電機與拖動課程設(shè)計工作臺自動往返循環(huán)控制

1、電機與拖動課程設(shè)計說明書工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號學(xué)院名稱信電工程學(xué)院專業(yè)名稱電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師張旭隆年月日摘要隨著時代的進步，世界開始進入新技術(shù)革命時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，要用各種自動化設(shè)備來監(jiān)視和控制整個生產(chǎn)過程，使各個設(shè)備能夠在工作過程中呈現(xiàn)出最佳狀態(tài)，生產(chǎn)出最好的產(chǎn)品。因此，沒有電氣自動化的發(fā)展，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了根基。所以，自動化就是將信息化和工業(yè)化一起發(fā)展。大力發(fā)展電氣自動化技術(shù)，既可以對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有所幫助，又可以加快信息化的發(fā)展，以實現(xiàn)我國電氣的全面工業(yè)化。因此，自動化作為我國實現(xiàn)工業(yè)化和信息

2、化的大政方針，必須成為我國行業(yè)的重中之重。目前大中型企業(yè)普通采用了先進的自動化系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行控制，但絕大部分小型企業(yè)尚未應(yīng)用自動化系統(tǒng)和產(chǎn)品對生產(chǎn)過程進行控制。因此，自動化在我國的應(yīng)用潛力遠沒有得到充分發(fā)揮。在自動化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機械的工作臺需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動往返運動，并且有的還要求在某些位置有一定的時間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。用自動化系統(tǒng)實現(xiàn)工作臺自動往返順序控制，不僅具有程序設(shè)計簡單、方便、可靠性高等特點，而且程序設(shè)計方法多樣，便于不同層次設(shè)計人員的理解和掌握。在本次設(shè)計中，通過對工作臺自動往返循環(huán)系統(tǒng)原理分析，理解工作臺的運行過程和其中的制約關(guān)系。然后預(yù)選出電動機，對電動

3、機的校驗最終確定電動機的機型。再對工作臺的制約關(guān)系，設(shè)計電路的主控電路和控制電路，最終完成課程設(shè)計。關(guān)鍵詞 自動化；工作臺；往返循環(huán)控制目 錄1 緒論 . 11.1設(shè)計背景 . 11.2設(shè)計目的 . 11.3設(shè)計任務(wù)及要求 . 11.4設(shè)計指導(dǎo) . 22 工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng) . 32.1拖動系統(tǒng)的機械運動示意圖 . 32.2拖動系統(tǒng)的工作原理 . 33 電動機及其他電氣元件的選擇 . 43.1電動機容量的選擇.43.1.1電動機額定功率的選擇.43.1.2負載轉(zhuǎn)矩的測量 . 43.1.3電動機類型的選擇 . 53.1.4電動機電壓的選擇 . 53.1.5電動機轉(zhuǎn)速的選擇.63.1.6電

4、動機外形結(jié)構(gòu)的選擇.63.1.7電動機工作制的選擇 . 73.1.8電動機型號的選擇 . 83.2電動機的校驗 . 93.2.1電動機的起動校驗 . 93.2.2電動機的過載校驗 . 103.2.3電動機的穩(wěn)定運行校驗 . 103.2.4電動機的發(fā)熱校驗 . 103.3其他電氣元件的選擇.123.3.1接觸器的選用.123.3.2繼電器的選用.124 系統(tǒng)電路圖設(shè)計 . 144.1主電路的設(shè)計 . 144.1.1主電路設(shè)計分析 . 144.2控制電路設(shè)計 . 154.2.1控制電路設(shè)計分析 . 154.2.2控制電路電路圖及原理 . 15結(jié)論 .20參考文獻 . 211 緒論1.1 設(shè)計背景傳

5、統(tǒng)制造業(yè)使用大量人力進行加工的模式在現(xiàn)在成本費用不斷提高的今天，面臨巨大的壓力。國際競爭的高壓力，自動化技術(shù)日益被制造業(yè)接受。隨著市場競爭的日趨激烈和能源成本的逐步上揚，廣大機器設(shè)備生產(chǎn)商和工業(yè)最終用戶在自動化應(yīng)用、能效管理等方面的意識和要求正在逐步提升，對信息化和自動化的緊密結(jié)合提出了更高的要求。如何利用行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)和成功應(yīng)用經(jīng)驗，幫助企業(yè)自身提升信息化協(xié)同、運營維護管理能力和實現(xiàn)能效優(yōu)化是廣大自動化企業(yè)的使命。隨著計算機技術(shù)、無線技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、IT技術(shù)、機器人技術(shù)，傳感器技術(shù)以及安全技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，工廠自動化發(fā)展到了新階段，不斷增加的功能集成提升了所有

6、驅(qū)動技術(shù)中集散的智能化，保證這些設(shè)備在初次連接時能得到恰如其分的使用，并在系統(tǒng)中充分地發(fā)揮各自的優(yōu)勢。工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)在現(xiàn)在工業(yè)中常用于機床、物流分揀等領(lǐng)域，此系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了工業(yè)運作的效率，節(jié)省了大量的人力物力，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化。1.2設(shè)計目的 在實際生產(chǎn)中,有些生產(chǎn)機械的工作臺需要自動往復(fù)運動,并且有的還要求在兩終端要有一定時間的停留,以滿足生產(chǎn)工藝要求。在機床電氣設(shè)備中，有些是通過工作臺自動往復(fù)循環(huán)控制的，例如萬能銑床，龍門刨床的工作臺上下、前后、左右的運動等。這些生產(chǎn)機械運動部件的行程或位置要受到限制，或者需要其運動部件在一定范圍內(nèi)自動往返循環(huán)等。這些都要讓我們會正

7、確識別、選用安裝、使用行程開關(guān)，熟悉電動機位置控制、自動往返控制電路的構(gòu)成和工作原理。會安裝與檢測電動機位置控制和自動往返控制線路。還要讓我們學(xué)會運用機械設(shè)計與制造的知識，正確選擇工作臺的傳動裝置、支撐部分，另外機床工作臺系統(tǒng)的材料也要合理的選擇以符合工程力學(xué)。電動機的正反轉(zhuǎn)是實現(xiàn)工作臺自動往復(fù)循環(huán)的基本環(huán)節(jié)。1.3設(shè)計任務(wù)及要求1）設(shè)計一個電氣原件的工作臺自動往返循環(huán)控制線路2）工作臺循環(huán)工作電機應(yīng)可靠起動、運轉(zhuǎn)、停止3）工作臺往返工作既可實現(xiàn)手動也可滿足自動1.4設(shè)計指導(dǎo)查閱資料理解工作臺的往返循環(huán)工作的原理及結(jié)構(gòu)。為簡化設(shè)計過程，工作臺驅(qū)動電機可自行選擇，但選擇電機后需要進行校驗（如類型

8、、容量、起動能力、過載能力、溫升及工作制等），對題目未知的參數(shù)可根據(jù)類似產(chǎn)品的說明書或電氣工程手冊查詢。工作臺自動往返循環(huán)控制線路，包括主接線和控制線路?？刂凭€路需要選擇相應(yīng)的電氣元件，電氣元件的選擇應(yīng)符合供電要求。2 工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)2.1 拖動系統(tǒng)的機械運動示意圖工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)是由電動機通過齒輪帶動工作臺在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)左右平移，并能實現(xiàn)手動和自動控制的一個系統(tǒng)。圖中SQ1、SQ2分別為位置行程開關(guān)；SQ3、SQ4為極限位置開關(guān)；SB1、SB2和SB3分別為停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動按鈕。具體模型如圖2-1。圖2-1工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)2.2 拖動系統(tǒng)的工作原理當(dāng)工作臺

9、擋板停在行程開關(guān)SQ1和SQ2之間任意位置時，可以通過啟動開關(guān)使電動機帶動工作臺運行。例如按下開關(guān)SB1，電動機正轉(zhuǎn)，帶動工作臺向左進。或按下開關(guān)SB2,電動機反轉(zhuǎn)，帶動工作臺右進。當(dāng)工作臺到達終點左往行程開關(guān)SQ1時候，需通過控制，使電動機停轉(zhuǎn)；同時通過開關(guān)鍵變化，使電動機反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向右移動；并未下次正轉(zhuǎn)做準(zhǔn)備。當(dāng)電機反轉(zhuǎn)拖動工作臺向右移動到一定位置時，擋塊2碰到行程開關(guān)SQ2，通過控制，使電動機停轉(zhuǎn)；同時通過開關(guān)鍵變化，使電動機再次開始正轉(zhuǎn)。如此反復(fù)循環(huán)，使工作臺在預(yù)定行程內(nèi)自動反復(fù)往返運動。3 電動機及其他電氣元件的選擇3.1 電動機容量的選擇3.1.1電動機額

10、定功率的選擇電動機的額定功率的選擇，一般主要考慮電機的容量應(yīng)大于它所拖動的機械設(shè)備的軸功率。電動機額定功率過大，電動機就經(jīng)常處于輕載運行，電動機本身的容量得不到充分發(fā)揮，同時電動機運行效率低、性能不好，都會增加運行費用；電動機額定功率比生產(chǎn)機械要求的小，電動機電流超過額定電流，電機內(nèi)損耗加大，效率降低是小事，重要的是影響電機的壽命，即使過載不多，電動機的壽命也會減少較多；過載較多，會破壞電機絕緣材料的絕緣性能甚至燒毀。因此，應(yīng)使所選電動機的額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機械所需要的功率。具體方法有以下幾種：（1） 類比法。通過調(diào)研，參照同類生產(chǎn)機械來決定電動機的額定功率。（2） 統(tǒng)計法。經(jīng)統(tǒng)計分析從

11、中找出電動機的額定功率與生產(chǎn)機械主要參數(shù)之間的計算公式，按此公式計算出電動機的額定功率。（3） 實驗法。用一臺同類型或相近類型的生產(chǎn)機械進行實驗，測出所需功率的大小。（1）、（2）、（3）三種方法也可以結(jié)合進行。（4） 計算法。根據(jù)電動機的負載情況，從電動機的發(fā)熱，過載能力和起動能力等方面進行考慮，通過計算法求出所需要的額定功率。3.1.2 負載轉(zhuǎn)矩的測量 因為工作臺實現(xiàn)的是平移運動，根據(jù)平移作用力折算的等效負載轉(zhuǎn)矩公式見式（3.1） 式3.1式中：TL表示等效負載轉(zhuǎn)矩Fm表示平移作用力um表示工作臺移動速度ht表示傳動效率W表示電動機角速度n表示電動機的轉(zhuǎn)速假設(shè)電動機的重

12、力Gm=20000N，移動速度um=0.4m/s，工作臺與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)m=0.1，傳動機構(gòu)與圖（4）相同，電動機的轉(zhuǎn)速n=920r/min，傳動效率ht=0.8。則，平移作用力Fm=mGm=0.1´20000N=2000N等效負載轉(zhuǎn)矩uph´=3.1.3 電動機類型的選擇選擇哪種類型的電動機，一方面要根據(jù)生產(chǎn)機械對電動機的機械特性、起動特性性能、調(diào)速特性、制動方法和過載能力等方面的要求，對各種類型的電動機進行分析比較；另一方面在滿足上述要求的前提下，還要從節(jié)省初期投資，減少運行費用等經(jīng)濟方面進行綜合分析，最后將電動機的類型確定下來。大致可分為以下幾種情況：（1）對起動

13、、制動及調(diào)速無特殊要求的一般生產(chǎn)機械,如機床、水泵、風(fēng)機等，應(yīng)選用籠型異步電動機。 （2）對需要分級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如某些機床、電梯等，可選用多速異步電動機。 （3）對起動、制動比較頻繁，要求起動、制動轉(zhuǎn)矩大,但對調(diào)速性能要求不高，調(diào)速范圍不寬的生產(chǎn)機械,可選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。 （4）當(dāng)生產(chǎn)機械的功率較大又不需要調(diào)速時，多采用同步電動機。 (5）對要求調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑、對拖動系統(tǒng)過渡過程有特殊要求的生產(chǎn)機械，可選用他勵直流電動機因為此系統(tǒng)對起動、調(diào)速等性能沒有特殊要求，所以優(yōu)先選用電動機類型為三相籠型異步電動機。3.1.4電動機電壓的選擇根據(jù)電動

14、機的額定功率和供電電壓的情況選擇電動機的額定電壓。例如，三相異步電動機的額定電壓主要有380V，3000V，6000V和10000V等幾種，由于高壓電器設(shè)備的初期投資和維護費用比低壓電器設(shè)備貴的多。一般當(dāng)電動機額定功率PN200kw時，往往選用380V電動機。因此此系統(tǒng)選用380V三相籠型異步電動機。3.1.5電動機轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速和傳動方式，通過經(jīng)濟技術(shù)比較后確定電動機的額定轉(zhuǎn)速。額定功率相同的電動機，額定轉(zhuǎn)速高時，其體積小，價格低，由于生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速有一定的要求，電動機轉(zhuǎn)速越高，傳動機構(gòu)的傳動比就越大，導(dǎo)致傳動機構(gòu)復(fù)雜，增加了設(shè)備成本和維修費用。因此，應(yīng)綜合考慮電動機和生產(chǎn)機械

15、兩方面的各種因素后再確定較為合理的電動機額定轉(zhuǎn)速。對連續(xù)運轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械，可從設(shè)備初投資，占地面積和運行維護費用等方面考慮，確定幾個不同的額定轉(zhuǎn)速，進行比較，最后選定合適的傳動比和電動機的額定轉(zhuǎn)速。經(jīng)常起動，制動和反轉(zhuǎn)，但過渡過程時間對生產(chǎn)率影響不大的生產(chǎn)機械，主要根據(jù)過渡過程能量最小的條件來選擇電動機的額定轉(zhuǎn)速。 電動機經(jīng)常起動，制動和反轉(zhuǎn)，且過渡過程持續(xù)時間對生產(chǎn)率影響較大，則主要根據(jù)過渡過程時間最短的條件來選擇電動機的額定轉(zhuǎn)速。因此，綜合分析電動機和生產(chǎn)機械兩方面的各種因素最終確定電動機的額定轉(zhuǎn)速為nN=910r/min。3.1.6電動機外形結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)電動機的使用環(huán)境選擇電動

16、機的外形結(jié)構(gòu)。電動機的外形結(jié)構(gòu)有幾下幾種：（1） 開啟式。電動機的定子兩側(cè)和端蓋上開有很大的通風(fēng)口，散熱性好、價格比較低，但是容易進灰塵、水滴和鐵屑等雜物，只能在清潔、干燥的環(huán)境中使用。（2） 防護式。電動機的機座和端蓋下方有通風(fēng)口，散熱性比較好，能防止水滴和鐵屑等雜物從上方落入電動機內(nèi)，但是潮氣和灰塵仍可進入。一般用在比較干燥、清潔的環(huán)境中。（3） 封閉式。電動機的機座和端蓋上均無通風(fēng)口，完全是封閉的，外部的潮氣和灰塵不易進入電動機，多用于灰塵多、潮濕、有腐蝕性氣體、易引起火災(zāi)等惡劣環(huán)境中。（4） 密封式。電動機的密封程度高，外部的氣體和液體都不能進入電動機的內(nèi)部，可以浸在液體中使用，如潛水

17、泵電動機。（5） 防爆式。電動機不但有嚴(yán)密的封閉結(jié)構(gòu)，外殼又有足夠的機械輕度。一旦少量爆炸性氣體侵入電動機內(nèi)部發(fā)生爆炸時，電動機外殼能承受爆炸時的壓力，火花不會竄到外面以致引起外界氣體再爆炸。適用于有易燃、易爆氣體的場所。如礦井、油庫、和煤氣站等。此系統(tǒng)根據(jù)電動機的使用環(huán)境選擇電動機的外形結(jié)構(gòu)為封閉式，這種電動機的機座和端蓋上均無通風(fēng)孔，完全是封閉的，外部的潮氣和灰塵不易進入電動機，多用于灰塵多、潮濕、有腐蝕性氣體、易引起火災(zāi)等惡劣環(huán)境中。3.1.7電動機工作制的選擇電機的工作制表明電機在不同負載下的允許循環(huán)時間。 電動機工作制為:S1S10;其中: (1)S1工作制:連續(xù)

18、工作制，保持在恒定負載下運行至熱穩(wěn)定狀態(tài);簡稱為S1;    (2)S2工作制:短時工作制，本工作制簡稱為S2，隨后應(yīng)標(biāo)以持續(xù)工作時間。如S2 60min;   (3)S3工作制:斷續(xù)周期工作制，按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段停機、斷能時間。本工作制簡稱為S3，隨后應(yīng)標(biāo)以負載持續(xù)率，如S3 25%;   (4)S4工作制:包括起動的斷續(xù)周期工作制。本工作制簡稱為S4，隨后應(yīng)標(biāo)以負載持續(xù)率以及折算 到電機軸上的電機轉(zhuǎn)動慣量JM、負載

19、轉(zhuǎn)動慣量Jext，如S4 25% JM=0.15kg.m2, Jext=0.7kg.m2;    (5)S5工作制:包括電制動的斷續(xù)周期工作制。本工作制簡稱為S5，隨后應(yīng)標(biāo)以負載持續(xù)率以及折算 到電機軸上的電機轉(zhuǎn)動慣量JM、負載轉(zhuǎn)動慣量Jext，如S5 25% JM=0.15kg.m2, Jext=0.7kg.m2;    (6)S6工作制:連續(xù)周期工作制。每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段空載運行時間，無停機、斷能時間。本工作制簡稱為S6，

20、隨后應(yīng)標(biāo)以負載持續(xù)率，如S6 40%;    (7)其他還有:    S7工作制:包括電制動的連續(xù)周期工作制;    S8工作制:包括負載-轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的連續(xù)周期工作制;    S9工作制:負載和轉(zhuǎn)速作非周期變化的連續(xù)周期工作制;    S10工作制:離散恒定負載工作制。    電機可以運行直至熱穩(wěn)定，并認(rèn)為與S3S10工作制中的某一工作制等效因為

21、此系統(tǒng)電動機一旦起動就處于連續(xù)工作狀態(tài)，當(dāng)電動機電源反接時，電動機轉(zhuǎn)軸不能實現(xiàn)立即反轉(zhuǎn)，存在一小段時間的反轉(zhuǎn)制動，然后又繼續(xù)工作，如此循環(huán)往復(fù)，是周期工作制，所以選用包括電制動的連續(xù)周期工作制（S7工作制）。見圖3-1=´=´gg圖3-1 S7工作制負載功率、電動機輸出功率、電動機溫度變化圖圖中：P負載；Pv電氣損耗；Q溫度；Qmax達到的最高溫度；t時間；TC負載周期；tD起動加速時間；tp恒定負載運行時間；tF一電制動時間；負載持續(xù)率=13.1.8電動機型號的選擇根據(jù)前述各項的選擇結(jié)果選擇電動機的型號。國產(chǎn)電動機為了滿足生產(chǎn)機械的不同需要，做成許多在結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)用范圍、

22、性能水平等各異、功率按一定比例遞增并成批生產(chǎn)的系列產(chǎn)品，并冠以規(guī)定的產(chǎn)品型號。它們的特點和數(shù)據(jù)可以從電動機產(chǎn)品目錄中查到。例如Y系列電動機是我國20世紀(jì)80年代設(shè)計的封閉式籠型異步電動機，YR系列為繞線型三相異步電動機；YD系列為三相多速異步電動機；YB系列為防爆型三相異步電動機；T系列為三相同步電動機，Z系列為直流電動機，等等。其中Y系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。安裝尺寸和功率等級符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，外殼防護等級為IP44，冷卻方法為IC411，連續(xù)工作制（S1）。適用于驅(qū)動無特殊要求的機械設(shè)備，如機床、泵、風(fēng)機、壓縮機、攪拌機、運輸機械、農(nóng)業(yè)機械、食品機械等。Y系列

23、電動機效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運行安全可靠。Y80315電動機符合Y系列（IP44）三相異步電動機技術(shù)條件JB/T9616-1999。Y355電動機符合Y系列（IP44）三相異步電動機技術(shù)條件JB5274-91。Y80315電動機采用B級絕緣。Y355電動機采用F級絕緣。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。功率3kW及以下為Y接法；其它功率均為接法。電動機運行地點的海拔不超過1000m；環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)變化，但不超過40；最低環(huán)境空氣溫度為-15；最濕月月平均最高相對濕度為90%；同時該月月平均最低溫度不高于25。表3-1電動機型號及相關(guān)參數(shù)額定轉(zhuǎn)矩的計算公式見式3.2

24、: 式3.2式中： TN表示額定轉(zhuǎn)矩PN表示額定功率nN表示額定轉(zhuǎn)速根據(jù)電動機的詳細參數(shù)計算得：表3-2不同型號對應(yīng)的額定轉(zhuǎn)矩因為負載轉(zhuǎn)矩TL=10.385N·m，所以選擇Y90L-6型號電動機。又因為是小功率電動機,PN£3kw,所以選用Y接法。3.2電動機的校驗3.2.1電動機的起動校驗根據(jù)查表得Y90S-6型電動機的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動電流倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩TS大于起動時的負載轉(zhuǎn)矩的（1.11.2）倍，起動轉(zhuǎn)矩滿足起動條件。起動電流為起動電流IS小于電路保護的額定電流，起動電流滿足起動條件。3.2.2電動機的過載校驗根據(jù)查表得Y90S-6型電動機的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)電動機的最

25、大轉(zhuǎn)矩TM=aMTTN大于電動機的負載轉(zhuǎn)矩，過載轉(zhuǎn)矩符合過載要求。3.2.3電動機的穩(wěn)定運行校驗把n=920r/min、Gm=20000N、um=0.4m/s、m=0.1、ht=0.8帶入式（3.1）求得當(dāng)電機轉(zhuǎn)速為920r/min時電動機可以穩(wěn)定運行，即當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩為10.385N·m時，電動機的轉(zhuǎn)速為920r/min。3.2.4電動機的發(fā)熱校驗設(shè)SQ1和SQ2之間的距離足夠長為5米，SQ1和SQ3之間的距離為0.1米，近似假設(shè)電動機在啟動和反轉(zhuǎn)制動時的功率為PN，電動機在穩(wěn)定運行時的功率為負載功率P2，數(shù)值為圖3-2 電機運行一個周期中功率變化的近似圖假設(shè)P1=PN=1100W、s

26、1=0.07m、t1=0.25s，近似滿足式（3.3） 式3.3所以假設(shè)成立。再假設(shè)P3=PN=1100W、s3=0.03m、t3=0.1s，近似滿足式（3.4） 式3.4所以假設(shè)成立。P2=1000W、s2=5+0.03-0.07=4.96m、t2=s2/v=4.96/0.4=12.4s將上列數(shù)據(jù)帶入式（3.5），進行發(fā)熱校驗得所以正常運行時的發(fā)熱符合要求。同理，當(dāng)工作臺的限位開關(guān)出現(xiàn)問題時，SQ3、SQ4代替SQ1、SQ2發(fā)揮作用，PL¢£PL，所以發(fā)熱也符合要求。3.3其他電氣元件的選擇3.3.1接觸器的選用選擇接觸器主要依據(jù)以下數(shù)據(jù)：電源種類（直流或交流）；主觸點額

27、定電流；輔助觸點的種類、數(shù)量和觸點的額定電流；電磁線圈的電源種類、頻率和額定電壓；額定操作頻率等。機床用的最多的是交流接觸器。交流接觸器的選擇主要考慮主觸點的額定電流、額定電壓、線圈電壓等。交流接觸器主觸點的額定電壓一般按高于線路額定電壓來確定。根據(jù)控制回路的電壓決定接觸器的線圈電壓。為保證安全，一般接觸器吸引線圈選擇較低的電壓。但如果在控制線路比較簡單的情況下，為了省去變壓器，可選用380V電壓。值得注意的是，接觸器產(chǎn)品系列是按使用類 別設(shè)計的，所以要根據(jù)接觸器負擔(dān)的工作任務(wù)來選用相應(yīng)的產(chǎn)品系列。接觸器輔助觸點的數(shù)量、種類滿足線路的需要。3.3.2繼電器的選用繼電器的選擇大概可分為以下幾種：

28、1）一般繼電器的選用一般繼電器是指具有相同電磁系統(tǒng)的繼電器，又稱電磁繼電器。選用時，除滿足繼電器線圈電壓或線圈電流的要求外，還應(yīng)按照控制需要分別選用過電流繼電器、欠電流繼電器、過電壓繼電器、欠電壓繼電器中間繼電器等。另外電壓、電流繼電器還有交流、直流之分，選擇時也應(yīng)當(dāng)注意。2）時間繼電器的選擇時間繼電器是壓力機控制線路中常用電器之一。它的類型有：電磁式，空氣阻尼式，電動式及電子式等。用的較多的是空氣阻尼式時間繼電器，它的特點是工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，延時整定范圍較寬（可達0.4s180s）時間繼電器型式多樣，各具特點，選擇時應(yīng)從以下幾方面考慮。(1) 根據(jù)控制線路的要求來選擇延時方式，即通電延時型

29、或斷電延時型。(2) 根據(jù)延時準(zhǔn)確度要求和延時時間的長短來選擇。(3) 根據(jù)使用場合、工作環(huán)境選擇合適的時間繼電器。3）熱繼電器的選擇熱繼電器的選擇應(yīng)按電動機的工作環(huán)境、起動情況、負載性質(zhì)等因素來考慮。一方面要充分發(fā)揮電動機的過載能力，另一方面，對電動機在短時過載與起動瞬間不受影響。熱繼電器結(jié)構(gòu)形式的選擇。星形連接的電動機可以選擇兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形連接的電動機應(yīng)當(dāng)選擇帶斷相保護裝置的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。熱元件選好后，還需根據(jù)電動機的額定電流來調(diào)整它的整定值。4 系統(tǒng)電路圖設(shè)計4.1主電路的設(shè)計4.1.1主電路設(shè)計分析因為任務(wù)要求電動機能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，所以電動機主電路必須由兩個開關(guān)來控

30、制兩個主電路的通斷，且兩個電路不能同時接通，另外主電路中應(yīng)該存在熔斷器和熱繼電器來保護電路，由于兩個電路實現(xiàn)電動機的轉(zhuǎn)向不同，所以兩個電路連接電動機的相序不同。另外電動機的額定功率比較小，所以采用Y接法。主電路電路圖如圖4-1。圖4-1 系統(tǒng)主電路圖圖中：L1、L2、L3表示三相380V交流電源QS表示電路電源開關(guān)FU1表示主電路熔斷器KM1表示電動機正轉(zhuǎn)電路開關(guān)KM2表示電動機反轉(zhuǎn)電路開關(guān)FR表示熱繼電器當(dāng)KM1閉合時電動機正轉(zhuǎn)，當(dāng)KM2閉合時電動機反轉(zhuǎn)。4.2控制電路設(shè)計4.2.1控制電路設(shè)計分析設(shè)計任務(wù)要求，當(dāng)工作臺擋鐵1從右向左觸碰到限位開關(guān)SQ1時，電動機從正接變?yōu)榉唇樱ぷ髋_減速至

31、零，擋鐵1停在限位開關(guān)SQ1和超限開關(guān)SQ3之間，并開始從左向右運動，當(dāng)擋鐵2從左向右觸碰到限位開關(guān)SQ2時，電動機從反接變?yōu)檎?，工作臺減速至零，擋鐵2停在限位開關(guān)SQ2和超限開關(guān)SQ4之間，并開始從右向左運動。若限位開關(guān)SQ1或SQ2失效時，工作臺會繼續(xù)向左或向右運動然后擋鐵1或擋鐵2會觸碰到超限開關(guān)SQ3或超限開關(guān)SQ4，此時需要電機停止轉(zhuǎn)動排除故障或者讓超限開關(guān)自行進行校正代替限位開關(guān)實現(xiàn)控制功能，人為停止系統(tǒng)停止，并排除故障。本系統(tǒng)選擇的是后者。除此之外控制回路應(yīng)有自己的線路保護，并當(dāng)主回路溫度過高時可以自動使系統(tǒng)停止運行，當(dāng)啟動開關(guān)按下時，線路應(yīng)該有自鎖電路使通過電磁繼電器線圈的電

32、流保持。停止按鈕應(yīng)該保持常閉，當(dāng)按下時整個控制回路應(yīng)該失電。電路要能實現(xiàn)手動和自動控制。4.2.2控制電路電路圖及原理行程開關(guān)是一種將機械信號轉(zhuǎn)換為電氣信號，以控制運動部件位置或行程的自動控制電器。而位置控制就是利用生產(chǎn)機械運動部件上的擋鐵與位置開關(guān)碰撞，使其觸頭動作，來接通或斷開電路，以實現(xiàn)對生產(chǎn)機械運動部件的位置或行程的自動控制?？刂齐娐穲D見圖4-2SB2SQ19876543201KM1KM2FRSB3SB2SB1W11U11V11W13W121V12U12V11U11WVUKM1KM2FU1FU2PEQSL1L3L2M3FRKM2KM1KM2KM1圖4-2系統(tǒng)控制線路電路圖（右）圖中：F

33、U2表示控制回路熔斷器SB3表示停止自恢復(fù)按鈕SB1表示正轉(zhuǎn)自恢復(fù)按鈕SB2表示反轉(zhuǎn)自恢復(fù)按鈕KM1、KM2表示電磁繼電器線圈SQ1、SQ表示限位開關(guān)FR表示熱繼電器圖4-2線路工作原理敘述如下：先合上電源開關(guān)QS。按下SB1移至限定位置，擋鐵1碰撞位置開關(guān)SQ1電動機M啟動連續(xù)正轉(zhuǎn)KM1自鎖觸頭閉合自鎖KM1線圈得電KM1主觸頭閉合KM1聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)鄬M2聯(lián)鎖行車停止前移SQ1常閉觸頭分?jǐn)嘈熊嚽耙齐妱訖CM失電停轉(zhuǎn)KM1自鎖觸頭分?jǐn)嘟獬枣iKM1線圈失電KM1主觸頭分?jǐn)郖M1聯(lián)鎖觸頭恢復(fù)閉合解除聯(lián)鎖1、行車向前運動：此時，即使再按下SB1，由于SQ1常閉觸頭已分?jǐn)?，接觸器KM1線圈也不會得電

34、，保證了行車不會超過SQ1所在的位置。按下SB2電動機M啟動連續(xù)反轉(zhuǎn)KM2自鎖觸頭閉合自鎖KM2線圈得電KM2主觸頭閉合KM2聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)鄬M1聯(lián)鎖行車后移（SQ1常閉觸頭恢復(fù)閉合）移至限定位置，擋鐵2碰撞位置開關(guān)SQ2SQ2常閉行車停止后移觸頭分?jǐn)嚯妱訖CM失電停轉(zhuǎn)KM2自鎖觸頭分?jǐn)嘟獬枣iKM2線圈失電KM2主觸頭分?jǐn)郖M2聯(lián)鎖觸頭恢復(fù)閉合解除聯(lián)鎖2、行車向后運動：停車時只需按下SB3即可。2.機械設(shè)備中的機床工作臺需要在一定的距離內(nèi)能自動往復(fù)不斷循環(huán)，以使工件能連續(xù)工作。圖2-1是機床工作臺往復(fù)循環(huán)的運動示意圖，控制電路見圖4-3，實質(zhì)上是用行程開關(guān)來自動實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)。圖4-3線路的

35、工作原理如下：先合上QS。按下SB1電動機M正轉(zhuǎn)KM1自鎖觸頭閉合自鎖KM1線圈得電KM1主觸頭閉合KM1聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)鄬M2聯(lián)鎖電動機停止反轉(zhuǎn)工作臺停止右移電動機停止正轉(zhuǎn)，工作臺停止左移移至限位開關(guān)擋鐵1碰撞SQ1工作臺左移KM1自鎖觸頭分?jǐn)嘟獬枣iKM1線圈失電KM1主觸頭分?jǐn)郖M1聯(lián)鎖觸頭恢復(fù)閉合解除聯(lián)鎖SQ11先分?jǐn)郤Q12后閉合電動機M反轉(zhuǎn)KM2自鎖觸頭閉合自鎖KM2線圈得電KM2主觸頭閉合KM2聯(lián)鎖觸頭分?jǐn)鄬M1聯(lián)鎖工作臺右移（SQ1觸頭復(fù)位）移至限定位置擋鐵2碰SQ2以后重復(fù)上述過程，工作臺就在限定的行程內(nèi)自動往返運動。工作臺又左移（SQ2觸頭復(fù)位）KM2自鎖觸頭分?jǐn)嘟獬枣iKM2主觸頭分?jǐn)郖M2聯(lián)鎖觸頭恢復(fù)閉