臥式車床電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

機(jī)床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一臺(tái)普通臥式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)課題:姓名：學(xué)院：一臺(tái)普通臥式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：日期指導(dǎo)教師:緒論車床是機(jī)械加工中最廣泛的金屬切削機(jī)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(jī)械多采用機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)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(jī)械設(shè)備的重要組成部分，是保證J機(jī)械設(shè)備按生產(chǎn)工藝要求，完成各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與協(xié)調(diào)工作，并保證機(jī)械設(shè)備安全可靠工作以及實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)車床的工作情況確定電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)條件、電力拖動(dòng)形式的選擇、電動(dòng)機(jī)的選擇及其他電器元件、電氣控制原理圖，繪制機(jī)電設(shè)備的位置圖和接線圖，最后按要求寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，繪出設(shè)計(jì)圖樣。第一章車床的運(yùn)動(dòng)形式主運(yùn)動(dòng)車床的主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是由主軸通過卡盤或頂尖帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過主軸箱傳給主軸，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)來退刀。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齒輪傳動(dòng)來聯(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)。第二章電力拖動(dòng)的特點(diǎn)及控制要求2.1電力拖動(dòng)的特點(diǎn)（1）采用傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。（2）傳動(dòng)方式采用多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即一臺(tái)設(shè)備由多臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)各個(gè)工作機(jī)構(gòu)。這種拖動(dòng)方式不僅大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且控制靈活，為生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)化提供了有利的條件，現(xiàn)代化機(jī)電傳動(dòng)基本上均采用這種拖動(dòng)形式。（3）機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸電動(dòng)機(jī)M1集中傳動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)選用三相籠式異步電動(dòng)機(jī)，不進(jìn)行電氣調(diào)速，主軸采用齒輪箱進(jìn)行機(jī)械有級(jí)調(diào)速，由車床主軸箱通過變速箱與主軸電動(dòng)機(jī)的連接來完成（為減小振動(dòng)，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)通過幾條傳動(dòng)皮帶將動(dòng)力傳遞到主軸箱）；刀架的給進(jìn)運(yùn)動(dòng)方式有手動(dòng)和自動(dòng)兩種，在進(jìn)行螺紋加工時(shí)，工作的旋轉(zhuǎn)與刀架的進(jìn)給速度之間應(yīng)有嚴(yán)格的比例關(guān)系，因此，車床刀架的縱向或橫向兩個(gè)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由主軸箱輸出軸依次經(jīng)掛輪箱、進(jìn)給箱、光杠傳入溜板箱而獲得的。車削螺紋時(shí)要求主軸有正反轉(zhuǎn)，主軸電動(dòng)機(jī)只作單向旋轉(zhuǎn)，主軸的正反轉(zhuǎn)一般由機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)，采用多片摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)；主軸制動(dòng)采用液壓制動(dòng)器；主軸電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止采用按鈕操作；主軸電動(dòng)機(jī)的容量不大，可采用直接啟動(dòng)。（4）冷卻泵由電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)，只需要單向旋轉(zhuǎn)。車削加工時(shí)，由于刀具及弓箭溫度過高，有時(shí)需要冷卻，因而配有冷卻泵電動(dòng)機(jī)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)與主軸電動(dòng)機(jī)有連鎖關(guān)系，即冷卻泵電動(dòng)機(jī)應(yīng)在主軸電動(dòng)機(jī)之后啟動(dòng)，并在主軸電動(dòng)機(jī)停車時(shí)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)也應(yīng)立即停車。（5）刀架快速移動(dòng)由單獨(dú)的快速電動(dòng)機(jī)M3拖動(dòng)，刀架移動(dòng)和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)有固定的比例關(guān)系，以便滿足對(duì)螺紋的加工需要。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的縱向左右運(yùn)動(dòng)，橫向前后運(yùn)動(dòng)以及快速移動(dòng)都集中由一個(gè)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(hù)環(huán)節(jié)，并有安全、可靠的局部照明和信號(hào)指示。1.3輔助運(yùn)動(dòng)車床的輔助運(yùn)動(dòng)包括刀架的快進(jìn)與快退，尾架的移動(dòng)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(duì)于比較復(fù)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(jì)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(hào)回路。第三章電動(dòng)機(jī)及其他電氣元件的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇主軸電動(dòng)機(jī)當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用同一電動(dòng)機(jī)時(shí)，只計(jì)算主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率即可。多數(shù)機(jī)床負(fù)載情況比較復(fù)雜，切削用量變化很大，尤其是通用機(jī)床負(fù)載種類更多，不易準(zhǔn)確地確定其負(fù)載情況。因此通常采用調(diào)查統(tǒng)計(jì)類比或采用分析與計(jì)算相結(jié)合的方法來確定電動(dòng)機(jī)的功率。(1)調(diào)查統(tǒng)計(jì)類比法目前我國(guó)機(jī)床設(shè)計(jì)制造部門，往往采用這種方法來選擇電動(dòng)機(jī)容量。這種方法就是對(duì)機(jī)床主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)測(cè)、分析，找出了電動(dòng)機(jī)容量與機(jī)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(dòng)機(jī)容量的依據(jù)。臥式車床主電動(dòng)機(jī)的功率：P=36.5D1.54式中：P主拖動(dòng)電機(jī)功率(kW)；D工件最大直徑(m)。(2)分折計(jì)算法可根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)械傳動(dòng)功率的要求，確定機(jī)床拖動(dòng)用電動(dòng)機(jī)功率。即知道機(jī)械傳動(dòng)的功率，可計(jì)算出所需電動(dòng)機(jī)功率：nn12式中：P電動(dòng)機(jī)功率；P1機(jī)械傳動(dòng)軸上的功率；相生產(chǎn)機(jī)械效率；n2電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間的傳動(dòng)效率。p=Pn=nnn12式中：n為機(jī)床總效率，一般主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床取0.7?0.85；主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床取0.6?0.7（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的取大值，復(fù)雜的取小值）。根據(jù)實(shí)際情況，最后確定電動(dòng)機(jī)的容量為11KW。冷卻泵電動(dòng)機(jī)冷卻泵電動(dòng)機(jī)的容量比較小，一般選取90W即可?？焖僖苿?dòng)電動(dòng)機(jī)快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需要的功率，一般由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來選擇，選擇為250W。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)型式的選擇轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)功率的確定是選擇電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵，但也要對(duì)轉(zhuǎn)速、使用電壓等級(jí)及結(jié)構(gòu)形式等項(xiàng)目進(jìn)行選擇。異步電動(dòng)機(jī)由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、維修方便、造價(jià)低廉，因此在機(jī)床中使用得最為廣泛。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低則體積愈大，價(jià)格也愈高，功率因數(shù)和效率也就低，因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要根據(jù)機(jī)械的要求和傳動(dòng)裝置的具體情況加以選定。異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)的不同而決定的。電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@個(gè)轉(zhuǎn)速下的電動(dòng)機(jī)適應(yīng)性較強(qiáng)，而且功率因數(shù)和效率也高。若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與該機(jī)械的轉(zhuǎn)速不一致，可選取轉(zhuǎn)速稍高的電動(dòng)機(jī)通過機(jī)械變速裝置使其一致。根據(jù)以上內(nèi)容選擇主軸電動(dòng)機(jī)M1轉(zhuǎn)速為1450r/min；冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)速為3000r/min；快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)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(jī)床都采用通用系列的普通電動(dòng)機(jī)。y系列三相異步電動(dòng)機(jī)是機(jī)床上常用的三相異步電動(dòng)機(jī)。y系列電動(dòng)機(jī)是封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新的基本系列，它是我國(guó)取代JO2系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品。安裝尺寸和功率等級(jí)完全符合IEC標(biāo)準(zhǔn)和DIN42673標(biāo)準(zhǔn)。本系列采用B級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為IP44,冷卻方式為IC0.141。因此，主軸電動(dòng)機(jī)選擇Y160M-4型電動(dòng)機(jī)；冷卻泵電動(dòng)機(jī)采用專門的AOB-25系列油泵電機(jī)，由封閉自冷的三星異步電動(dòng)機(jī)和單級(jí)離心泵組合而成，主要是給一般機(jī)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(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠。刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)選擇通用的AOS5634型電動(dòng)機(jī)。因此電動(dòng)機(jī)的選擇如下：主軸電動(dòng)機(jī)M1：型號(hào)Y160M-4；容量11KW；轉(zhuǎn)速1450r/min。作用：工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的進(jìn)給冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2：型號(hào)AOB-25；容量90W；轉(zhuǎn)速3000r/min。作用：輸送冷卻液用刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3：型號(hào)AOS5634；容量0.25KW；轉(zhuǎn)速1360r/min。作用：溜板快速移動(dòng)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(hù)電器主要用作：三相異步電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)由按鈕、接觸器、熱繼電器等組成的異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制電路熱繼電器的圖形和文字符號(hào)交流接觸器KM

用來頻繁的接通和分?jǐn)嘟恢绷髦骰芈泛痛笕萘靠刂齐娐?。主要控制?duì)象是電動(dòng)機(jī)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，并有欠（零）電壓保護(hù)功能。交流接觸器圖形符號(hào)和文字符號(hào)熔斷器作用：利用金屬的熔化來切斷電路，以保護(hù)電器，短路保護(hù)。結(jié)構(gòu)：熔體（保險(xiǎn)絲）和熔座（安裝熔體）形狀：片狀、絲狀、和籠狀型號(hào)：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(hào)和文字符號(hào)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(dá)到控制電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)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(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。SQ位置開關(guān)的圖形符號(hào)及文字符號(hào)信號(hào)燈HL。型號(hào)：DX1-0 規(guī)格：白色，配6V0.15A燈泡 作用：電源指示燈因?yàn)樽儔汉蟮碾娫礊?V，所以選用DX1-0型的信號(hào)燈。機(jī)床照明燈EL。型號(hào)：K-1，螺口規(guī)格：40W36V作用：機(jī)床局部照明因?yàn)樵诮?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?yàn)镼F保護(hù)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(dòng)機(jī)及電器元件明細(xì)表符號(hào)名稱符號(hào)名稱M1主電動(dòng)機(jī)SB1總停按鈕M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)SB2主電動(dòng)機(jī)正向點(diǎn)動(dòng)按鈕M3快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)SB3主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕KM1主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器SB4主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕KM2主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器SB5冷卻泵電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)按鈕KM短接限流電阻接觸器SB6冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕KM4冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接觸器TC控制變壓器KM3快移電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接觸器FU(1?5)熔斷器KA中間繼電器FR1主電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)熱繼pbSB電器KT通電延時(shí)時(shí)間繼電器FR2冷卻泵電動(dòng)機(jī)保護(hù)熱繼電器SQ快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)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(jì)主回路的設(shè)計(jì)如圖1所示，在主電路中，一共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)。M1為主軸電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，用來輸送切削液；M3為刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。主電動(dòng)機(jī)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(shí)分析可知，KM1主觸頭閉合、KM2主觸頭斷開時(shí)，三相交流電源將分別接入電動(dòng)機(jī)的U1、V1、亞1三相繞組中，M1主電動(dòng)機(jī)將正轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)KM1主觸頭斷開、KM2主觸頭閉合時(shí)，三相交流電源將分別接入M1主電動(dòng)機(jī)的W1、V1、a三相繞組中，與正轉(zhuǎn)時(shí)相比，U1與W1進(jìn)行了換接，導(dǎo)致主電動(dòng)