контакты не дают запуститься двигателю. Тогда, при отсутствии запчастей, их замыкают и таким образом якобы выходят из положения. Я ставлю вместо устаревших моделей электронные реле времени.
Задняя коробка
Задняя распределительная коробка часто бывает поломана или находится в неудовлетворительном состоянии.
Все провода, которые идут через клеммник этой коробки, приходится перетягивать (монтировать новые), поскольку от масла они становятся ломкие. Через эту коробку идут провода на кнопки «Пуск» и «Стоп» и на кнопку включения быстрого хода, а также питание на лампу.
Быстрый ход каретки и суппорта
Для ручного оперативного перемещения каретки вдоль и поперек служит двигатель М2, включаемый контактором К4. Контактор включается кнопкой (концевым без фиксации), которая встроена в ручку перемещения каретки.
Ниже показано фото аналогичного токарного станка 1К62, на котором изображен суппорт, каретка, а стрелкой показана кнопка включения двигателя быстрого перемещения, который расположен в правой части станины, вращение передается через ремень.
Торможение
Торможение шпинделя нужно для того, чтобы токарь не тратил время в ожидании остановки массивной детали. Если торможения не будет, на остановку может потребоваться более 10 с. В современных станках применяется механическое торможение шпинделя при остановке. В старых моделях применялось электрическое торможение постоянным током либо тормозной муфтой.
Заключение
К сожалению, большинство станков, приходящих на ремонт в неудовлетворительном состоянии. Это относится не только к электрической части. Причина кроется в неукомплектованности предприятия квалифицированным обслуживающим персоналом и в отсутствии нужных запчастей.
