第3章 典型設(shè)備電氣控制電路分析-電氣控制與PLC應(yīng)用專業(yè)課程課件

2024/12/18第3章典型設(shè)備電氣控制電路分析3.1電氣控制電路分析基礎(chǔ)3.2Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路分析3.3T68型臥式鏜床電氣控制電路分析3.4XA6132型臥式銑床電氣控制電路分析3.5交流橋式起重機電氣控制電路分析2024/12/183.1電氣控制電路分析基礎(chǔ)3.1.1電氣控制分析的依據(jù)

依據(jù)：設(shè)備本身的基本結(jié)構(gòu)、運行情況、加工工藝要求和電力拖動自動控制的要求；熟悉了解控制對象，掌握其控制要求等。3.1.2電氣控制分析的內(nèi)容設(shè)備說明書電氣控制原理圖2024/12/18電氣設(shè)備的總裝接線圖電器元件布置圖與接線圖3.1.3電氣原理圖的閱讀分析方法先機后電先主后輔化整為零總結(jié)特點集零為整、統(tǒng)觀全局2024/12/183.1.4分析舉例C650臥式車床屬中型車床，加工工件回轉(zhuǎn)半徑最大可達1020mm，長度可達3000mm。其結(jié)構(gòu)主要有床身、主軸變速箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿和光桿等部分組成。1.臥式車床的主要結(jié)構(gòu)和運動情況以C650普通臥式車床為例2024/12/18圖3-1普通車床的結(jié)構(gòu)示意圖1-進給箱2-掛輪箱3-主軸變速箱4-溜板與刀架

5-溜板箱6-尾架7-光桿8-絲桿9-床身2024/12/182.C650車床對電氣控制的要求（1）主軸電動機M1（2）冷卻泵電動機M2（3）快速移動電動機M3（4）電路應(yīng)有必要的保護和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。

從車削加工工藝要求出發(fā)，對各電動機的控制要求是：2024/12/183.C650車床的電氣控制電路分析2024/12/18（1）主電路分析（2）控制電路分析1）主電動機的點動調(diào)整控制2）主電動機的正反轉(zhuǎn)控制3）主電動機的反接制動控制4）刀架的快速移動和冷卻泵控制5)輔助電路6）完善的聯(lián)鎖與保護2024/12/18（3）電路特點1）采用三臺電動機拖動，尤其是車床溜板箱的快速移動單由一臺電動機拖動。2）主軸電動機不但有正、反向運轉(zhuǎn)，還有單向低速點動的調(diào)整控制，正、反向停車時均具有反接制動控制。3）設(shè)有檢測主軸電動機工作電流的環(huán)節(jié)。4）具有完善的保護與聯(lián)鎖。2024/12/183.2Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路分析3.2.1機床結(jié)構(gòu)與運動形式搖臂鉆床一般由底座、內(nèi)外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺等部件組成。2024/12/183.2.2電力拖動特點與控制要求1.電力拖動特點2.控制要求1）4臺電動機容量均較小，采用直接起動方式，主軸要求正反轉(zhuǎn)，但采用機械方法實現(xiàn)，主軸電動機單向旋轉(zhuǎn)。2）升降電動機要求正反轉(zhuǎn)。液壓泵電動機用來驅(qū)動液壓泵送出不同流向的壓力油，推動活塞、帶動菱形塊動作來實現(xiàn)內(nèi)外立柱的夾緊與放松以及主軸箱和搖臂的夾緊與放松，故液壓泵電動機要求正反轉(zhuǎn)。2024/12/183）搖臂的移動嚴格按照搖臂松開→搖臂移動→移動到位搖臂夾緊的程序進行。因此，搖臂的夾緊放松與搖臂升降應(yīng)按上述程序自動進行。4）鉆削加工時，應(yīng)由冷卻泵電動機拖動冷卻泵，供出冷卻液進行鉆頭冷卻。5）要求有必要的聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)。6）具有機床安全照明電路與信號指示電路。2024/12/183.2.3電氣控制電路分析2024/12/181.主電路分析2.控制電路分析1）主軸電動機控制2）搖臂升降及夾緊、放松控制3）主軸箱與立柱的夾緊、放松控制。4）冷卻泵電動機M4的控制5）聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)3.照明與信號指示電路分析2024/12/184.Z3040型搖臂鉆床電氣控制特點1）Z3040型搖臂鉆床是機、電、液的綜合控制。2）搖臂的升降控制與搖臂夾緊放松的控制有嚴格的程序要求，以確保先松開，再移動，移動到位后自動夾緊。所以對M3、M2電動機的控制有嚴格程序要求，這些由電氣控制電路控制，液壓、機械配合來實現(xiàn)。3）電路具有完善的保護和聯(lián)鎖，有明顯的信號指示。2024/12/183.3T68型臥式鏜床電氣控制電路分析3.3.1機床主要結(jié)構(gòu)和運動形式圖3-5T68臥式鏜床結(jié)構(gòu)示意圖1-床身2-鏜頭架3-前立柱4-平旋盤5-鏜軸6-工作臺T68臥式鏜床主要由床身、前立柱、鏜頭架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作臺等部分組成。2024/12/18輔助運動：工作臺的回轉(zhuǎn)，后立柱的軸向移動，尾座的垂直移動及各部分的快速移動等。T68臥式鏜床的運動形式有：主運動：鏜軸和平旋盤的旋轉(zhuǎn)運動。進給運動：鏜軸的軸向進給，平旋盤刀具溜板的徑向進給，鏜頭架的垂直進給，工作臺的縱向進給和橫向進給。2024/12/183.3.2電力拖動方式和控制要求T68臥式鏜床控制要求主要是：1）主軸旋轉(zhuǎn)與進給量都有較大的調(diào)速范圍，主運動與進給運動由一臺電動機拖動，為簡化傳動機構(gòu)采用雙速籠型異步電動機。2）由于各種進給運動都有正反不同方向的運轉(zhuǎn)，故主電動機要求正、反轉(zhuǎn)。3）為滿足調(diào)整工作需要，主電動機應(yīng)能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的點動控制。4）保證主軸停車迅速、準確，主電動機應(yīng)有制動停車環(huán)節(jié)。2024/12/185）主軸變速與進給變速可在主電動機停車或運轉(zhuǎn)時進行。為便于變速時齒輪嚙合，應(yīng)有變速低速沖動過程。6）為縮短輔助時間，各進給方向均能快速移動，配有快速移動電動機拖動，采用快速電動機正、反轉(zhuǎn)的點動控制方式。7）主電動機為雙速電機，有高、低兩種速度供選擇，高速運轉(zhuǎn)時應(yīng)先經(jīng)低速起動。8）由于運動部件多，應(yīng)設(shè)有必要的聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)。2024/12/183.3.3電氣控制電路分析圖3-6T68型臥式鏜床電氣原理圖2024/12/181.主電路分析2.控制電路分析（1）M1主電動機的點動控制（2）M1電動機正反轉(zhuǎn)控制（3）M1電動機高低速的轉(zhuǎn)換控制（4）M1電動機的停車制動控制（5）主軸及進給變速控制

1）停車變速

2）運行中變速控制2024/12/18（6）快速移動控制（7）聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)分析

1）主軸箱或工作臺與主軸機動進給聯(lián)鎖。

2）M1電動機正反轉(zhuǎn)控制、高低速控制、M2電動機的正反轉(zhuǎn)控制均設(shè)有互鎖控制環(huán)節(jié)。

3）熔斷器FU1~FU4實現(xiàn)短路保護；熱繼電器FR實現(xiàn)M1過載保護；電路采用按鈕、接觸器或繼電器構(gòu)成的自鎖環(huán)節(jié)具有欠電壓與零電壓保護作用。3.輔助電路分析2024/12/184.電氣控制電路特點1）主軸與進給電動機M1為雙速籠型異步電動機。低速時由接觸器KM6控制，將定子繞組接成三角形；高速時由接觸器KM7、KM8控制，將定子繞組接成雙星形。高、低速轉(zhuǎn)換由主軸孔盤變速機構(gòu)內(nèi)的行程開關(guān)SQ控制。低速時，可直接起動。高速時，先低速起動，而后自動轉(zhuǎn)換為高速運行的二級起動控制，以減小起動電流。2）電動機M1能正反轉(zhuǎn)運行、正反向點動及反接制動。在點動、制動以及變速中的脈動慢轉(zhuǎn)時，在定子電路中均串入限流電阻R，以減少起動和制動電流。3）主軸變速和進給變速均可在停車情況或在運行中進行。只要進行變速，M1電動機就脈動緩慢轉(zhuǎn)動，以利于齒輪嚙合，使變速過程順利進行。4）主軸箱、工作臺與主軸由快速移動電動機M2拖動實現(xiàn)其快速移動。它們之間的機動進給有機械和電氣聯(lián)鎖保護2024/12/183.4XA6132型臥式銑床的電氣控制3.4.1臥式萬能銑床主要結(jié)構(gòu)及運動情況2024/12/183.4.2萬能臥式銑床的電力拖動特點與控制要求1）主軸電動機處于空載下起動，為能進行順銑和逆銑加工，要求主軸能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)方向不需經(jīng)常改變，所以在加工前預(yù)先選擇主軸轉(zhuǎn)動方向而在加工過程中不須變換主軸旋轉(zhuǎn)方向。1.主軸拖動對電氣控制的要求XA6132萬能臥式銑床，主軸傳動系統(tǒng)在床身內(nèi)部，進給系統(tǒng)在升降臺內(nèi)，而且主運動與進給運動之間沒有速度比例協(xié)調(diào)的要求。故采用單獨傳動，即主軸和工作臺分別由主軸電動機，進給電動機拖動。而工作臺工作進給與快速移動由進給電動機拖動；經(jīng)電磁離合器傳動來獲得。電力拖動特點2024/12/182）主軸電動機采用法蘭盤式三相籠型異步電動機，經(jīng)機械變速獲得18種主軸轉(zhuǎn)速。3）銑削加工是多刀多刃不連續(xù)切削，負載波動大。本銑床采用電磁離合器控制主軸停車制動和主軸上刀制動。4）為使主軸變速時，齒輪的順利嚙合，減少齒輪端面的沖擊，主軸電動機在主軸變速時應(yīng)有主軸變速沖動環(huán)節(jié)。5）為便于操作者在銑床正面與側(cè)面皆可操作，主軸電動機的起動、停止等控制為兩地操作。2024/12/181）XA6132萬能臥式銑床工作臺運行方式有手動、進給運動和快速移動三種方式。進給運動和快速移動由進給電動機拖動并經(jīng)工作進給電磁離合器與快速移動電磁離合器來控制完成。2）為減少控制按鈕數(shù)量，避免誤操作，對進給電動機的控制采用機械手柄掛檔，同時壓合相應(yīng)行程開關(guān)的控制方式。3）工作臺的垂直、橫向和縱向三個方向的運動由一臺進給電動機拖動，而三個方向的選擇是由操縱手柄改變傳動鏈來實現(xiàn)的。每個方向又有正反向的運動，這就要求進給電動機能正、反轉(zhuǎn)。而且，同一時間只允許工作臺只有一個方向的移動，故應(yīng)有聯(lián)鎖保護。2.進給拖動對電氣控制的要求2024/12/184）進給運動的控制也為兩地操作方式。5）使用圓工作臺時，工作臺不得移動，即圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運動與工作臺上下、左右、前后六個方向的運動之間有聯(lián)鎖控制。6）進給變速時，為保證變速時齒輪易于嚙合，減少齒輪端面的沖擊，要求變速時進給電動機有進給變速沖動環(huán)節(jié)。7）根據(jù)工藝要求。主軸旋轉(zhuǎn)和工作臺進給應(yīng)有先后順序控制，即進給運動要在銑刀旋轉(zhuǎn)之后進行。加工結(jié)束時，主軸電動機與進給電動機同時停止，或先停進給電動機后停主軸電動機。8）工作臺上下，左右、前后六個方向的運動應(yīng)具有限位保護。2024/12/18

電磁離合器又稱電磁聯(lián)軸節(jié)。它是利用表面磨擦和電磁感應(yīng)原理，在兩個作旋轉(zhuǎn)運動的物體間傳遞轉(zhuǎn)矩的執(zhí)行電器。

圖3-8多片式磨擦電磁離合器結(jié)構(gòu)簡圖1—主動軸2—從動齒輪3—套筒4—銜鐵5—從動磨擦片6—主動磨擦片7—電刷與滑環(huán)8—線圈9—鐵心3.4.3電磁離合器2024/12/182024/12/181.主電路分析2.控制電路分析（1）主拖動控制電路分析

1）主軸電動機的起動控制

2）主軸電動機的制動控制

3）主軸上刀換刀時的制動控制

4）主軸變速沖動控制

3.4.4XA6132臥式銑床電氣控制電路分析2024/12/18（2）進給拖動控制電路分析

1）工作臺縱向進給運動的控制

2）工作臺向前與向下進給運動的控制

3）工作臺向后與向上進給的控制

4）進給變速沖動控制

5）進給方向快速移動的控制

2024/12/18（3）圓工作臺的控制（４）冷卻泵和機床照明的控制（５）控制電路的聯(lián)鎖與保護

1）主運動與進給運動的順序聯(lián)鎖

2）工作臺6個運動方向的聯(lián)鎖

3）長工作臺與圓工作的聯(lián)鎖

4）工作臺進給運動與快速運動的聯(lián)鎖

5）具有完善的保護2024/12/18（6）電氣控制特點

1）采用電磁磨擦離合器的傳動裝置，實現(xiàn)主軸電動機的停車制動和主軸上刀時的制動，以及對工作臺工作進給和快速進給的控制。

2）主軸變速與進給變速均設(shè)有變速沖動環(huán)節(jié)。

3）進給電動機的控制采用機械掛擋-電氣開關(guān)聯(lián)動的手柄操作，而且操作手柄扳動方向與工作臺運動方向一致具有運動方向的直觀性。

4）采用兩地控制，操作便捷。

5)具有完善的電氣聯(lián)鎖與保護，工作安全可靠。2024/12/183.5交流橋式起重機電氣控制電路分析3.5.1橋式起重機概述1.橋式起重機的結(jié)構(gòu)及運動情況橋式起重機由橋架（又稱大車）、大車移行機構(gòu)、小車及小車移行機構(gòu)、提升機構(gòu)及駕駛室等部分組成。（1）橋架

（2）大車移行機構(gòu)（3）小車（4）駕駛室2024/12/18圖3-11橋式起重機結(jié)構(gòu)示意圖1—駕駛室2—輔助滑線架3—控制盤4—小車5—大車電動機6—大車端梁7—主滑線8—大車主梁9—電阻箱2024/12/182.橋式起重機對電力拖動和電氣控制的要求1）具有合理的升降速度，空鉤能實現(xiàn)快速下降，輕載提升速度大于重載時的提升速度。2）具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機的調(diào)速范圍為2~3。3）提升的第1檔作為預(yù)備檔，用以消除傳動系統(tǒng)中的齒間隙，將鋼絲繩張緊，避免過大的機械沖擊，該級起動轉(zhuǎn)矩一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。2024/12/185）為確保安全，提升電動機應(yīng)設(shè)有機械抱閘并配有電氣制動。4）下放重物時，依據(jù)負載大小，提升電動機可運行在電動狀態(tài)（強力下放）、倒拉反接制動狀態(tài)，再生發(fā)電制動狀態(tài)，以滿足不同下降速度的要求。2024/12/183.起重機電動機工作狀態(tài)的分析（1）提升重物時電動機的工作狀態(tài)提升重物時電動機負載轉(zhuǎn)矩TL由重力轉(zhuǎn)矩TW及提升機構(gòu)磨擦阻轉(zhuǎn)矩Tf兩部分組成。當電動機電磁轉(zhuǎn)矩T克服這兩個阻轉(zhuǎn)矩時，重物將被提升，當T=TL+Tf時，電動機穩(wěn)定工作在機械特性的a點，以na轉(zhuǎn)速提升重物。圖3-12提升重物時電動工作狀態(tài)2024/12/182．下降重物時電動機的工作狀態(tài)1）反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)2）再生發(fā)電制動狀態(tài)3）倒拉反接制動狀態(tài)圖3-13下放重物時電動機的三種工作狀態(tài)a）反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)b）再生發(fā)電制動狀態(tài)c）倒拉反接制動狀態(tài)2024/12/183.5.2凸輪控制器控制提升機構(gòu)的電路分析1.凸輪控制器的構(gòu)造、型號及主要技術(shù)數(shù)據(jù)凸輪控制器是一種大型手動控制電路的主令電器。圖3-14凸輪控制器工作原理圖1－靜觸頭2－動觸頭3－觸頭彈簧4－復(fù)位彈簧5－滾子6－絕緣方軸7－凸輪2024/12/1