臥式車床電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計

機床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計報告一臺普通臥式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計課題:姓名：學院：一臺普通臥式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)：班級：學號：日期指導教師:緒論車床是機械加工中最廣泛的金屬切削機床，它可以用于切削各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋、螺桿及車削定型表面等?，F(xiàn)代生產(chǎn)機械多采用機械、電氣、液壓、氣動結(jié)合的控制技術(shù)。其中電氣控制技術(shù)起聯(lián)接中樞作用，應(yīng)用最為廣泛。電氣控制系統(tǒng)是生產(chǎn)機械設(shè)備的重要組成部分，是保證J機械設(shè)備按生產(chǎn)工藝要求，完成各種運動狀態(tài)與協(xié)調(diào)工作，并保證機械設(shè)備安全可靠工作以及實現(xiàn)操作自動化。本設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)車床的工作情況確定電氣設(shè)計的技術(shù)條件、電力拖動形式的選擇、電動機的選擇及其他電器元件、電氣控制原理圖，繪制機電設(shè)備的位置圖和接線圖，最后按要求寫出設(shè)計報告，繪出設(shè)計圖樣。第一章車床的運動形式主運動車床的主運動是工件的旋轉(zhuǎn)運動，它是由主軸通過卡盤或頂尖帶動工件旋轉(zhuǎn)。電動機的動力通過主軸箱傳給主軸，主軸一般只要單方向的旋轉(zhuǎn)運動，只有在車螺紋時才需要用反轉(zhuǎn)來退刀。進給運動車床的進給運動是溜板帶動刀具作縱向或橫向的直線移動，也就是使切削能連續(xù)進行下去的運動。所謂縱向運動是指相對于操作者的左右運動，橫向運動是指相對于操作者的前后運動。車螺紋時要求主軸的旋轉(zhuǎn)速度和進給的移動距離之間保持一定的比例，所以主運動和進給運動要由同一臺電動機拖動，主軸箱和車床的溜板箱之間通過齒輪傳動來聯(lián)接，刀架再由溜板箱帶動，沿著床身導軌作直線走刀運動。第二章電力拖動的特點及控制要求2.1電力拖動的特點（1）采用傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。（2）傳動方式采用多電動機拖動，即一臺設(shè)備由多臺電動機分別驅(qū)動各個工作機構(gòu)。這種拖動方式不僅大大簡化了生產(chǎn)機械的傳動機構(gòu)，而且控制靈活，為生產(chǎn)機械的自動化提供了有利的條件，現(xiàn)代化機電傳動基本上均采用這種拖動形式。（3）機床主運動和進給運動由主軸電動機M1集中傳動，主軸電動機選用三相籠式異步電動機，不進行電氣調(diào)速，主軸采用齒輪箱進行機械有級調(diào)速，由車床主軸箱通過變速箱與主軸電動機的連接來完成（為減小振動，主拖動電動機通過幾條傳動皮帶將動力傳遞到主軸箱）；刀架的給進運動方式有手動和自動兩種，在進行螺紋加工時，工作的旋轉(zhuǎn)與刀架的進給速度之間應(yīng)有嚴格的比例關(guān)系，因此，車床刀架的縱向或橫向兩個方向進給運動是由主軸箱輸出軸依次經(jīng)掛輪箱、進給箱、光杠傳入溜板箱而獲得的。車削螺紋時要求主軸有正反轉(zhuǎn)，主軸電動機只作單向旋轉(zhuǎn)，主軸的正反轉(zhuǎn)一般由機械方法實現(xiàn)，采用多片摩擦片離合器實現(xiàn)；主軸制動采用液壓制動器；主軸電動機的啟動、停止采用按鈕操作；主軸電動機的容量不大，可采用直接啟動。（4）冷卻泵由電動機M2拖動，只需要單向旋轉(zhuǎn)。車削加工時，由于刀具及弓箭溫度過高，有時需要冷卻，因而配有冷卻泵電動機，冷卻泵電動機與主軸電動機有連鎖關(guān)系，即冷卻泵電動機應(yīng)在主軸電動機之后啟動，并在主軸電動機停車時，冷卻泵電動機也應(yīng)立即停車。（5）刀架快速移動由單獨的快速電動機M3拖動，刀架移動和主軸轉(zhuǎn)動有固定的比例關(guān)系，以便滿足對螺紋的加工需要。進給運動的縱向左右運動，橫向前后運動以及快速移動都集中由一個手柄操縱。（6）車床控制電路應(yīng)具有必要的短路、過載、欠壓和零壓等保護環(huán)節(jié)，并有安全、可靠的局部照明和信號指示。1.3輔助運動車床的輔助運動包括刀架的快進與快退，尾架的移動與工件的夾緊與松開2.2電源形式主電路采用交流380V電源直接供電，對于比較復雜的控制線路，應(yīng)采用控制電源變壓器，將控制電壓由交流380V或220V降至110V或48V、24V等，這是從安全角度考慮的。本設(shè)計由控制變壓器將交流380V變換成110V、24V、和6V分別供給控制回路、照明回路和信號回路。第三章電動機及其他電氣元件的選擇電動機的選擇主軸電動機當主運動和進給運動采用同一電動機時，只計算主運動電動機功率即可。多數(shù)機床負載情況比較復雜，切削用量變化很大，尤其是通用機床負載種類更多，不易準確地確定其負載情況。因此通常采用調(diào)查統(tǒng)計類比或采用分析與計算相結(jié)合的方法來確定電動機的功率。(1)調(diào)查統(tǒng)計類比法目前我國機床設(shè)計制造部門，往往采用這種方法來選擇電動機容量。這種方法就是對機床主拖動電動機進行實測、分析，找出了電動機容量與機床主要數(shù)據(jù)的關(guān)系，根據(jù)這種關(guān)系作為選擇電動機容量的依據(jù)。臥式車床主電動機的功率：P=36.5D1.54式中：P主拖動電機功率(kW)；D工件最大直徑(m)。(2)分折計算法可根據(jù)機床總體設(shè)計中對機械傳動功率的要求，確定機床拖動用電動機功率。即知道機械傳動的功率，可計算出所需電動機功率：nn12式中：P電動機功率；P1機械傳動軸上的功率；相生產(chǎn)機械效率；n2電動機與生產(chǎn)機械之間的傳動效率。p=Pn=nnn12式中：n為機床總效率，一般主運動為回轉(zhuǎn)運動的機床取0.7?0.85；主運動為往復運動的機床取0.6?0.7（結(jié)構(gòu)簡單的取大值，復雜的取小值）。根據(jù)實際情況，最后確定電動機的容量為11KW。冷卻泵電動機冷卻泵電動機的容量比較小，一般選取90W即可。快速移動電動機快速移動電動機所需要的功率，一般由經(jīng)驗數(shù)據(jù)來選擇，選擇為250W。電動機轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)型式的選擇轉(zhuǎn)速的選擇電動機功率的確定是選擇電動機的關(guān)鍵，但也要對轉(zhuǎn)速、使用電壓等級及結(jié)構(gòu)形式等項目進行選擇。異步電動機由于它結(jié)構(gòu)簡單堅固、維修方便、造價低廉，因此在機床中使用得最為廣泛。電動機的轉(zhuǎn)速愈低則體積愈大，價格也愈高，功率因數(shù)和效率也就低，因此電動機的轉(zhuǎn)速要根據(jù)機械的要求和傳動裝置的具體情況加以選定。異步電動機的同步轉(zhuǎn)速有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min、600r/min等幾種，這是由于電動機的磁極對數(shù)的不同而決定的。電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由于存在著轉(zhuǎn)差率，一般比同步轉(zhuǎn)速約低2%?5%。一般情況下，可選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動機，因為這個轉(zhuǎn)速下的電動機適應(yīng)性較強，而且功率因數(shù)和效率也高。若電動機的轉(zhuǎn)速與該機械的轉(zhuǎn)速不一致，可選取轉(zhuǎn)速稍高的電動機通過機械變速裝置使其一致。根據(jù)以上內(nèi)容選擇主軸電動機M1轉(zhuǎn)速為1450r/min；冷卻泵電動機M2轉(zhuǎn)速為3000r/min；快速移動電動機M3轉(zhuǎn)速為1360r/min。結(jié)構(gòu)型式的選擇一般地說，金屬切削機床都采用通用系列的普通電動機。y系列三相異步電動機是機床上常用的三相異步電動機。y系列電動機是封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，是全國統(tǒng)一設(shè)計的新的基本系列，它是我國取代JO2系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品。安裝尺寸和功率等級完全符合IEC標準和DIN42673標準。本系列采用B級絕緣，外殼防護等級為IP44,冷卻方式為IC0.141。因此，主軸電動機選擇Y160M-4型電動機；冷卻泵電動機采用專門的AOB-25系列油泵電機，由封閉自冷的三星異步電動機和單級離心泵組合而成，主要是給一般機床和其他設(shè)備輸送循環(huán)冷卻液（冷卻液為肥皂水，蘇打水，輕礦物油和其他無腐蝕性的液體），該系列泵效率高，體積小，重量輕，運行平穩(wěn)，安全可靠。刀架快速移動電動機選擇通用的AOS5634型電動機。因此電動機的選擇如下：主軸電動機M1：型號Y160M-4；容量11KW；轉(zhuǎn)速1450r/min。作用：工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的進給冷卻泵電動機M2：型號AOB-25；容量90W；轉(zhuǎn)速3000r/min。作用：輸送冷卻液用刀架快速移動電動機M3：型號AOS5634；容量0.25KW；轉(zhuǎn)速1360r/min。作用：溜板快速移動用3?3電器元件的選擇.1熱維電器利用電流的熱效原理來工作的保護電器主要用作：三相異步電動機的過載保護由按鈕、接觸器、熱繼電器等組成的異步電動機直接起動控制電路熱繼電器的圖形和文字符號交流接觸器KM

用來頻繁的接通和分斷交直流主回路和大容量控制電路。主要控制對象是電動機，能實現(xiàn)遠距離控制，并有欠（零）電壓保護功能。交流接觸器圖形符號和文字符號熔斷器作用：利用金屬的熔化來切斷電路，以保護電器，短路保護。結(jié)構(gòu)：熔體（保險絲）和熔座（安裝熔體）形狀：片狀、絲狀、和籠狀型號：常用的熔斷器有瓷插式RCIA系列、封閉管式及螺旋式RL1系列等多種。熔斷器圖形符號和文字符號按鈕按鈕，是一種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開‘控制電路’（其中電流很?。?，從而達到控制電動機或其他電氣設(shè)備運行目的的一種開關(guān)。行程開關(guān)行程開關(guān)，位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關(guān)的作用是實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。SQ位置開關(guān)的圖形符號及文字符號信號燈HL。型號：DX1-0 規(guī)格：白色，配6V0.15A燈泡 作用：電源指示燈因為變壓后的電源為6V，所以選用DX1-0型的信號燈。機床照明燈EL。型號：K-1，螺口規(guī)格：40W36V作用：機床局部照明因為在經(jīng)過電源變壓后變?yōu)?6V的電源電壓，所以用36V的K-1型的照明燈。斷路器QF。因為QF保護主電路所以用：AM2-40、20A型的熔斷器。控制變壓器TC。

控制變壓器和普通變壓器原理沒有區(qū)別.只是用途不同.控制變壓器：用途廣泛，可做升壓,亦可做降壓用.。表電動機及電器元件明細表符號名稱符號名稱M1主電動機SB1總停按鈕M2冷卻泵電動機SB2主電動機正向點動按鈕M3快速移動電動機SB3主電動機正轉(zhuǎn)按鈕KM1主電動機正轉(zhuǎn)接觸器SB4主電動機反轉(zhuǎn)按鈕KM2主電動機反轉(zhuǎn)接觸器SB5冷卻泵電動機停轉(zhuǎn)按鈕KM短接限流電阻接觸器SB6冷卻泵電動機起動按鈕KM4冷卻泵電動機起動接觸器TC控制變壓器KM3快移電動機起動接觸器FU(1?5)熔斷器KA中間繼電器FR1主電動機過載保護熱繼pbSB電器KT通電延時時間繼電器FR2冷卻泵電動機保護熱繼電器SQ快移電動機點動行程開關(guān)R限流電阻SA開關(guān)EL照明燈KS速度繼電器TA電流互感器A電流表QS隔離開關(guān)第四章電氣控制原理圖的設(shè)計主回路的設(shè)計如圖1所示，在主電路中，一共有三臺電動機。M1為主軸電動機，帶動主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進給運動；M2為冷卻泵電動機，用來輸送切削液；M3為刀架快速移動電動機。主電動機正反轉(zhuǎn)KM1與KM2分別為交流接觸器KM1與KM2的主觸頭。根據(jù)電氣控制基本知識分析可知，KM1主觸頭閉合、KM2主觸頭斷開時，三相交流電源將分別接入電動機的U1、V1、亞1三相繞組中，M1主電動機將正轉(zhuǎn)。反之，當KM1主觸頭斷開、KM2主觸頭閉合時，三相交流電源將分別接入M1主電動機的W1、V1、a三相繞組中，與正轉(zhuǎn)時相比，U1與W1進行了換接，導致主電動