电气控制课程设计Word格式.docx
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图(e)、(f)为用装在乎旋盘刀具溜板上的车刀车削内沟槽和端面,均由刀具溜板移动进行径向进给。
图2
卧式镗床的主运动和进给运动示意图
因此,卧式镗床的运动形式是:
主运动为镗轴和平旋盘的旋转运动。
进给运动包括:
(1)镗轴的轴向进给运动。
(2)平旋盘上刀具溜板的径向进给运动。
(3)主轴箱的垂直进给运动。
(4)工作台的纵向和横向进给运动。
辅助运动包括:
(1)主轴箱、工作台等的进给运动上的快速调位移动。
(2)后立柱的纵向调位移动。
(3)后支承架与主轴箱的垂直调位移动。
(4)工作台的转位运动。
二、卧式镗床的电力拖动形式和控制要求
1.卧式镗床的主运动和进给运动多用同一台异步电动机拖动。
为了适应各种形式和各种工件的加工,要求镗床的主轴有较宽的调速范围,因此多采用由双速或三速笼型异步电动机拖动的滑移齿轮有级变速系统。
采用双速或三速电动机拖动,可简化机械变速机构。
目前,采用电力电子器件控制的异步电动机无级调速系统已在镗床上获得广泛应用。
2.镗床的主运动和进给运动都采用机械滑移齿轮变速,为有利于变速后齿轮的啮合,要求有变速冲动。
3.要求主轴电动机能够正反转;
可以点动进行调整;
并要求有电气制动,通常采用反接制动。
4.卧式镗床的各进给运动部件要求能快速移动,一般由单独的快速进给电动机拖动。
三、T68型卧式镗床电气控制电路分析
T68型卧式镗床电气原理图如图2所示。
图2
(一)主电路
T68卧式镗床电气控制线路有两台电动机:
一台是主轴电动机M1,作为主轴旋转及常速进给的动力,同时还带动润滑油泵;
另一台为快速进给电动机M2,作为各进给运动的快速移动的动力。
M1为双速电动机,由接触器KM4、KM5控制:
低速时KM4吸合,M1的定子绕组为三角形联结,高速时KM5吸合,KM5为两只接触器并联使用,定子绕组为双星形联结。
KMl、KM2控制M1的正反转。
KS为与M1同轴的速度继电器,在M1停车时,由KS控制进行反接制动。
为了限制起、制动电流和减小机械冲击,M1在制动、点动及主轴和进给的变速冲动时串入了限流电阻器R,运行时由KM3短接。
热继电器FR作M1的过载保护。
M2为快速进给电动机,由KM6、KM7控制正反转。
当控制手柄QS为电源引入开关,FUl提供全电路的短路保护,FU2提供M2及控制电路的短路保护。
(二)控制电路
由控制变压器TC提供110V工作电压,FU3提供变压器二次侧的短路保护。
控制电路包
括KMl~KM7七个交流接触器和KAl、KA2两个中间继电器,以及时间继电器KT共十个电器的线圈支路,该电路的主要功能是对主轴电动机M1进行控制。
在起动M1之前,首先要选择好主轴的转速和进给量(在主轴和进给变速时,与之相关的行程开关SQ3~SQ6的状态见表1),并且调整好主轴箱和工作台的位置(在调整好后行程开关SQl、SQ2的动断触点(1—2)均处于闭合接通状态)。
1.M1的正反转控制
SB2、SB3分别为正、反转起动按钮,下面以正转起动为例:
按下SB2→KA1线圈通电自锁→KA1动合触点(10-11)闭合,KM3线圈通电→KM3主触点闭合短接电阻R;
KA1另一对动合触点(14-17)闭合,与闭合的KM3辅助动合触点(4-17)使KM1线圈通电→KM1主触点闭合;
KM1动合辅助触点(3-13)闭合,KM4通电,电动机M1低速起动。
同理,在反转起动运行时,按下SB3,相继通电的电器为:
KA2→KM3→KM2→KM4。
2.M1的高速运行控制
若按上述起动控制,M1为低速运行,此时机床的主轴变速手柄置于“低速”位置,微动开关SQ7不吸合,由于SQ7动合触点(11—12)断开,时间继电器KT线圈不通电。
要使M1高速运行,可将主轴变速手柄置于“高速”位置,SQ7动作,其动合触点(11—12)闭合,这样在起动控制过程中KT与KM3同时通电吸合,经过3s左右的延时后,KT的动断触点(13—20)断开而动合触点(13—22)闭合,使KM4线圈断电而KM5通电,M1为YY联结高速运行。
无论是当M1低速运行时还是在停车时,若将变速手柄由低速挡转至高速挡,M1都是先低速起动或运行,再经3s左右的延时后自动转换至高速运行。
3.M1的停车制动
M1采用反接制动,KS为与M1同轴的反接制动控制用的速度继电器,它在控制电路中有三对触点:
动合触点(13—18)在M1正转时动作,另一对动合触点(13—14)在反转时闭合,还有一对动断触点(13—15)提供变速冲动控制。
当M1的转速达到约120r/min以上时,KS的触点动作;
当转速降至40r/min以下时,KS的触点复位。
下面以M1正转高速运行、按下停车按钮SBl停车制动为例进行分析:
按下SB1→SB1动断触点(3-4)先断开,先前得电的线圈KA1、KM3、KT、KM1、KM5相继断电→然后SB1动合触点(3-13)闭合,经KS-1使KM2线圈通电→KM4通电
M1D形接法串电阻反接制动→电动机转速迅速下降至KS的复归值→KS-1动合触点断开,KM2断电→KM2动合触点断开,KM4断电,制动结束。
如果是M1反转时进行制动,则由KS-2(13—14)闭合,控制KMl、KM4进行反接制动。
4.M1的点动控制
SB4和SB5分别为正反转点动控制按钮。
当需要进行点动调整时,可按下SB4(或SB5),
使KMl线圈(或KM2线圈)通电,KM4线圈也随之通电,由于此时KAl、KA2、KM3、KT线圈都没有通电,所以M1串入电阻低速转动。
当松开SB4(或SB5)时,由于没有自锁作用,所以M1为点动运行。
表1
主轴和进给变速行程开关SQ3~SQ6状态表
相关行程开关的触点
①正常工作时
②变速时
③变速后手柄推不上时
SQ3(4—9)
+
-
主轴变速
SQ3(3—13)
SQ5(14—15)
SQ4(9—10)
进给变速
SQ4(3—13)
SQ6(14—15)
图中:
+表示接通
-表示断开
5.主轴的变速控制
主轴的各种转速是由变速操纵盘来调节变速传动系统而取得的。
在主轴运转时,如果要变速,可不必停车。
只要将主轴变速操纵盘的操作手柄拉出(如图7—17所示,将手柄拉至②的位置),与变速手柄有机械联系的行程开关SQ3、SQ5均复位(见表7—1),此后的控制过程如下(以正转低速运行为例):
将变速手柄拉出→SQ3复位→SQ3动合触点断开→KM3和KT都断电→KM1断电
KM4断电,M1断电后由于惯性继续旋转。
SQ3动断触点(3-13)后闭合,由于此时转速较高,故KS-1动合触点为闭合状态→KM2线圈通电→KM4通电,电动机D接法进行制动,转速很快下降到KS的复位值→KS-1动合触点断开,KM2、KM4断电,断开M1反向电源,制动结束。
转动变速盘进行变速,变速后将手柄推回→SQ3动作→SQ3动断触点(3-13)断开;
动合触点(4-9)闭合,KM1、KM3、KM4重新通电,M1重新起动。
由以上分析可知,如果变速前主电动机处于停转状态,那么变速后主电动机也处于停转状态。
若变速前主电动机处于正向低速(D形联结)状态运转,由于中间继电器仍然保持通电状态,变速后主电动机仍处于D形联结下运转。
同样道理,如果变速前电动机处于高速(YY)正转状态,那么变速后,主电动机仍先联结成D形,再经3s左右的延时,才进入YY联结高速运转状态。
6.主轴的变速冲动
SQ5为变速冲动行程开关,由表7—1可见,在不进行变速时,SQ5的动合触点(14—15)是断开的;
在变速时,如果齿轮未啮合好,变速手柄就合不上,即在图3中处于③的位置,则SQ5被压合→SQ5的动合触点(14—15)闭合→KMl由(13—15—14—16)支路通电
→KM4线圈支路也通电→M1低速串电阻起动→当M1的转速升至120r/min时→KS动作,其动断触点(13—15)断开→KMl、KM4线圈支路断电→KS-1动合触点闭合→KM2通电→KM4通电,M1进行反接制动,转速下降→当M1的转速降至KS复位值时,KS复位,其动合触点断开,M1断开制动电源;
动断触点(13—15)又闭合→KMl、KM4线圈支路再次通电→M1转速再次上升……,这样使M1的转速在KS复位值和动作值之间反复升降,进行连续低速冲动,直至齿轮啮合好以后,方能将手柄推合至图3中1的位置,使SQ3被压合,而SQ5复位,变速冲动才告结束。
图3
主轴变速手柄位置示意图
7.进给变速控制
与上述主轴变速控制的过程基本相同,只是在进给变速控制时,拉动的是进给变速手柄,动作的行程开关是SQ4和SQ6。
8.快速移动电动机M2的控制
为缩短辅助时间,提高生产效率,由快速移动电动机M2经传动机构拖动镗头架和工作台作各种快速移动。
运动部件及运动方向的预选由装在工作台前方的操作手柄进行,而控制则是由镗头架的快速操作手柄进行。
当扳动快速操作手柄时,将压合行程开关SQ8或SQ9,接触器KM6或KM7通电,实现M2快速正转或快速反转。
电动机带动相应的传动机构拖动预选的运动部件快速移动。
将快速移动手柄扳回原位时,行程开关SQ5或SQ6不再受压,KM6或KM7断电,电动机M2停转,快速移动结束。
9.联锁保护
为了防止工作台及主轴箱与主轴同时进给,将行程开关SQl和SQ2的动断触点并联接在控制电路(1—2)中。
当工作台及主轴箱进给手柄在进给位置时,SQl的触点断开;
而当主轴的进给手柄在进给位置时,SQ2的触点断开。
如果两个手柄都处在进给位置,则SQl、SQ2的触点都断开,机床不能工作。
(三)照明电路和指示灯电路
由变压器TC提供24V安全电压供给照明灯EL,EL的一端接地,SA为灯开关,由FU4提供照明电路的短路保护。
XS为24V电源插座。
HL为6V的电源指示灯。
T68型卧式镗床常见电气故障的诊断与检修
镗床常见电气故障的诊断与检修与铣床大致相同,但由于镗床的机—电联锁较多,且采用双速电动机,所以会有一些特有的故障,现举例分析如下:
1.主轴的转速与标牌的指示不符
这种故障一般有两种现象:
第一种是主轴的实际转速比标牌指示转数增加或减少一倍,第二种是M1只有高速或只有低速。
前者大多是由于安装调整不当而引起的。
T68型镗床有18种转速,是由双速电动机和机械滑移齿轮联合调速来实现的。
第1,2,4,6,8,…挡是由电动机以低速运行驱动的,而3,5,7,9,…挡是由电动机以高速运行来驱动的。
由以上分析可知,M1的高低速转换是靠主轴变速手柄推动微动开关SQ7,由SQ7的动合触点(11—12)通、断来实现的。
如果安装调整不当,使SQ7的动作恰好相反,则会发生第一种故障。
而产生第二种故障的主要原因是SQ7损坏(或安装位置移动):
如果SQ7的动合触点(11—12)总是接通,则M1只有高速;
如果总是断开,则M1只有低速。
此外,KT的损坏(如线圈烧断、触点不动作等),也会造成此类故障发生。
2.MI能低速起动,但置“高速”挡时,不能高速运行而自动停机
M1能低速起动,说明接触器KM3、KMl、KM4工作正常;
而低速起动后不能换成高速运行且自动停机,又说明时间继电器KT是工作的,其动断触点(13—20)能切断KM4线圈支路,而动合触点(13—22)不能接通KM5线圈支路。
因此,应重点检查KT的动合触点(13—22);
此外,还应检查KM4的互锁动断触点(22—23)。
按此思路,接下去还应检查KM5有无故障。
3.M1不能进行正反转点动、制动及变速冲动控制
其原因往往是上述各种控制功能的公共电路部分出现故障,如果伴随着不能低速运行,则故障可能出在控制电路13—20—21—0支路中有断开点。
否则,故障可能出在主电路的制动电阻器R及引线上有断开点。
如果主电路仅断开一相电源,电动机还会伴有断相运行时发出的“嗡嗡”声。
设计小结
今天周四,明天就要上交我们的设计成果和进行答辩了。
虽然我以前也进行过电子技术的课程设计,但这次的课程设计却让我有一番不一样的体会。
从上周三张老师布置下课题,并说这次的课程设计可以用电子稿打印后。
一回宿舍我就开始工作了,心想着用电子稿打印,总算可以弥补我书写上的不足。
首先是画图,我用我们上学期刚学的AUTOCAD一个一个元件的制作,那些看似很简单的元件,制作起来很麻烦。
有很多次我都想用铅笔画两下算了,但一想到这是一次很好的巩固所学知识的机会便坚持了下来。
第二天画原理图的时候,本以为只要把画好的元件摆放好,再画导线就可以了,但是没想到有的元件之间的比配不好。
没办法,只好一边画原理图,一边对一些元件进行更改。
把图画好以后了,就是原理设计叙述了。
我认为这才是这次设计的重点。
很多同学在网上随便找一份资料再抄一下,用处不大。
我先讲书本和笔记上记录的看了一遍,然后再结合自己的理解,多问自己“为什么这样设计”,写下了自己的“设计思路”。
在这一周的设计过程中,我不仅将T68镗床的基本知识复习了一遍,而且弄懂了一些以前不清楚的问题,例如为什么要用电源反接制动,为什么要串电阻。
同样,使用电脑来完成我的设计文稿,也让我对如何利用现代软件来进行电气原理设计有了更好地理解。
本次设计让我了解了如何利用工具,学以致用,做一个会学习的人!
附录1:
元器件选择一览表:
代号
名称
规格和型号
数量
作用及用途
元件参考价格
M1
电动机
J02-51-2/47.5KW
1
带动主轴旋转
M2
J02-31-2/42.2KW
驱动快速移动
KM1
交流接触器
控制M1正转
KM2
控制M1反转
KM3
短接限流电阻
KM4
控制M1低速旋转
KM5
控制M1变速旋转
KM6
控制M1正速
KM7
控制M1反速
KA1
中间继电器
J27-44
KA2
KT
时间继电器
JS7-2A
KS-1
速度继电器
JY1380V/2A
控制M1反转制动
KS-2
控制M1正转制动
QS
电源开关
HZ2-25/3
电源总开关
SB1
按钮
LA2
2
控制M1停止按钮
SB2
控制M1正转启动
SB3
控制M1反转启动
SB4
控制M1正转点动
SB5
控制M1反转点动
SQ
行程开关
LX5-11J
M1变速接触
SQ1
LX1-11J
连锁保护
SQ2
LX3-11K
SQ3
LX1-11K
主轴变速旋转
SQ4
进给变速
SQ5
进给变速冲动
SQ6
主轴变速冲动
SQ7
M2反转限位
SQ8
M2正转限位
TS
变压器
BK-3003800/110V24V
控制照明电源
FR
热继电器
JR0-40整定电流16A
4
M1过载保护
FU1
熔断器
RL1-60/40
3
M1短路保护
FU2
RL1-15/15
短路保护
FU3
RL1-15/2
工作照明短路保护
FU4
控制电路短路保护
R
电阻
2B1-0.9
M1限流电阻
附录2
接线图
附录3
位置
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 电气控制 课程设计