畢業(yè)設計論文-M7130平面磨床電氣控制設計

PAGE目錄第1章M7130平面磨床的原理結構 11.1M7130平面磨床的主要結構 11.2M7130平面磨床的原理 21.3電力拖動特點及控制要求 31.3.1電力拖動特點 31.3.2控制要求 41.4電源形式 4第2章電氣設計 52.1電氣控制設計 52.2主電路分析 52.3控制電路分析 52.3.1電動機的控制 52.3.2電磁吸盤的控制 62.3.3照明及指示燈的控制 6第3章電氣元件的選擇 73.1電動機的選擇 73.1.1電動機容量的選擇 73.1.2電動機的轉速和結構形式的選擇 83.2熱繼電器 93.3交流接觸器 93.4熔斷器 103.5按鈕 113.6變壓器 113.7電氣柜的設計 133.8平面磨床一般故障處理方法 143.9磨床的電氣保養(yǎng) 15結束語 17參考文獻 18PAGEPAGE1第1章M7130平面磨床的原理結構1.1M7130平面磨床的主要結構M7130是臥軸圓臺平面磨床:適用于磨削圓形薄片工件,并可利用工作臺傾斜磨出厚薄不等的環(huán)形工件。臥軸矩臺平面磨床，國家標為M71系列平面磨床，即帶有臥式磨頭主軸，矩形工作臺的平面磨床。主要功能是用砂輪的周邊磨削工件的平面，也可以用砂輪的端面磨削工件的槽和凸緣的側面，磨削精度和光潔度都較高。適宜于磨削各種精密零件和工模具，可供機械加工車間、機修車間和工具車間作精密加工使用。中國傳統(tǒng)的臥軸矩臺平面磨床是從原蘇聯(lián)引進并消化改進的M71系列，特點是磨床主軸側掛，主軸采用軸瓦支承，適合粗加工重切削。近年來歐美國家更流行是十字鞍座結構的臥軸矩臺平面磨床，主軸采用精密精珠軸承支承，更適合于精密磨削。M7130具有以下特點：（1）機床布局采用立柱右置，磨頭、拖板與立柱的結構有新的突破，整機剛性更好。（2）磨頭采用國際通行的滾動軸承結構形式。（3）機床的垂直、橫向進給運動采用滾珠絲杠副，進給靈敏度高。（4）工作臺縱向運動由葉片泵驅動，運動平穩(wěn)，噪聲小。油池配有冷卻裝置，溫升低，熱變形小。（5）磨頭垂直運動有快速升降裝置，操作方便，橫向運動由變頻電機驅動，可無級調(diào)速。（6）機床的垂直、橫向進給部分留有伺服電機安裝位置，根據(jù)需要可配置數(shù)控系統(tǒng)成為數(shù)控機床。M7130平面磨床主要由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱、立柱、操作手柄等構成，外形結構如圖2.1所示。1.3.2控制要求（1）砂輪電動機、液壓泵電動機和冷卻泵電動機都只是要求單方向運轉。（2）冷卻泵電動機隨砂輪電動機開動，不用冷卻液時也可單獨關斷冷卻泵電動機。（3）具有完善的保護環(huán)節(jié)：各電路的短路保護；電動機的長期過載保護；零壓保護電磁吸盤的欠電流保護；防止因斷電，電磁吸盤工件飛出的保護以及其他保護等。（4）允許機床分別作調(diào)整運動。（5）具有使電磁吸盤吸牢工件及放開工件并去磁的控制環(huán)節(jié)。（6）具有照明電路。1.4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2章電氣設計2.1電氣控制設計圖2.1為M7130型平面磨床電氣控制線路圖。圖2.1M7130型平面磨床電氣控制電路圖2.2主電路分析主電路有三臺電動機，M1為砂輪電動機，M2為冷卻泵電動機，M3為液壓泵電動機。M1由接觸器KM1控制。插上插銷X1后，M2將與M1同時啟動和停止；不用冷卻液時，可將插銷X1拔掉。M3由接觸器KM2控制。三臺電動機共用熔斷器FU1作短路保護，M1和M2用熱繼電器FR1作長期過載保護，M3用熱繼電器FR2作長期過載保護。2.3控制電路分析控制電路可分為電動機控制電路和電磁吸盤控制電路以及照明和指示燈控制2.3.1電動機的控制由控制按鈕SB1、SB2與接觸器KM1構成砂輪電動機M1的單向旋轉直接啟動控制電路；由控制按鈕SB3、SB4與KM2構成液壓泵電動機單向旋轉直接啟動控制電路。這兩臺電動機的啟動和停止都可獨立進行。但想要啟動電動機，只要在轉換開關SA2的觸點SA2閉合，或欠電流繼電器KA的常閉觸點KA閉合的條件下方可實現(xiàn)。2.3.2電磁吸盤的控制電磁吸盤控制電路可分為整流裝置、控制裝置和保護裝置三部分。電磁吸盤整流裝置由整流變壓器T1與橋式全波整流器VC組成，輸出110V直流電壓對電磁吸盤供電。電磁吸盤由轉換開關SA1控制。SA1有三個位置：充磁、斷電和去磁。當SA1置于“充磁”位置時，觸點SA1（301—303）與觸點SA1（302—304）接通，整流器的輸出經(jīng)302—304—KA—306—YH—303—301使電磁吸盤YH通電。當SA1置于“去磁”位置時，觸點SA1（301—305）、SA1（303—302）及SA1（8—6）接通，此時整流器輸出經(jīng)302—303—YH—306—KA—304—R2—305—301使電磁吸盤通電。在“充磁”狀態(tài)時，電磁吸盤獲得整流器輸出的110V直流電壓，極性為上負下正，并串入了欠電流繼電器KA。電流足夠大時，KA的常開觸點閉合，為電動機控制電路的操作做好準備。在加工過程中，若吸盤電流大大降低或消失，KA的常開觸點斷開使電動機控制線路斷電，電動機停轉，以避免磨削時因吸力不足而使工件飛出。但是，在要單獨對砂輪或工作臺進行調(diào)整時，不需要電磁吸盤工作。這時，為使電動機控制電路也能操作，將SA1的一對觸點SA1（8—6）與KA（8—6）并聯(lián)。這樣，在需要單獨調(diào)整砂輪或工作臺時，可將SA1扳在“去磁”位置，SA1（8—6）便閉合，使得電動機控制電路被接通。當開關SA1置于“去磁”位置時，電磁吸盤回路中串入了電阻R2，并且電磁吸盤獲得的直流電壓是上正下負，流過的直流電流與充磁時相反，實現(xiàn)了去磁。串入R2是為了適當減小去磁電流，以不致造成反向磁化。工件對去磁要求嚴格，在取下工件后，還需要用交流去磁器進行處理。圖中的插座X2就是為插接去磁器而預備的。電磁吸盤線圈是一個大電感，當線圈斷電時，兩端會產(chǎn)生很高的自感電壓，會把線圈絕緣損壞，以及在開關SA1上產(chǎn)生很大的火花，導致開關觸點的損壞。為此，電路中接了電阻R3作為其放電回路，以釋放線圈中儲存的磁場能量。另外，圖中的R、C是用于吸收交、直側通斷時產(chǎn)生的浪涌電壓，作為整流裝置的過電壓保護。2.3.3照明及指示燈的控制照明、信號電路分析控制變壓器TC的二次側輸出24V電壓，作為車床低壓照燈和信號燈的電源。EL1為車床的低壓照明燈由開關SA2控制，HL為電源信號燈。EL2為電動機M1和M2的啟動指示燈，EL3為電動機M3的運行指示燈。分別用交流接觸器KM1和KM2的常開開關控制。第3章電氣元件的選擇3.1電動機的選擇正確的選擇電動機具有重要意義，合理的選擇電動機是從驅動機床的具體對象、加工規(guī)范，也就是要從機床的使用條件出發(fā)，經(jīng)濟、合理、安全等多方面考慮，使電動機能夠安全可靠地運行。3.1.1電動機容量的選擇根據(jù)磨床的負載功率就可選擇電動機的容量。然而機床的載荷是經(jīng)常變化的，而每個負載的工作時間也不盡相同，這就產(chǎn)生了使電動機功率如何最經(jīng)濟的滿足機床負載功率的問題。（1）主軸電動機計算砂輪電動機的功率時，多數(shù)磨床負載情況比較復雜，磨削用量變化很大，尤其是通用磨床負載種類更多，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合的方法來確定電動機的功率。調(diào)查統(tǒng)計類比法：確定電動機功率前，首先進行廣泛調(diào)查研究，分析確定所需要的磨削用量，然而用己確定的較常用的磨削用量的最大值，在同類同規(guī)格的磨床上進行磨削實驗并測出電動機的輸出功率，以此測出的功率為依據(jù)，再考慮到磨床最大負載情況，以及采用先進磨削方法及新工藝等，然后類比國內(nèi)外同類磨床電動機的功率，最后確定所設計的磨床電動機功率來選擇鋒電動機。這種方法有實用價值，以磨削實驗為基礎進行分析類比，符合實際情況。目前我國磨床設計制造部門，往往采用這種方法來選擇電動機容量。這種方法就是對磨床主拖動電動機進行實測、分析，找出了電動機容量與磨床主要數(shù)據(jù)的關系，根據(jù)這種關系作為選擇電動機容量的依據(jù)。磨床主電動機的功率P=T*n/9550T=砂輪重量/砂輪半徑分折計算法：可根據(jù)機床總體設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：式中：P電動機功率；P1機械傳動軸上的功率；η1生產(chǎn)機械效率；η2電動機與生產(chǎn)機械之間的傳動效率。式中：η：為磨床總效率，一般主運動取0.7~0.85；主運動為往復運動的機床取0.6~0.7（結構簡單的取大值，復雜的取小值)。根據(jù)實際情況，最后確定電動機的容量為7KW。（2）冷卻泵電動機冷卻泵電動機的容量比較小，一般選取120W即可。（3）液壓泵電動機液壓泵電動機也不需要太大的容量，所以取1.1KW3.1.2電動機的轉速和結構形式的選擇（1）轉速的選擇電動機功率的確定是選擇電動機的關鍵，但也要對轉速、使用電壓等級及結構形式等項目進行選擇。異步電動機由于它結構簡單堅固、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。電動機轉子轉速由于存在著轉差率，一般比同步轉速約低2％~5％。一般情況下，可選用同步轉速為1500r/min的電動機，因為這個轉速下的電動機適應性較強，而且功率因數(shù)和效率也高。若電動機的轉速與該機械的轉速不一致，可選取轉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)容選擇砂輪電動機M1轉速為2860r/min；冷卻泵電動機M2轉速為3000r/min；液壓泵電動機M3轉速為1410r/min。（2）結構形式的選擇在選擇電動機時，也應考慮磨床的轉動條件，對易產(chǎn)生懸浮飛揚的鐵屑或廢料，或冷卻液、工業(yè)用水等有損于絕緣的介質(zhì)能侵入電動機的場合，選用封閉式結構為適宜。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JW-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。液壓泵電動機選擇Y802—4電動機。因此電動機的選擇如下：砂輪電動機：型號JW-4容量7KW轉速2860r/min冷卻泵電動機：型號AOB-25容量0.12KW液壓泵電動機：型號Y802—4容量1.1KW轉速1410r/min3.2熱繼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（1）FR１型號為：JR10-106.71A作用：M1的過載保護利用電流的熱效原理來工作的保護電器（2）FR2型號為：JR10-102.71A作用：M3的過載保護利用電流的熱效原理來工作的保護電器3.3交流接觸器交流接觸器又可分為電磁式，永磁式和真空式三種。交流接觸器主要有四部分組成:(1)電磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統(tǒng),包括三組主觸頭和一至兩組常閉、常閉輔助觸頭,它和動鐵芯是連在一起互相聯(lián)動的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動機構、短路環(huán)、接線柱等。當線圈通電時,靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的,因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運行,觸點閉合,從而接通電源。當線圈斷電時,吸力消失,動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,切斷電源。接觸器主要由驅動系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)及其它部分組成。①驅動系統(tǒng)：驅動系統(tǒng)包括電子模塊、軟鐵、永磁體，是永磁式接觸器的重要組成部分，依靠它帶動觸點的閉合與斷開。②觸點系統(tǒng)：觸點是接觸器的執(zhí)行部分，包括主觸點和輔助觸點。主觸點的作用是接通和分斷主回路，控制較大的電流，而輔助觸點是在控制回路中，以滿足各種控制方式的要求。③滅弧系統(tǒng)：滅弧裝置用來保證觸點斷開電路時，產(chǎn)生的電弧可靠的熄滅，減少電弧對觸點的損傷。為了迅速熄滅斷開時的電弧，通常接觸器都裝有滅弧裝置，一般采用半封式縱縫陶土滅弧罩，并配有強磁吹弧回路。④其它部分：有絕緣外殼、彈簧、傳動機構等。3.4熔斷器作用：利用金屬的熔化來切斷電路，以保護電器結構：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系列等多種熔斷器的圖形、文字符號(1)FU1型號為：RL1熔體25A作用：總電路的短路保護因為FU1是主電路的保護所以用25A的熔體（1）FU2型號為：RL1熔體2A作用：控制電路保護（2）FU3型號為：RL1熔體2A作用：照明電路的保護（3）FU4型號為：RL1熔體2A作用：降壓整流保護3.5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備運行目的的一種開關。按鈕分為：1、常開按鈕——開關觸點斷開的按鈕。2、常閉按鈕——開關觸點接通的按鈕3、常開常閉按鈕——開關觸點既有接通也有斷開的按鈕。按鈕的用途很廣，例如車床的起動與停機、正轉與反轉等；塔式吊車的起動，停止，上升，下降，前、后、左、右、慢速或快速運行等，都需要按鈕控制（1）SB1型號為LA2型5A作用：砂輪電動機停止（2）SB2型號為LA2型5A作用：砂輪電動機的啟動（3）SB3型號為LA2型5A作用：液壓泵停止（4）SB4型號為LA2型5A作用：液壓泵啟動3.6變壓器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.?？刂谱儔浩骼秒姶鸥袘恚瑥囊粋€電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾刂谱儔浩髯儔浩髟砼c電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組與負載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組一次繞組的二次繞組的電壓相量U1電壓相量U2電流相量I1電流相量I2電動勢相量E1電動勢相量E2匝數(shù)N1匝數(shù)N2同時交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為φm,該磁通量稱為主磁通表1電氣元件明細表符號元件名稱型號規(guī)格件數(shù)作用M1砂輪電動機JW-47KW2860r/min1砂輪傳動M2冷卻泵電動機AOB-250.12KW1供給冷卻泵M3液壓泵電動機Y802—41.1KW1410r/min1液壓泵傳動KM1交流接觸器CJ0-10A127V10A1控制M1M2KM2交流接觸器CJ0-10A127V10A1控制M3SB1按鈕LA2型500V5A1砂輪停止SB2按鈕LA2型500V5A1砂輪啟動SB3按鈕LA2型500V5A1液壓泵停止SB4按鈕LA2型500V5A1液壓泵啟動FR１熱繼電器JR10-106.71A1M1過載保護FR２熱繼電器JR10-102.71A1M3過載保護T變壓器BK-200380/127366.3V1降壓整流YH電磁吸盤HDXP110V1.45A1吸持工件VC整流器4×2CZ11C1整流KA欠電流繼電器1欠電流保護C電容600V5∪F1放電保護R1電阻GF型1放電保護X1折頭插座CY-36型1連接M2X2折頭插座CY-36型1去磁FU1熔斷器RL160/25A1總線路短路保護FU2熔斷器RL115/2A2控制電路保護FU3熔斷器RL115/2A1照明電路保護FU4熔斷器RL115/2A1降壓整流保護SA1轉換開關HZ1控制充磁去磁SA2照明開關1低壓照明開關EL工作臺照明36V40W1加工時照明3.7電氣柜的設計圖3.13.23.3為相應的電氣柜設計圖3.1安裝面板位置圖圖3.2控制面板位置圖圖3.3電氣控制柜外觀總體設計圖3.8平面磨床一般故障處理方法(1)各電動機均不能啟動故障診斷（1）熔斷器FU1斷或熱繼電器FR動作（2）電磁吸盤參加工作時，欠流繼電器沒有動作或接觸不良（3）電磁吸盤不參加工作，轉換開關未接到位置或接觸不良處理方法（1）先檢查哪個熱繼電器動作，找出故障原因后換新熔芯或熱繼電器復位（2）調(diào)整欠流繼電器動作或更換觸點（3）將開關板撥到“退磁”位置或檢修開關(2)砂輪電動機不工作故障診斷（1）砂輪進刀量過大，引起熱繼電器動作（2）由于裝入式電動機前軸承是軸瓦，易磨損電流增大（3）接觸器接觸不良處理方法（1）減少進刀量，防止電機過載（2）更換磨損的軸瓦（3）修復或更換接觸器(3)無冷卻水故障診斷（1）冷卻液進入電動機內(nèi)部，造成匝間短路，電機燒毀（2）冷卻泵被贓物堵塞，電動機產(chǎn)生堵轉處理方法（1）更換冷卻泵（2）清除贓物，更換冷卻泵(4)電磁吸盤無吸力故障診斷（1）整流變壓器沒有輸出電壓（2）有交流但無直流（3）欠電流繼電器線圈斷開（4）插銷接觸不良（5）電力吸盤本身故障處理方法（1）檢修或更換變壓器（2）檢查更換整流元件，損壞的更新（3）接好線圈線（4）修復或更換插銷（5）檢修電磁吸盤(5)電磁吸盤吸力不足故障診斷（1）由于變壓器匝間短路或整流管壞，造成整流器空載輸出電壓太低（2）接負載后電壓太低處理方法（1）先檢查變壓器二次輸出電壓，若太低更換變壓器。用萬用表直流擋測量變壓器空載輸出電壓為130~140V，若太低更換二極管（2）接負載直流電壓不低于110V，若太低洗盤短路，修復或更換(6)電磁吸盤退磁不好，工件去不下來故障診斷（1）退磁電壓過高（2）退磁電阻損壞或線圈開路，無法退磁（3）沒有掌握好退磁時間處理方法（1）檢查或更換退磁電阻，把退磁電壓調(diào)至5~10V（2）更換電阻或接通電路（3）對于不同材質(zhì)工件，掌握不同退磁時間3.9磨床的電氣保養(yǎng)表2磨床電氣保養(yǎng)、大修參考標準項目參考標準磨床檢修周期例保：每星期一次一保：每月一次二保：三年一次大修：與機械大修同時進行磨床電氣例保檢查電氣設備各部分，并向操作者了解運行情況檢查開關箱，電動機是否有水和油污進入等不安全因素，各部是否有異常聲響及溫升是否正常檢查導線和管線有無破裂現(xiàn)象磨床電氣設備的一保磨床電氣設備的一保擦清吹干凈導線和電器上的油污和灰塵更換損壞的電器和線段檢查信號裝置熱保護和過電流保護是否完好檢查電磁吸盤線圈的出線端絕緣和接觸情況，并檢查吸盤力情況擰緊電器裝置上的所有螺絲檢查退磁機構是否完好測量電動機，電器及線路的絕緣電阻檢查開關箱及門的連鎖機構磨床電氣設備的二保進行一保的全部項目更換損傷的電器和觸頭及損傷的電線重新整定熱繼電器過電流繼電器等保護裝置核對圖紙，提出對大修要求磨床電氣的大修進行二保的全部項目拆下配電箱，重裝配電板上的元件解體舊的各電器開關，清掃各電器元件的灰塵和油污，除去銹跡，并進行防腐更換有損傷的電器和線段，重新排線組裝后的電器要求工作