机床电器实训报告.docx
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机床电器实训报告
《机床电气控制综合实验》报告
学院:
工学部
专业:
机械电子工程
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
何玉安,汪伟明
日期:
2015.7.6~2015.7.10
参考文献16
一.实训的目的和任务
(1)课程设计目的:
本课程设计是机电控制工程专业与《机床电气控制》专业课程配套的一门专业实践课程,是在学习了本专业《机床电气控制》中一些典型机床控制线路及实验的基础上,通过课程设计的实践,系统地掌握在工业自动化控制系统中,机床电气控制线路设计和应用的知识。
为今后从事专业技术工作打下基础。
课程设计要求
1每个学生必须独立完成课程设计各项要求。
2从下述题目中选择一题进行课程设计
3必须编写课程设计说明书,具体内容如下:
1)分析题目要求,拟定控制方案,
2)分析各机床的主要结构、运动形式及控制要求
3)选择电动机及相关元器件
4)手工绘制主电路、控制电路图(3#图纸1张),列出电气元件明细表
5)在宇龙软件上仿真实现
6)完成思考题
7)课程设计小结
8)参考资料目录
(2)课程设计任务:
Y3180型滚齿机床电气电路图设计
Y3180型滚齿机床主要由5台电动机组成,它们分别是:
液压泵电动机M1、、主轴电动机M2、冷却泵电动机M3、刀架快速移动电动机M4、工作台快速进给电动机M5。
其设计任务如下:
1.设计要求:
(1)M1直接启动;
(2)M2可实现正/反转控制,能耗制动;
(3)M3直接启动,在M2运行后才启动;
(4)M4可实现正/反转、点动控制;
(5)M5可实现正/反转、点动控制;
(6)M4和M5不可同时运转;
(7)所有电动机均具有短路保护;
(8)M1、M2、M3具有过载保护;
(9)机床具有照明灯,照明电路电压为24V,由控制变压器TC提供;
(10)机床具有信号灯,信号电路电压为6V,由控制变压器TC提供;
2.Y3180型滚齿机床结构与原理
(1)结构与原理
实验机床为Y3180通用滚齿机,主要用于加工直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮,在机床上也可以加工花键轴。
该齿机的布局形式一般有立柱移动式和工作台移动式两种。
图1所示为Y3150E型滚齿机的外形.它属于工作台移动式的一种机床。
刀架溜板3可沿床身1上的立柱2上导轨作垂直进给移动。
滚刀用刀杆4安装在可旋转成一定角度的刀架体中,主铀在刀架体5上作旋转切削运动,工件安装在工作台9上的芯轴7上,随工作台旋转作范成运动。
后立柱8和工作台9均装在床鞍10上,可沿床身水平导轨移动,用于调整工件的径向位置或作径向进给运动。
后立拄8上的支架6用于支承工件芯袖的上端,可增加切削加工中的稳定性。
(2)Y3180滚齿机参数
最大工件直径有小立柱:
550m工作台孔直径80mm
无小立柱:
800mm
最大模数10mm工件必轴座孔锥度莫氏5号
最大加工宽度300mm工作台直径650mm
工件最少齿数Z最少=12
K滚刀头数
主轴转速级数
及转速范围8级40-200r/min
刀架最大垂直行程350mm刀架滑板快速移动速度不大于540mm/min
刀架最大回旋角度240°工作台快速移动速度不大于500m/min
滚刀轴心到工作台面的距离最大585mm
最小235mm工作台面到外支架轴承端面的距离最小400mm
最大600mm
主轴孔锥度莫氏5号轴向进给量级数及进给量范围12级0.4-4mm/r
允许安装滚刀的最大直径180mm主电动机功率及同步转速N=5.5KW1500r/min
最大长度180mm
滚刀晨大轴向移动量50mm轴向快速电动机功率及同步转速N=1.1KW1500r/min
滚刀心轴直径?
22?
27?
32?
40工作台快速电动机功率及同步转速N=0.55KW,1500r/min
滚刀轴心到工作台轴心间的距离最大550mm
最小50mm机床重量级5500kg
工作台液压快速移动距离50mm机床轮廓尺寸2752X1490X1870mm
3.电气控制总设计
(1)主电路的设计
电源采用自动空气断路器QF引入,液压泵电动机M1由KM1接触器控制,FU作短路保护,KR做严重过载与短路保护;主轴电动机由KM2与KM3接触器控制,其中KM2控制正转,KM3控制反转;主轴电动机采用能耗制动,由接触器KM4控制,FU作短路保护,KR做严重过载与短路保护;冷去泵电动机由接触器KM5控制,FU作短路保护,KR做严重过载与短路保护;刀架快速移动电动机由KM6和KM7接触器控制,其中KM6控制正转(前进)运动,KM7控制反转(后退)运动,只有短路保护;工作台快速移动电动机由KM8和KM9接触器控制,其中KM8控制正转(前进)运动,KM9控制反转(后退)运动,只有短路保护。
(2)控制电源的设计
考虑安全可靠和满足照明指示灯的要求,采用控制变压器TC降压供电,其一侧为交流380V,二次侧为24V和6V,24V交流电压为机床工作低压照明电路电源,6v2交流电压为机床工作低压信号灯电路电源。
主电路电动机直接用交流380V供电,控制电路采用110V电压供电。
(3)控制电路的设计
根据主电路的设计以及要求控制电路设计要求,液压泵电动机M1启动按钮为SB2,停止按钮为SB1,KM1常开实现自锁功能;主轴电动机M2启动按钮为SB4和SB5,SB4为正转,SB5为反转,两者使用机械互锁,KM2和KM3使用自锁,同时互相串联对方常闭触头,实现电气互锁,停止按钮为SB3,使用能耗制动;冷却泵电动机M3启动按钮为SB7,停止按钮为SB6,KM5常开实现自锁功能,同时又有顺序控制(即主轴电动机M2开始工作以后,冷却泵电动机M3才能开始工作),串联主轴的常开控制触头;刀架快速移动电动机M4启动按钮为SB8和SB9,SB8为正转,SB9为反转,两者使用机械互锁,KM6和KM7同时互相串联对方常闭触头,实现电气互锁,短时工作,因此设计为点动;工作台快速移动电动机M5启动按钮为SB10和SB11,SB10为正转,SB11为反转,两者使用机械互锁,KM9和KM8同时互相串联对方常闭触头,实现电气互锁,短时工作,因此也设计为点动;又因为M4和M5电动机不能同时工作,所以互串对方常闭触点。
四.电动机的选择
本设计需配备五台电动机,设计 以及查表依据为
计算出所需电动机功率:
式中:
P电动机功率;
P1机械传动轴上的功率;
η1生产机械效率;
η2电动机与生产机械之间的传动效率,
式中:
η:
为滚齿机床总效率;
电动机功率P。
(1)主轴电动机M2的选择
根据公式M1取P1=5.5Kw,η1=0.9,η2=0.9
所以η=η1*η2=0.81;
P=6/0.81=6.79KW
根据实际情况,查表可得,最后确定电动机的容量为7.5KW。
所以M2型号选定为Y132M-4-B5
(2)冷却泵电动机M3
同理根据上式计算可得p=0.2kw
选用SM60-006-30LFB
(3)液压泵电动机M1
计算P=1.1KW选用SM110-060-20LFB
(4)刀架快速移动电动机M4
P=0.55KW选用0.75KW的电动机SM80-024-30LFB
(5)工作台快速进给电动机M5
P=1.1KW选用p=1.2KWSM110-060-20LFB同液压泵电动机M
5.电气元件的选择
(1)按钮的选用:
由于按钮的选型主要是根据使用的场合所需要的触点数、触点型式及颜色选用的,所以对于本次设计中的所有常闭按钮开关选用的是黑色的型号为XB2-BA42C,常开按钮开关选用的是绿色的型号为XB2-BA31C;对于联动按钮开关选用的是XB4-BW3535。
(2)组合开关的选用:
QF主要作为电源隔离开关用,并不是用它来直接起停电动机,可按电动机额定电流来选。
显然应该根据五台电动机来选。
中小型机床常用组合开关,选用HZ10-25/3型,额定电流为25A。
([2]P43)
(3)熔断器的选用:
选择熔断器主要是选择熔断器的种类、额定电压、熔断器定电流等级和熔体的额定电流。
额定电压是根据所保护电路的电压来选择的。
熔体电流的选择是熔断器选择的核心。
对于一台电动机,熔体可按下列关系选择:
IR=(1.5~2.5)(Ied—电动机的额定电流)
所以熔断器FU2是对M1进行保护。
熔体电流为:
IR=(1.5~2.5)Ied=2.5×6=15A可选用RT-14-20型的熔断器,配用16A的熔断器。
以此类推,熔断器FU3是对M2进行保护,IR=(1.5~2.5)Ied=2.5×15=37.5A可选用RT-14-32型的熔断器,配用40A的熔断器,熔断器FU4是对M3进行保护,IR=(1.5~2.5)Ied=2.5×2.2=5.5A可选用RT-14-20型的熔断器,配用6A的熔断器,熔断器FU5是对M4进行保护,IR=(1.5~2.5)Ied=2.5×4.2=10.5A可选用RT-14-32型的熔断器,配用10A的熔断器,熔断器FU,6是对M5进行保护,IR=(1.5~2.5)Ied=2.5×6=15A可选用RT-14-20型的熔断器,配用16A的熔断器.。
对于多台电动机,由一个熔断器保护,熔体按下列关系选择:
当几台电动机不同时启动的时候,Im为容量最大的一台电动机的起动电流,加上其他台电动机的额定电流所以熔断器FU1是对M1、M2、M3、M4和M5进行保护的熔断器。
熔体电流为:
15+37.5+5.5+10.5+15=83.5A可选用RT-14-43型的熔断器,配用40A的熔断器。
对于照明线路等没有冲击电流的负载,应使熔体的额定电流等于或稍大于线路工作电流I,即IR≥I。
FU7,FU8选用RT-14-20型的熔断器,配用最小等级的熔断体2A。
(4)热继电器的选用:
热继电器用于电动机的过载保护。
热继电器的选择主要是根据电动机的额定电流来确定其型号和规格。
热继电元件的额定电流IRT应接近或者略大于电动机的额定电流Ied,即:
IRT = (0.95~1.05)Ied
热继电器的整定电流值是指热元件通过的电流超过此值的20%时,热继电器应当在20min内动作。
选用时整定电流应与电动机额定电流一致。
液压泵电动机M1的额定电流为6A,KR1应选用JR20-10-11R,工作时将额定电流调整为7A。
主轴电动机M2的额定电流为15A,KR2应选用JR20-16-5S。
同理,KR3选用JR20-10-11R,工作时将额定电流调整为5A。
(5)接触器的选用:
接触器用于带负载主电路的自动接通或切断。
分直流、交流两类,机床中应用最多的是交流接触器。
选择接触器主要考虑一下技术数据:
1)电源种类:
交流、直流。
2)主触点额定电压、额定电流。
3)辅助触点的种类、数量及触点额定电流。
4)电磁线圈的电源种类,频率和额定电压。
5)额定操作频率,即允许的没小时接通的最多次数。
(5)主触点额定电流,一般根据电动机容量Pd计算触点电流Ic,即
式中,K—经验常数,一般取1~1.4;Pd—电动机功率(KW);Ud—电动机额定线电压(V);IC—接触器主触点电流(A);Uea—线路额定电压,接触器触点额定电压UC≥Uea
由于M1、M3、M4、M5的额定电流很小,KM1、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9可选用CJT1-10交流中间继电器,线圈电压为110V,触点电压10A,可安全满足要求。
接触器KM2、KM3、KM4,根据主轴电动机M1的额定电流Ie=15A,控制回路电源110V,需主触点3对,动合辅助触点两对,动断辅助触点两对,根据上述情况,选用CJT1-20
(6)控制变压器的选用:
依据控制线路最大工作负载所需的功率计算。
一般可根据下式计算:
PT≥KTΣPXC
式中,PT—所需变压器容量(VA);
KT—变压器容量储备系数,一般取1.1~1.25;ΣPXC—控制线路最大负载时工作的电器所需的总功率
变压器TC2最大负载时是所有继电器和接触器工作时,考虑到照明灯等其他电路容量,可选用BK-250([6]P385)型变压器,电压等级:
380V/110V-24V-6V,可满足辅助回路的各种电压的需要。
变压器TC1选择型号为BK-100型变压器。
(7)桥式整流器的选用:
根据桥式整流器在机床中的电压值为220V,电流值在10~300A之间,选择型号为QL32A/220V的桥式整流器
六.电气元件明细表
符号
名称
型号
规格
厂家
Q
空气开关
HZ10-25/3
3极500v25A
上海人民开关电器厂
M1
液压电动机
SM60-006-30LFB
1.2Kw380V3000r/min
博美德机械有限公司
M2
主轴电动机
Y132M-4-B5
7.5Kw380V1450r/min
南京机电有限公司
M3
冷去泵电动机
SM110-060-20LFB
0.2Kw380V3000r/min
博美德机械有限公司
M4
刀架快速移动电动机
SM80-024-30LFB
0.75Kw380V2790r/min
博美德机械有限公司
M5
工作台快速移动
SM110-060-20LFB
1.2Kw380V3000r/min
博美德机械有限公司
KM1KM5KM6KM7KM8KM9
交流继电器
CJT1-10
110V10A
上海人民开关电器厂
KM2KM3KM4
交流继电器
CJT1-20
380V20A
上海人民开关电器厂
SB1SB3SB6
常闭开关
XB2-BA42C
绿色
上海人民开关电器厂
SB2SB7
常闭开关
XB2-BA31C
红色
上海人民开关电器厂
SB4SB5SB8SB9SB10SB11
联动开关
XB4-BW3535
一开一闭
上海人民开关电器厂
FU1
熔断器
RT-14-43
380v40A
上海人民开关电器厂
FU2
熔断器
RT-14-20
380v16A
上海人民开关电器厂
FU3
熔断器
RT-14-32
380v40A
上海人民开关电器厂
FU4
熔断器
RT-14-20
380v6A
上海人民开关电器厂
FU5
熔断器
RT-14-32
380v10A
上海人民开关电器厂
FU6
熔断器
RT-14-20
380v16A
上海人民开关电器厂
FU7FU8
熔断器
RT-14-20
380v2A
上海人民开关电器厂
TC
变压器
BK-250
380V/110V-24V
上海人民开关电器厂
VC
桥式整流器
QL32A/220V
220V32A
上海人民开关电器厂
KR1
热继电器
JR20-10-11R
380v7A
上海人民开关电器厂
KR2
热继电器
JR20-16-5S
380v16A
上海人民开关电器厂
KR3
热继电器
JR20-10-11R
380v5A
上海人民开关电器厂
七.主电路与控制电路图
图纸见附件
仿真图
八.电器控制原理
M1电动机的启动:
按下SB1,KM1得电,主电路中其主触点闭合,M1启动,辅助触点闭合完成自锁。
M2电机的控制:
按下组合按钮SB3,KM2得电主电路中主触点闭合,M2正转辅助触电闭合完成自锁。
按下组合按钮SB4,KM3得电主电路中主触点闭合,M2反转辅助触电闭合完成自锁。
按下组合按钮SB2,KM2或KM3失电,主电路中主触点断开,M2失电。
同时,KM4、KT得电,KM4在主电路中的触点闭合,接通直流电,开始能耗制动。
KT瞬动触点闭合完成自锁。
KT计时结束,辅助触点及瞬动断开,KT、KM4失电,触点全部还原,能耗制动结束。
(其中KM2,KM3,KM4常闭触电起电器互锁,组合开关起机械互锁。
)
冷却泵的启动:
在M2正常启动的情况下,控制电路中所有KM2或KM3辅助触点全部闭合(否则,M2,M3无法启动)。
按下按钮SB6KM5得电,主电路中主触点闭合,M3正常启动,控制电路中,辅助触点闭合,完成自锁。
刀架与工作台快速移动电动机的启动:
按下组合开关SB7,KM6得电主电路中主触点闭合,M4正转,松开SB7,KM6失电KM6触电还原M4停止转动。
按下组合开关SB8,KM7得电主电路中主触点闭合,M4反转,松开SB8,KM7失电KM7触电还原M4停止转动。
按下组合开关SB9,KM8得电主电路中主触点闭合,M5正转,松开SB9,KM8失电KM8触电还原M5停止转动。
按下组合开关SB10,KM9得电主电路中主触点闭合,M5反转,松开
SB10,KM9失电KM9触电还原M5停止转动。
(其中KM6,KM7,KM8,KM9
常闭触电起电器互锁,组合开关起机械互锁。
)
九.思考题
1.M4和M5为何不设过载保护?
答:
因为M4和M5为点动操作,短时间工作,故不设过载保护。
2.M5只能前进,不能后退,分析故障原因。
答:
若M5只能前进,不能后退,说明线圈KM8不能得电,则有以下几点故障原因:
<1>可能是复合按钮SB9出现故障,它的常闭按钮接触不良,不能接通电路,故KM8不能得电
<2>可能是径向向后极限行程开关SQ8出现故障,使常闭触点断开,使KM8不能得电。
<3>也可能是复合按钮SB10出现故障,它的常开按钮接触不良,不能接通电路,故KM8不能得电。
<4>也可能是KM7的常闭触点出现故障,接触不良,使常闭触点断开,使KM8不能得电。
十.实验小节
。
参考文献
[1]葛常清,刘平.现代工程制图学[M].南京:
河海大学出版社,2008.8.
[2]钟肇新,范建东,冯太合.可编程控制器原理及应用[M].广州:
华南理工大学出版社,2008.
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