￠400臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、三江學(xué)院機(jī)電傳動(dòng)與控制課程設(shè)計(jì) 題目400臥式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械工程學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（機(jī)電技術(shù)）專業(yè) 學(xué)生姓名 馮懌 學(xué)號(hào)12011158001 起訖日期 2014.6.16-2014.6.20 指導(dǎo)教師姓名（簽名）王卓君目錄第一章臥式車床簡(jiǎn)介及運(yùn)動(dòng)分析.11臥式車床的型號(hào).12臥式車床各部分的名稱和用途.13、車床的運(yùn)動(dòng)形式.2第二章控制方案設(shè)計(jì).41、課程設(shè)計(jì)要求及任務(wù).42、設(shè)備電氣控制要求.43、電動(dòng)機(jī)的選擇.4第三章 電氣控制線路設(shè)計(jì).61、主電路設(shè)計(jì).62、控制電路設(shè)計(jì).7第四章 電氣元件的選擇.81、熔斷器的選用.82、接觸器的選用.83、熱繼電器的選用.84

2、、電氣元件明細(xì)表.10課程設(shè)計(jì)小結(jié).11參考文獻(xiàn).12第一章 臥式車床簡(jiǎn)介及運(yùn)動(dòng)分析1臥式車床的型號(hào)    臥式車床用C61×××來(lái)表示，其中C棗機(jī)床分類號(hào)，表示車床類機(jī)床；61棗組系代號(hào)，表示臥式。其它表示車床的有關(guān)參數(shù)和改進(jìn)號(hào)。   圖1  C6132普通車床的外形   2臥式車床各部分的名稱和用途 C6132普通車床的外形如圖1所示。 （1）主軸箱 主軸箱用來(lái)支承主軸，并使其作各種速度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；主軸是空心的，便

3、于穿過(guò)長(zhǎng)的工件；在主軸的前端可以利用錐孔安裝頂尖，也可利用主軸前端圓錐面安裝卡盤和撥盤，以便裝夾工件。 （2） 變速箱 變速箱用來(lái)改變主軸的轉(zhuǎn)速。主要由傳動(dòng)軸和變速齒輪組成。通過(guò)操縱變速箱和主軸箱外面的變速手柄棗改變齒輪或離合器的位置，可使主軸獲得12種不同的速度。主軸的反轉(zhuǎn)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。   （3）掛輪箱 掛輪箱用來(lái)搭配不同齒數(shù)的齒輪，以獲得不同的進(jìn)給量。主要用于車削不同種類的螺紋。   （4） 進(jìn)給箱 進(jìn)給箱用來(lái)改變進(jìn)給量。主軸經(jīng)掛輪箱傳入進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)

4、移動(dòng)變速手柄來(lái)改變進(jìn)給箱中滑動(dòng)齒輪的嚙合位置，便可使光桿或絲桿獲得不同的轉(zhuǎn)速。   （5）溜板箱 溜板箱用來(lái)使光杠和絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)改變?yōu)榈都艿淖詣?dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。光杠用于一般的車削，絲杠只用于車螺紋。溜板箱中設(shè)有互鎖機(jī)構(gòu)，使兩者不能同時(shí)使用。   （6）刀架 刀架用來(lái)夾持車刀并使其作縱向、橫向或斜向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它由以下幾個(gè)部分組成（見(jiàn)圖2）： 圖2  刀架   1）床鞍。它與溜板箱連接，可沿床身導(dǎo)軌作縱向移動(dòng)，其上面有橫向?qū)к墶?#160;  &#

5、160;2）中滑板?？裳卮舶吧系膶?dǎo)軌作橫向移動(dòng)。   3）轉(zhuǎn)盤。它與中滑板用螺釘緊固，松開(kāi)螺釘便可在水平面內(nèi)扳轉(zhuǎn)任意角度。   4）小滑板。它可沿轉(zhuǎn)盤上面的導(dǎo)軌作短距離移動(dòng)；當(dāng)將轉(zhuǎn)盤偏轉(zhuǎn)若干角度后，可使小滑板作斜向進(jìn)給，以便車錐面。   5）方刀架 它固定在小滑板上，可同時(shí)裝夾四把車刀；松開(kāi)鎖緊手柄，即可轉(zhuǎn)動(dòng)方刀架，把所需要的車刀更換到工作位置上。  圖3  尾座 1頂尖 2套筒鎖緊手柄 3頂尖套筒 4絲桿 

6、; 5螺母 6尾座鎖緊手柄 7手輪 8尾座體 9底座   7） 尾座 尾座用于安裝后頂尖以支持工件，或安裝鉆頭、鉸刀等刀具進(jìn)行孔加工。尾座的結(jié)構(gòu)如圖3所示，它主要由套筒、尾座體、底座等幾部分組成。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，可調(diào)整套筒伸縮一定距離，并且尾座還可沿床身導(dǎo)軌推移至所需位置，以適應(yīng)不同工件加工的要求。    8) 床身床身固定在床腿上，床身是車床的基本支承件，床身的功用是支承各主要部件并使它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置。   9）絲杠

7、 絲杠能帶動(dòng)大拖板作縱向移動(dòng)，用來(lái)車削螺紋。絲杠是車床中主要精密件之一，一般不用絲杠自動(dòng)進(jìn)給，以便長(zhǎng)期保持絲杠的精度。   10）光杠 光杠用于機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)。通過(guò)光杠可把進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)傳遞給溜板箱，使刀架作縱向或橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。   11）操縱桿 操縱桿是車床的控制機(jī)構(gòu)，在操縱桿左端和拖板箱右側(cè)各裝有一個(gè)手柄，操作工人可以很方便地操縱手柄以控制車床主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停車。3、車床的運(yùn)動(dòng)形式31主運(yùn)動(dòng) 車床的主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是由主軸通過(guò)卡盤或頂尖帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。 電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)

8、主軸箱傳給主軸，主軸一般只要單方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，只有在車螺紋時(shí)才需要用反轉(zhuǎn)來(lái)退刀。 32進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是溜板帶動(dòng)刀具作縱向或橫向的直線移動(dòng)，也就是使切削能連續(xù)進(jìn)行下去的運(yùn)動(dòng)。所謂縱向運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)于操作者的左右運(yùn)動(dòng)，橫向運(yùn)動(dòng)是指相對(duì)于操作者的前后運(yùn)動(dòng)。 車螺紋時(shí)要求主軸的旋轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給的移動(dòng)距離之間保持一定的比例，所以主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要由同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸箱和車床的溜板箱之間通過(guò)齒輪傳動(dòng)來(lái)聯(lián)接，刀架再由溜板箱帶動(dòng)，沿著床身導(dǎo)軌作直線走刀運(yùn)動(dòng)。第二章 控制方案設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)要求及任務(wù)1）設(shè)備機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分說(shuō)明2）主運(yùn)動(dòng)：機(jī)床主軸可正反轉(zhuǎn)；直接啟動(dòng)；停車采用

9、反接制動(dòng)、定子回路串如電阻；主軸正轉(zhuǎn)可電動(dòng)3）工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)縱向、橫向兩個(gè)方向的進(jìn)給4） 快速進(jìn)給：由快速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)2、設(shè)備電氣控制要求1）主電機(jī)M1：三相異步電動(dòng)機(jī)（M1能正反轉(zhuǎn)、反接制動(dòng)、正向點(diǎn)動(dòng)）2） 快移電動(dòng)機(jī)：三相異步電動(dòng)機(jī)（單向運(yùn)轉(zhuǎn)）3）冷卻泵電動(dòng)機(jī)：三相異步電動(dòng)機(jī)直接由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制（控制按鈕控制、可實(shí)現(xiàn)兩地控制）4）主軸機(jī)械變速、要求監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)工作電流5）照明電壓24V，控制電壓110V6）要有必要的指示燈3、電動(dòng)機(jī)的選擇（根據(jù)功率、轉(zhuǎn)速等要求選擇）表1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定功率額定電流轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流最大轉(zhuǎn)矩噪聲振動(dòng)速度重量

10、額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩1級(jí)2級(jí)kWAr/min%COS倍倍倍dB(A)mm/skg同步轉(zhuǎn)速 1500r/min 4 級(jí)Y80M1-40.551.5139073.00.762.46.02.356671.817Y80M2-40.752139074.50.762.36.02.356671.817Y90S-41.12.7140078.00.782.36.52.361671.825Y90L-41.53.7140079.00.792.36.52.362671.826Y100L1-42.25143081.00.822.27.02.365701.834Y100L2-436.8143082.50.812.27

11、.02.365701.835Y112M-448.8144084.50.822.27.02.368741.847Y132S-45.511.6144085.50.842.27.02.370781.868Y132M-47.515.4144087.00.852.27.02.371781.879Y160M-41122.6146088.00.842.27.02.375821.8122Y160L-41530.3146088.50.852.27.02.377821.8142Y180M-418.535.9147091.00.862.07.02.277821.8174Y180L-42242.5147091.50.

12、862.07.02.277821.8192Y200L-43056.8147092.20.872.07.02.279841.8253Y225S-43770.4148091.80.871.97.02.279841.8294Y225M-44584.2148092.30.881.97.02.279841.8327Y250M-455103148092.60.882.07.02.281862.8381Y280S-475140148092.70.881.97.02.285902.8535Y280M-490164148093.50.891.97.02.285902.8634Y315S-411020114809

13、3.50.891.86.82.293982.8912Y315M-4132240148094.00.891.86.82.2961012.81048Y315L1-4160289148094.50.891.86.82.2961012.81105Y315L2-4200361148094.50.891.86.82.2961012.81260Y355M1-4220407148894.40.871.46.82.21064.51690Y355M3-4250461148894.70.871.46.82.21084.51800Y355L2-4280515148894.90.871.46.82.21084.5194

14、5Y355L3-4315578148895.20.871.46.92.21084.51985本設(shè)計(jì)中根據(jù)C650臥式車床的相關(guān)參數(shù)及工作要求，選用主電機(jī)及冷卻泵電動(dòng)機(jī)，快移電動(dòng)機(jī)如下：主電機(jī)：P=35.5D1.54P=8.66kw主電機(jī)M1：Y160M-4 11kW 380V 22.6A 1460r/min;冷卻泵電機(jī)M2：JCB-22 0.15kW 380V 0.43A 2790r/min;快移電動(dòng)機(jī)M3：Y160M1-2 11kw 380V 21.8A 2930 r/min第三章 電氣控制線路設(shè)計(jì)1、 主電路設(shè)計(jì)圖1 主電路設(shè)計(jì)圖電路說(shuō)明和解釋刀開(kāi)關(guān)QS按下，KM1接通，主電機(jī)M1開(kāi)始啟動(dòng)

15、，當(dāng)KM3接通時(shí)，M1正常運(yùn)行；若KM1斷開(kāi)，KM2接通時(shí)。M1反轉(zhuǎn)；KM5接通時(shí)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2開(kāi)始啟動(dòng)，當(dāng)KM4接通時(shí)，M2正常工作；KM6接通時(shí)，快移電動(dòng)機(jī)M3工作，此工作為點(diǎn)動(dòng)。2、 控制電路設(shè)計(jì)圖2 控制電路設(shè)計(jì)圖電路說(shuō)明和解釋當(dāng)SB4按下時(shí)，KM1接通，此按鈕為點(diǎn)動(dòng)；當(dāng)SB2按下時(shí)，KM3接通，KA接通，KM1接通，此時(shí)KM1可以保持接通，KS2閉合，當(dāng)按下SB1時(shí)，KA線圈斷電，此時(shí)KA的常閉觸點(diǎn)閉合，KM2開(kāi)始工作，由于電機(jī)還處于正轉(zhuǎn)，所以此狀態(tài)稱為反接制動(dòng)；當(dāng)SB3按下時(shí)，KM3接通，KA接通，KM1接通，此時(shí)KM1反轉(zhuǎn)，保持接通，KS1閉合，當(dāng)按下SB1時(shí)，由于線圈KA斷

16、電，所以KA的澄碧觸點(diǎn)閉合，KM1開(kāi)始工作，此狀態(tài)也為反接制動(dòng)；SB6按下，KM4、KM5接通，按下SB5則斷開(kāi)；按下SQ，KM6接通，此按鈕也為點(diǎn)動(dòng)；按下SB1，所有電路斷開(kāi)。第四章 電氣元件的選擇1、熔斷器的選用選擇熔斷器，主要是選擇熔斷器的種類、額定電流、熔斷器的額定電流等級(jí)和熔體的額定電流。表2 RT12系列熔斷器的技術(shù)數(shù)據(jù) IrN=(1.52.5)IN IrN=56.5A熔斷器FU1、5 ：RT12型 熔斷器代號(hào)A3 熔斷器穩(wěn)定電流63A 熔體額定電流63AFU4： IrN=1.075A RL1-15型 2A熔體 FU0： IrN=（1.52.5）INmax+IN=79.53A RT

17、12型 熔斷器代號(hào)A3 熔斷器穩(wěn)定電流100A 熔體額定電流80A 熱繼電器FR2、接觸器的選用接觸器用于帶負(fù)載主電路的自動(dòng)接通或切斷。分直流、交流兩類，機(jī)床中應(yīng)用最多的是交流接觸器。選擇接觸器主要考慮一下技術(shù)數(shù)據(jù)：1） 電源種類：交流、直流。2） 主觸點(diǎn)額定電壓、額定電流。3） 輔助觸點(diǎn)的種類、數(shù)量及觸點(diǎn)額定電流。4）電磁線圈的電源種類，頻率和額定電壓。5）額定操作頻率，即允許的沒(méi)小時(shí)接通的最多次數(shù)。接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6，根據(jù)主電動(dòng)機(jī)M1的額定電流Ig=22.6A,控制回路電源110V，KM1需要主觸點(diǎn)3對(duì)；KM2需要主觸點(diǎn)3對(duì)；KM3需要主觸點(diǎn)3對(duì)；KM4需

18、要主觸點(diǎn)3對(duì)；KM5需要主觸點(diǎn)3對(duì)；KM6需要主觸點(diǎn)3對(duì)；根據(jù)上述情況，選用CZO-400/20接觸器，電磁線圈電壓為220V，額定電流為40A。3、熱繼電器的選用熱繼電器用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。熱繼電器的選擇主要是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)確定其型號(hào)和規(guī)格。熱繼電元件的額定電流IRT應(yīng)接近或者略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流Ied，即：表3 JR0-40型熱繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù)熱繼電器的整定電流值是指熱元件通過(guò)的電流超過(guò)此值的20%時(shí)，熱繼電器應(yīng)當(dāng)在20min內(nèi)動(dòng)作。選用時(shí)整定電流應(yīng)與電動(dòng)機(jī)額定電流一致。主電動(dòng)機(jī)M1額定電流22.6A,熱繼電器FR應(yīng)選用JR0-40型的，熱元件的電流為40A,整定電流調(diào)節(jié)范圍1640A,工作時(shí)將額定電流調(diào)節(jié)為22.6A.冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2額定電流0.43A,熱繼電器FR應(yīng)選用JR0-40型的，熱元件的電流為0.64,整定電流調(diào)節(jié)范圍0.40.64A,工作時(shí)將額定電流調(diào)節(jié)為0.43A?？煲齐妱?dòng)機(jī)M3額定電流21.8A,熱繼電器FR應(yīng)選用JR0-40型的，熱元件的電流為40A,整定電流調(diào)節(jié)范圍1640A,工作時(shí)將額定電流調(diào)節(jié)為21.8A.3、 電氣元件明細(xì)表表4 電氣元件明細(xì)表序號(hào)電器元件型號(hào)參數(shù)個(gè)數(shù)1主電動(dòng)機(jī)Y160M-411kW 380V 22.6A 1460r/min12冷卻泵電動(dòng)機(jī)JCB-22