機電傳動課程設(shè)計說明書111111

1、目錄一、 正文·················································

2、;·········11. 設(shè)計任務(wù)及要求·······································

3、········12. 總體方案設(shè)計········································&#

4、183;········42.1控制要求的分析·······································

5、83;·······42.2 液壓控制回路中電磁閥被控邏輯表達(dá)式··························53. 電氣原理圖設(shè)計···········

6、···································53.1主電路設(shè)計·············

7、83;······································53.2控制電路設(shè)計··········

8、;········································63.3輔助電路設(shè)計········&

9、#183;·········································84. 電機元件選型······

10、83;··········································94.1選型依據(jù)及主要參數(shù)計算·····

11、···································9 4.1.1電動機的選型·············

12、;·································9 4.1.2熔斷器的選型··············

13、3;·······························9 4.1.3熔斷器的選型················

14、83;····························10 4.1.4交流接觸器、中間繼電器與時間繼電器的選型·················

15、;·10 4.1.5照明與顯示燈的選型·······································10 4.1.6變壓器的選型····

16、3;········································10 4.1.7按鈕及刀開關(guān)的選型·······

17、;·································114.2元件明細(xì)表···············&

18、#183;···································12 5. 接線圖設(shè)計············&#

19、183;······································13二、 小結(jié)··········&

20、#183;··············································13三、 參考文獻(xiàn)·

21、3;·················································

22、3;13全自動雙面銑的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計一、 正文機電傳動（又稱電力傳動或電力拖動）是指以電動機為原動機驅(qū)動生產(chǎn)機械的系統(tǒng)之總稱。它的目的是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，實現(xiàn)生產(chǎn)機械的啟動、停止以及速度調(diào)節(jié)，滿足各種生產(chǎn)工藝過程的要求，保證生產(chǎn)過程正常運行。在現(xiàn)代工業(yè)中，為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的要求，機電傳動不僅包括拖動生產(chǎn)機械的電動機，而且包括控制電動機的一整套控制系統(tǒng)。也就是說，現(xiàn)代機電傳動是和由各種控制元件組成的自動控制系統(tǒng)緊密地聯(lián)系在一起的，所以，本課程被命名為機電傳動控制（也稱為機械電氣控制）。從現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求出發(fā)，機電傳動控制系統(tǒng)所要完成的任務(wù)，從廣義上講，就是要使生產(chǎn)機械設(shè)備、生產(chǎn)線、車間

23、甚至整個工廠都實現(xiàn)自動化；從狹義上講，則專指控制電機驅(qū)動生產(chǎn)機械，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)量的增加、產(chǎn)品質(zhì)量的提高、生產(chǎn)成本的降低工人勞動條件的改善以及能源的合理利用。例如，一些精密機床要求加工精度達(dá)百分之幾毫米，甚至幾微米；重型鏜床為保證加工精度和控制表面粗糙度，要求能在極慢的穩(wěn)速下進給，即要求能在很寬的范圍內(nèi)調(diào)速；軋鋼車間的可逆式軋機及其輔助操作頻繁，要求在不到一秒的時間內(nèi)疚能完成從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過程，即要求能迅速地啟動、制動和反轉(zhuǎn)；對于電梯和提升機，要求啟動和制動平穩(wěn)，能并能準(zhǔn)確地停止在給定的位置上；對于冷、熱連軋機以及造紙機的各機架或各部分，要求它們的轉(zhuǎn)速保持一定的比例關(guān)系，以便進行協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)；為了提高

24、效率，要求對由數(shù)臺或數(shù)十臺設(shè)別組成的生產(chǎn)自動線實行統(tǒng)一控制和管理。諸如此類要求，都是靠電動機及其控制系統(tǒng)和機械傳動裝置來實現(xiàn)的。在近代機械工業(yè)的發(fā)展過程中，機電傳動的發(fā)展，經(jīng)歷了一個復(fù)雜的過程：（1） 電機的拖動的發(fā)展過程如下：成組拖動多電機拖動（不同機構(gòu)由單獨電機拖動）單電機拖動（2） 控制系統(tǒng)的發(fā)展過程如下：繼電器控制接觸器控制電機放大機控制磁放大器控制電力功率晶體管控制計算機數(shù)字控制（PLC）由整個發(fā)展過程，不難看出，隨著機械加工要求不斷提高，機電傳動控制系統(tǒng)的復(fù)雜度也在不斷增加。本課程的重點在與控制部分，如何利用電氣元件或計算機控制電氣來拖動機械實現(xiàn)所要求的功能。在設(shè)計控制系統(tǒng)時，就要

25、求設(shè)計人員對執(zhí)行元件（電動機）、控制元件的熟練掌握與運用，同時也要求對控要求進行了解。1.設(shè)計任務(wù)及要求(一) 機床概況本機為專用千斤頂油缸兩端面的銑削加工組合機床，機床床身兩側(cè)可裝左右兩側(cè)底座,在兩側(cè)底座上又裝有左右小底座,兩小底座上又各有拖板一付,借助液壓油缸實現(xiàn)其前后的往復(fù),從而帶動裝于拖板上的兩個動力頭（電機均為5.5KW）以達(dá)到雙面銑削的目的。動力頭的快進、工進及快退均由液壓油缸驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥進行控制，并用死擋鐵方法實現(xiàn)位置控制。動作程序如下：（1） 零件定位。人工將零件裝入夾具后，采用定位油缸動力定位以保證零件的加工尺寸；（2） 零件夾緊。零件定位后，夾緊油缸動作

26、使零件固定在夾具內(nèi)，同時定位油缸退出以保證滑臺入位；（3） 滑臺入位?；_帶動夾具一起快速進入加工位置；（4） 加工零件。左右動力頭進行兩端面切削加工，動力頭到達(dá)加工終點，即停止工進，快速退回原位，動力頭停轉(zhuǎn)并能耗制動；（5） 滑臺復(fù)位。左右動力頭退回原位后滑臺復(fù)位；（6） 夾具松開。當(dāng)滑臺復(fù)位后夾具松開，取出零件。液壓系統(tǒng)的油泵電機370W，由電磁閥（YV1-YV5）控制，其動作表如下：YV1YV2YV3YV4YV5定位（SB1）+-夾緊（YJ1）+-入位（YJ2）-+-工進（SQ1SQ5）-+-退位（SQ2SQ4）-+-+復(fù)位（SQ3SQ6）-全自動雙面銑的工作原理全自動雙面銑液壓系統(tǒng)圖(

27、二) 控制要求（1） 動力頭為單向運轉(zhuǎn)，停車采用能耗制動；（2） 只有在油泵工作，油壓達(dá)到一定的壓力后（由油壓繼電器控制）才能進行其它控制；（3） 專用機床能進行半自動循環(huán)，又能對各個動作單獨進行調(diào)整；（4） 需要一套局部照明裝置以及工作狀態(tài)指示燈；（5） 有必要的過電流保護和聯(lián)鎖；（6） 銑削過程中需用冷卻泵進行冷卻，冷卻泵電動機功率為0.125kw；(三) 設(shè)計要求（1） 采用繼電器-接觸器控制方法實現(xiàn)任務(wù)要求。（2） 繪制電氣原理圖 (A3)；（3） 選擇電氣元件，編制元件明細(xì)表；（4） 繪制電氣接線圖(A3)；（5） 編制課程設(shè)計說明書。(四) 進度安排第1周周一 熟悉課程設(shè)計任務(wù)、計

28、劃、構(gòu)思設(shè)計方案周二 掌握經(jīng)驗設(shè)計法、邏輯設(shè)計法原理周三 機床主回路要求分析，主電路原理圖設(shè)計。周四 機床控制回路要求分析，控制回路設(shè)計周五 機床控制回路要求分析，控制回路設(shè)計第2周周一 元器件選型，列出元件明細(xì)表，元件布置設(shè)計周二 電氣接線圖設(shè)計周三 圖紙整理周四 編制課程設(shè)計說明書周五 課程設(shè)計答辯(五) 基本要求通過本課程設(shè)計的實驗教學(xué)有計劃的培養(yǎng)和訓(xùn)練，應(yīng)達(dá)到以下諸方面的要求。1. 培養(yǎng)學(xué)生具有一定的實踐技能，樹立實事求是的思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。 2. 能正確設(shè)計電氣控制線路原理圖。3. 能正確選擇常用低壓電氣元件。4. 掌握可編程控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。5. 能獨立的完成課程設(shè)計，提高分

29、析問題和解決問題的能力。2.總體方案設(shè)計2.1控制要求的分析任務(wù)書中的控制要求有以下幾點：（1） 動力頭位單向運轉(zhuǎn)，停車采用能耗制動；（2） 只有在油泵工作，油壓達(dá)到一定壓力后（由油壓繼電器控制）才能進行其他的控制；（3） 專業(yè)機床能進行半自動循環(huán)，又能各個動作單獨進行調(diào)整；（4） 需要一套局部照明裝置以及工作狀態(tài)指示燈；（5） 有必要地過電流保護和連鎖；（6） 鉆孔過程中需用冷卻泵進行冷卻，冷卻泵電動機功率為0.125kW。由上述控制要求，可分析出以下幾點：（1） 在主回路中僅需對電機的啟停進行控制和對動力頭電機進行能耗制動的設(shè)計，不需控制正反轉(zhuǎn)；（2） 在液壓回路的液壓泵附近處應(yīng)添加壓力繼

30、電器，并在液壓控制回路的首端加入該壓力繼電器的常開觸點，以實現(xiàn)滿足油壓后才能進行其他控制的要求；（3） 對于機床的半自動循環(huán)，可以采用起保停電路來實現(xiàn)，而對于各個動作的單獨調(diào)整則可在控制首端加入萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，并對各個動作設(shè)置手動按鈕來實現(xiàn)該控制要求；（4） 控制回路中可添加輔助回路，以控制照明和顯示功能；（5） 在每個電動機的連接處，均接入一個適合的熱繼電器，以實現(xiàn)過熱保護，在主回路中各個支路與主電源相連接處均接入一個適合的熔斷器，以實現(xiàn)過流保護（短路保護），而在控制回路與變壓器相連處也應(yīng)接入適合的熔斷器，同樣實現(xiàn)過流保護；（6） 增選一個冷卻泵，并接入主回路，在控制回路中加設(shè)一支路，通過按鈕

31、控制冷卻泵的啟停。 1.電動機的選擇：根據(jù)設(shè)計要求需配備4臺電動機，油泵電機M1，冷卻泵電動機M2，動力頭電動機M3、M4。根據(jù)設(shè)計要求查閱相關(guān)手冊選擇電機型號，注明所查閱的手冊的名稱、頁碼。2.繪制工步循環(huán)圖：根據(jù)系統(tǒng)的動作狀態(tài)表繪制工步循環(huán)圖。3.電氣原理圖的設(shè)計（要求有詳細(xì)的分析過程）：（1）主電路設(shè)計（2）控制電源的設(shè)計（3）控制電路的設(shè)計（根據(jù)設(shè)計要求列出各執(zhí)行電器的邏輯表達(dá)式）（4）局部照明與信號指示電路的設(shè)計（5）機床工作原理分析4.電氣元件型號的選擇：（1）電源開關(guān)的選擇（2）熱繼電器的選擇（3）接觸器的選擇（4）繼電器的選擇（5）行程開關(guān)的選擇（6）熔斷器的選擇（7）按鈕的選

32、擇（8）照明燈及燈開關(guān)的選擇（9）指示燈的選擇（10）控制變壓器的選擇5.電氣接線圖的繪制：（1電器元件按外形繪制，并與布置圖一致，偏差不要太大（2）所有電器元件及其引線應(yīng)標(biāo)注與電氣原理圖相一致的文字符號及接線回路標(biāo)號（3）接線圖中應(yīng)標(biāo)出配線用的各種導(dǎo)線的型號、規(guī)格、截面積及顏色等。2.2 液壓控制回路中電磁閥被控邏輯表達(dá)式據(jù)分析，電磁閥被控邏輯表達(dá)式如下：YV1=(KA1+SB1)YJ1YV2=(KA2+YJ1)(SQ3+SO6)YV3=(KA3+YJ2)SQ2SQ4YV4=(KA4+SO1+SO5)SQ2SQ4YV5=(KA5+SQ2+SQ4)SQ3SQ63.電氣原理圖設(shè)計在局部設(shè)計中，我

33、們主要完成三部分內(nèi)容：原理圖、設(shè)計元器件選型、接線圖的設(shè)計。這三部分內(nèi)容是整個設(shè)計的核心部分，通過這部分，我們得出了整個設(shè)計的結(jié)果：兩張A3圖紙，一張元器件明細(xì)表。3.1主電路設(shè)計在原理圖的設(shè)計部分，我們將其分為3大模塊進行分工設(shè)計。其中包括有主電路模塊的設(shè)計、控制電路模塊的設(shè)計與輔助電路模塊的設(shè)計三部分。而在控制電路模塊中，我們將其又分為電機控制電路與液壓控制回路兩部分。輔助回路中主要包括有照明與顯示電路部分。主電路的設(shè)計中主要應(yīng)滿足一下幾點要求：（1） 動力頭電機應(yīng)實現(xiàn)能耗制動；（2） 動力頭電機、液泵電機、冷卻泵電機三者應(yīng)分開接向主電源，并由不同的接觸器控制；（3） 三種電機君應(yīng)實現(xiàn)短路

34、保護（過流保護）與 過熱保護；（4） 電源處應(yīng)有一個總閘控制電源的關(guān)斷。對于要求（1）我們將左右動力頭的兩電機接在同一個接觸器上進行控制，然后在接觸器的首位接上一個可控的直流電源（由變壓器和整流橋組成）來實現(xiàn)。對于要求（2）我們選用三個接觸器來控制三種不同功率的電動機，并分開三個回路來控制即可。對于要求（3）我們選用合適的熔斷器，在三個回路接向電源出接上相應(yīng)的熔斷器來實現(xiàn)短路保護；再選用合適的熱繼電器，在接向電動機處接如相應(yīng)熱繼電器來實現(xiàn)過熱保護。對于要求（4）我們在電源處，添加一個刀開關(guān)QS即可。具體電路圖如下：圖1 主回路電路設(shè)計圖3.2控制電路設(shè)計在控制回路中，主要有兩部分：電機控制回路

35、與液壓控制回路。這兩部分均應(yīng)接向110V交流電壓，故該回路與主回路相連接時，應(yīng)將主電源的L1、L2相接如變壓器來降壓，以提供110V的兩相交流電。（1）電機控制回路在控制電機時，為滿足動力頭電機的能耗制動，我們利用時間繼電器來控制直流電源的延時斷開。在三種電機的啟?？刂粕?，我們利用接觸器的“起保停”電路來控制，我們分別加入啟停按鈕。而在動力頭電機的停止上，我們利用聯(lián)動開關(guān)來控制，以其常閉觸點為停止，常開觸點為直流電源的接入。這樣，保證了動力頭電機的停止，同時也接入了能耗制動。另外，我們在主電路的最后加上了一個急?；芈罚媒佑|器KM0與刀開QS關(guān)來控制。同時，在控制回路的起始端接入接觸器KM0

36、的常閉觸點，來實現(xiàn)急停功能。具體電路圖如下：圖2 電機控制回路設(shè)計圖（2） 液壓控制回路在液壓控制回路中，應(yīng)分為自動控制和手動控制兩部分。在自動控制中，主要由行程開關(guān)（SQ1到SQ6）、壓力繼電器（YJ1與YJ2）和按鈕SB1來共同控制電磁閥（YV1到Y(jié)V5）來實現(xiàn)整個動作。其動作表如下： 表1 液壓回路電磁閥被控一覽表YV1YV2YV3YV4YV5定位（SB1）+-夾緊（YJ1）+-入位（YJ2）-+-工進（SQ1SQ5）-+-退位（SQ2SQ4）-+-+復(fù)位（SQ3SQ6）-由上表可知，在設(shè)計液壓控制回路時，可以直接利用起保停電路直接控制電磁閥的動作。在表中，每一列以第一個“+”為該電磁閥

37、的得電信號，而以連續(xù)“+”后的第一個“-”為失電信號。但應(yīng)該注意的是行程開關(guān)的串并聯(lián)關(guān)系：在夾緊動作時（YV2），若要使其失電，則應(yīng)兩動力頭均達(dá)復(fù)位位置才可松開，故此時SQ3與SQ6應(yīng)為并聯(lián)關(guān)系；在工進或退位時（YV4、YV5），若要使其得電，則只要有一個行程開關(guān)的信號，則應(yīng)該立即動作，故SQ1與SQ5或SQ2與SQ4應(yīng)為并聯(lián)關(guān)系；在要求入位、工進或退位（YV3、YV4、YV5）的停止信號時，必須兩個行程開關(guān)均有信號才可失電，故此時SQ2與SQ4或SQ3與SQ6應(yīng)為串聯(lián)關(guān)系。在手動控制中，我們利用萬能選擇開關(guān)來控制自動與手動的轉(zhuǎn)換。另外，在控制電磁閥（YV1到 YV5）的電路上，我們直接設(shè)計5

38、個按鈕（SB2到SB6）來實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)。在萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)與110V交流電源連接的部分，我們增加一盒壓力繼電器YJ3，以實現(xiàn)在液壓回路中達(dá)到一定壓力才進行控制動作的要求。具體電路圖如下：圖3 液壓控制回路設(shè)計圖3.3輔助電路設(shè)計（照明顯示）在輔助回路中，主要包含有照明燈的控制與顯示燈的控制。照明燈所需電源為24V交流電，而顯示燈所需電源為6V交流電。故將它們分別有變壓器TC的不同變壓接口引出即可。照明燈應(yīng)與總電源開關(guān)相同時亮滅，故在電源刀開關(guān)QS選型的時候應(yīng)選擇有三個主觸點并帶有一對常開常閉輔助觸點的刀開關(guān)，并將照明燈的控制接入刀開關(guān)QS的輔助常開觸點。在本設(shè)計中，我們共設(shè)置了3個指示燈（L1、L

39、2、L3、L4、L5、L6、L7），分別為定位、加緊、入位、工進、退位、復(fù)位以及急停。另外，在控制回路的起始端（即由變壓器TC引出的3端110V、24V、6V）應(yīng)設(shè)置短路保護。故在該處分別接上相合適的熔斷器。具體電路圖如下：圖4. 輔助回路（照明與顯示）設(shè)計圖4.電機元件選型4.1選型依據(jù)及主要參數(shù)計算（1） 電動機的選型根據(jù)任務(wù)書中要求得知液泵電動機M1的功率為370W，冷卻泵電動機M2的功率為0.125kW，動力頭電動機M3、M4的功率均為5.5kW。而工業(yè)用電一般都為380V三相交流電，故查3，選擇功率相近的電動機得一下結(jié)果：M1：Y2-80M1-6M2：Y2-100l-6M3、M4：Y

40、2-132S1-2其中，M1功率0.37kW，轉(zhuǎn)速890r/min；M2功率0.18kW，轉(zhuǎn)速850r/min；M3、M4功率5.5kW，轉(zhuǎn)速2900r/min。 （注：在實際設(shè)計當(dāng)中，應(yīng)同時考慮工況、班制等選擇因素）（2） 熔斷器的選型根據(jù)選擇出的電機型號，可大致計算該電機工作時的最大電流：M1的額定電流為1.30AM2額定電流為0.74AM3額定電流為11.0A再根據(jù)以下經(jīng)驗公式，計算出所需熔斷器的最大允許電流值：單支路：IR=(1.52.5)IN多支路：IR=(1.52.5)Imax+IN故計算得：IN1=3.25AIN2=1.85AIN3=38.5A另外，根據(jù)經(jīng)驗，控制回路中的電流最大

41、不會超5A，照明顯示回路電流最大不會超過2A，故查3，并選擇熔斷器結(jié)果如下FU1：RL1-15/2最大熔斷電流2AFU2：RL1-15/ 2最大熔斷電流2AFU3：RL1-15/15最大熔斷電流15AFU4：RL1-15/6最大熔斷電流6AFU5：RL1-15/2最大熔斷電流2AFU6：RL1-15/2最大熔斷電流2A（3） 熱繼電器的選型根據(jù)前面算出的電動機工作電流，查3可直接選出熱繼電器，得如下結(jié)果：FR1：LR1-D09307，整定電流范圍1.6A2.5AFR2：LR1-D09307，整定電流范圍1.6A2.5AFR3：LR1-D09312，整定電流范圍5.5A8AFR4：LR1-D09

42、312，整定電流范圍5.5A8A（4） 交流接觸器、中間繼電器與時間繼電器的選型根據(jù)前面計算出的電動機工作電流值，可知交流接觸器的工作電流應(yīng)在12A以內(nèi)，而由設(shè)計的原理圖知交流接觸器所需要的主觸點為3對輔助觸點不超過2常開2常閉，再根據(jù)380V三相交流電的要求，查3，可選出交流接觸器如下：KM04：CJ10-20，允許功率10kW，輔助觸點2常開2常閉。由于控制回路中，電壓為110V交流電，且根據(jù)控制回路設(shè)計圖得知中間繼電器所需觸點不超過4常開4常閉，故查3，可選擇中間繼電器如下：KA1115：JZ14-44J/Z，110V吸引線圈電壓，觸點數(shù)4常開4常閉。由于動力頭電動機的能耗制動時間較短，

43、故可確定在0.460s的范圍內(nèi)。根據(jù)110V交流電，同樣查3，選擇時間繼電器如下：KT：JS7-1A，110V吸引線圈電壓，定時時間調(diào)節(jié)范圍0.460s。（5） 照明與顯示燈的選型根據(jù)經(jīng)驗，一般照明燈使用的是24V交流電，故查3得，照明燈選擇型號為：AD1-22/11。在我們設(shè)計的系統(tǒng)中，有六種指示燈：定位、加緊、入位、工進、退位、復(fù)位以及急停。根據(jù)經(jīng)驗，啟動指示燈一般用綠色，工進用黃色，急停用紅色。而工廠中，一般指示燈使用電壓為6V。故查3，選擇指示燈型號如下：定位：AD1-22/11，電壓6V，綠色；加緊：AD1-22/11，電壓6V，黃色；入位：AD1-22/11，電壓6V，黃色；工進：

44、AD1-22/11，電壓6V，黃色；退位：AD1-22/11，電壓6V，黃色；復(fù)位：AD1-22/11，電壓6V，黃色；急停：AD1-22/11，電壓6V，紅色；（6） 變壓器的選型由于我們設(shè)計的系統(tǒng)中，需要將380V三相交流電轉(zhuǎn)換成110V、24V、6V等三種不同壓值的交流電，故選擇變壓器時應(yīng)同時考慮考慮變壓器的容量與接處的點數(shù)。查3，選擇變壓器結(jié)果如下：TC：BK-100，4變壓接出頭。（7） 按鈕及刀開關(guān)的選型在液壓控制回路中，共有6個常開按鈕。其中SB2SB6為手動控制按鈕，故可選擇黃色；SB1為定位啟動按鈕，故選擇綠色。在電機控制回路中，共有5個常開按鈕、1個常閉按鈕與1個聯(lián)動開關(guān)。其中SB9、SB11、SB13為電機啟動按鈕，故可選擇綠色；SB12、SB15為電機停止按鈕，故選擇紅色；SB10為聯(lián)動開關(guān)，控制動力頭電機的停止，同時也開始能耗制動，故也選擇紅色。SB14為控制電路的急停開關(guān)，故也選擇紅色。查3，選擇按鈕型號如下：SB2SB6：LA19-11，黃色；SB9、SB11、SB13：LA19-11，綠色；SB14：LA19-11，綠色；SB12、SB15：LA19-11，紅色；SB10：LAZ-11A/XR，紅色。而在整個設(shè)計中，我們用到了兩個刀