机电控制技术课程设计讲解.docx
- 文档编号:26134673
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:207.30KB
机电控制技术课程设计讲解.docx
《机电控制技术课程设计讲解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机电控制技术课程设计讲解.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机电控制技术课程设计讲解
湖南工业大学
课程设计
资料袋
机械工程学院(系、部)2013~2014学年第二学期
课程名称机电控制技术指导教师孙晓职称教授
学生姓名李曲专业班级机械设计1104班学号11405701009
题目平面磨床电气控制系统设计
成绩起止日期2014年6月14日~2014年6月19日
目录清单
序号
材料名称
资料数量
备注
1
课程设计任务书
1
2
课程设计说明书
1
3
继电器电气原理图
1
张
4
PLC电气原理图
1
张
机械工程学院
课程设计任务书
2013—2014学年第二学期
机械工程学院机械设计专业1104班级
课程名称:
机电控制技术
设计题目:
平面磨床电气控制系统设计
完成期限:
自2014年6月14日至2014年6月19日共1周
内
容
及
任
务
一、设计的主要技术参数
具体要求见课程设计指导书
二、设计任务
完成系统的继电器控制原理图、PLC控制原理图及设计说明书一份
三、设计工作量
电气图2~3张,说明书不少于8000字
进
度
安
排
起止日期
工作内容
6.14
讲解设计目的、要求、方法,任务分工
6.15
根据指导书和任务书要求确定控制系统的输入输出点数、类型,确定输入、输出设备及元器件种类、数量,初步选定PLC型号
6.16
根据指导书和任务书绘制控制系统工作流程图,确定每个动作实现和解除必须的条件
6.17
绘制继电器控制原理图、电路计算、元器件选择列表
编制控制系统的PLC控制程序
6.18
编写设计说明书
6.20
答辩
主
要
参
考
资
料
1、郁建平主编,《机电控制技术》科学出版社、2013年11月
2、何献忠主编,《电气控制与plc应用技术》(西门子S7—200系列)化学工业出版社
3、陈远龄等机床电气自动控制.重庆重庆大学出版社1993.8
指导教师(签字):
2014年6月日
系(教研室)主任(签字):
2014年6月日
设计说明书
(课程设计名称)
平面磨床电气控制系统设计
起止日期:
2014年6月14日至2014年6月20日
学生姓名
李曲
班级
机械设计1104
学号
11405701009
成绩
指导教师(签字)
机械工程学院(部)
2014年6月18日
第一章绪论............................................................................1
第二章平面磨床设计要求.......................................................2
第三章M7130型平面磨床电气控制电路.............................5
第四章PLC电气原理图.........................................................11
第五章总结..............................................................................14
第六章参考文献......................................................................15
第一章绪论
1.1 本课题的研究意义及必要性
磨床是用砂轮周边或端面进行机械加工的精密机床。
它不但能加工一般金属材料,而且能加工一般金属刀具难以加工的硬材(如淬火钢,硬质合金等)。
利用磨削可获得较高加工精度和光洁度,而且加工余量较其他加工方法小的多。
所以磨床广泛用于零件加工。
由于精密铸造和精密锻造工艺的进步,使得零件不经其他切削加工而直接磨削成成品。
随着高速磨削和强力磨削工艺的发展,进一步提高了磨削的效率。
因此磨床的使用范围日益扩大,在金属切削机床中所占比重不断上升,在工业发达国家占金属切削机床的13%-27%。
磨床种类很多,按其工艺分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床以及一些专用磨床,如螺纹磨床、齿轮磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。
其中以平面磨床最为普通。
第二章平面磨床设计要求
1、平面磨床简析
平面磨床是用砂轮磨削教工各种零件的平面。
M7130型平面磨床是平面磨床使用较普遍的一种机床。
该磨床炒作方便,磨削精度和光洁度都比较高,适用磨削精密零件和各种工具,并可作镜面磨削
M7130磨床型号含义如下所述:
M---磨床
7---平面
1---卧轴柜台式
30---工作台的工作面宽为300mm。
2、M7130平面磨床的原理
工作台上装有电磁吸盘,用以吸持工件。
工作台在床身导轨上作往复运动(纵向运动)。
固定在床身上的立柱上带有导轨,滑座在立柱导轨上作垂直运动;而砂轮箱在滑座的导轨上作水平运动(横向运动),砂轮箱内装有电动机,电动机带动砂轮作旋转运动。
平面磨床在加工工件过程中,砂轮的旋转运动是主运动,工作台往复运动为纵向进给运动,滑座带动砂轮箱沿立柱导轨的运动为垂直进给运动,砂轮箱沿滑座导轨的运动为横向进给运动。
工作时,砂轮旋转,同时工作台带动工件右移,工件被磨削。
然后工作台带动工件快速左移,砂轮向前作进给运动,工作台再次右移,工件上新的部位被磨削。
这样不断重复,直至整个待加工平面都被磨削。
3.平面磨床设计要求
(1)要结构形式及运动形式
M7130型平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮架、滑座、立柱等部分组成。
在床身上装有液压传动装置,以便工作台在床身导轨上通过压力油推动活塞作往复直线运动,实现水平方向进给运动。
工作台面上有T形槽,用以安装电磁吸盘或直接安装大型工件。
床身上固定有立柱,滑座安装在立柱的垂直导轨上,实现垂直方向进给。
在滑座的水平导轨上安装砂轮架,砂轮架由装入式电动机直接拖动,通过滑座内部的液压传动机构实现横向进给。
平面磨床砂轮的旋转运动为主运动,工作台完成一次往复运动时,砂轮架作一次间断性的横向进给,直至完成整个平面的磨削,然后砂轮架连同滑座沿垂直导轨作间断性的垂直进给,直至达到工件加工尺寸。
平面磨床的辅助运动,如砂轮架在滑座的水平导轨上作快速横向移动,滑座在立柱的垂直导轨上作快速垂直移动,以及工作台往复运动速度的调整等。
(2)电力拖动及控制要求
基于上述磨床的工作性质和加工精度要求,对电力拖动控制方案提出如下要求:
1)平面磨床是一种精密加工机床,为了保证其加工精度要求,机床运行时要求平稳。
工作台往复运动在换向时要求惯性要小,无冲击力,因此,工作台的往复运动采用液压传动。
由电动机拖动液压泵,供应压力油,通过液压传动装置实现工作台的纵向进给运动,并通过工作台上的撞块操纵床身上的液压换向阀(开关),改变压力油的流向,实现工作台的换向和自动往复运动。
2)为了简化磨床的机械传动机构,采用多电动机单独拖动。
M7130型平面磨床采用三台电动机拖动,砂轮的旋转运动由装入式电动机直接拖动。
液压泵由液压泵电动机拖动,经液压传动装置完成工作台的往复(纵向进给)运动,砂轮架的横向进给运动,砂轮架的快速横向移动以及工作台导轨的润滑等。
拖动冷却泵的电动机为磨削加工提供冷却液。
3)为了提高磨削质量,要求砂轮有较高转速,通常采用两极(理想空载转速为3000r/min50Hz)的笼型异步电动机拖动。
为了提高调整运转的砂轮主轴的风度,采用装入式电动机拖动,电动机与砂轮主轴同轴,从而提高了磨床的加工精度。
4)平面磨削加工中,由于磨削温度高,为减少工件的热变形,必须使工件得到充分的冷却,同时冷却液能冲走磨屑和砂粒,以保证磨削精度。
5)平面磨床常用电磁吸盘,利用电磁吸力很方便地安装和加工小工件,且工件在加工过程中由于发热变形,电磁吸盘允许工件有自由伸缩余地,从而保证加工精度。
为了满足上述电力拖动控制方案的要求,对M7130型平面磨床的电力拖动控制系统提出以下几点要求:
1)砂轮、液压泵、冷却泵三台电动机都只要求单方向旋转。
2)冷却泵电动机应随砂轮电动机的开动而开动,若加工中不需要冷却液时,可单独关断冷却泵电动机。
3)在正常加工中,若电磁吸盘吸力不足或消失时,砂轮电动机与液压泵电动机应立即停止工作,以防止工件被砂轮切向力打飞而发生人身和设备事故。
不加工时,即电磁吸盘不工作的情况下,允许砂轮电动机与液压泵电动机开机,机床作调整运动。
4)电磁吸盘励磁线圈具有吸牢工件的正向励磁、松开工件的断开励磁、以及为抵消剩磁便于取下工件的反励磁控制环节。
5)具有完善的保护环节。
各电路的短路保护,各电动机的长期过载保护,零压、欠压保护,电磁吸力不足的欠电流保护,以及线圈断开时产生高电压,而危及电路中其它电器设备的过压保护等等。
6)机床照明电路与工件去磁的控制环节。
第三章M7130型平面磨床电气控制电路
1、电动机主电路控制思路
由电源引入开关QS1是控制整机电源的接通与断开。
三台电动机均要求单向旋转,M1砂轮电动机、M2冷却泵电动机,同时由接触器KM1控制,而M2电动机再经过X1插销实现单独判断控制,M3液压泵电动机由接触器KM3控制。
主电路(图1)
2、控制电路思路
电动机控制电路的控制电源直接采用交流380V,由按钮SB1、SB2和接触器KM3构成了砂轮电动机M1单向起动和停止控制电路。
由按钮SB3、SB4和接触器KM3构成了液压泵电动机M3单向旋转起动和停止控制电路。
实现两台电动机独立操作控制。
控制电路(图2)
3.联锁、保护环节
平面磨床在加工中出现电磁吸盘吸力不足或消失时,为确保人身和设备的安全,不允许继续加工。
因此,在两台电动机的控制电路中应设定欠电流继电器KA常开触点,达到欠磁联锁保护。
在不加工时又能单独控制砂轮与液压泵电动机运转工作,因此,在控制电路中KA(3-4)触点处并接转换开关SA1于“去磁”位置时,主电路与控制电路由熔断器FU1、FU2分别实现适中保护。
砂轮与液压泵电动机利用热继电器FR1、FR2实现长期过载保护。
为了保护工件与砂轮的安全,当有一台电动机过载停机时,另一台电动机也应停止。
因此,应将FR1、FR2常闭触点串接在总控制电路中。
(2)电磁吸盘控制电路
电磁吸盘又称为电磁工作台,它也是安装工件的一种夹具。
具有夹紧迅速、不损伤工件、且一次能吸牢若干个工件,工作效率高,加工精度高等优点。
但它的夹紧程度不可调整,电磁吸盘要用直流电源,且不能用于加工非磁性材料的工件。
(3)照明电路与去磁器
照明电路由照明变压器T2,将380V电压降为24V,并由开关SA2控制照明灯EL,照明变压器二次侧装有熔断器FU3作为短路保护。
其一次侧短路可由熔断器FU2实现保护。
在平面磨床上加工的零件可能存在有剩磁,若零件对剩磁有严格要求,应在电磁吸盘取下工件后进行去磁处理。
交流去磁器是平面磨床的一个附件。
使用时,将交流去磁器插头插在床身的XS插座上,再将工件放在去磁器上处理即可去磁。
照明电路(图3)
4、总电路设计
根据上述思路,设计了如下电路
磨床继电器原理图(图4)
图4中M1为砂轮电动机M2为冷却泵电动机都由KM1的主触点控制再经X1插
销向M2实现单独判断控制供电。
M3为液压泵电动机,由KM3的主触点控制。
一控制电路合上电源开关QS1,若转换开关QS2处于工作位置,当电源电压正常时欠电流继电器KA触点闭合,若SA1处于去磁位置KA触点得电,便可进行操作。
1、砂轮电动机M1的控制。
启动过程为按下SB1,SB1闭合——KM1得电自锁——M1启动。
停止过程为按下SB2SB2断开——KM1失电——M1停止。
2、冷却泵电动机M2的控制。
M2由于通过插座X1与KM1主触点相连,因此M2与砂轮电动机M1连锁控制,都由SB1和SB2操作。
若运行中M1或M2过载,触点FR1断开,保护电路。
3、液压泵电动机M3的控制。
启动过程为:
按下SB3,SB3闭合——KM3得电自锁——M3启动
停止过程为:
按下SB4,SB4闭合——KM3失电——M3停止。
过载时FR22-3断开——KM3失电——M3停止FR2起保护作用。
4、电磁吸盘控制电路
(1)电磁吸盘结构原理。
电磁吸盘与机械夹紧装置相比,具有夹紧迅速,不损伤工件,工作效率高,能同时吸持多个小工件,加工过程中工件发热可以自由伸延,加工精度高等优点。
但也有夹紧力不如机械夹得紧,调节不便,需用直流电源供电,不能吸持非磁性材料工件等缺点。
(2)电磁吸盘控制电路。
它由整流装置、控制装置及保护装置等部分组成。
如图2所示,电磁吸盘整流装置由整流变压器T1与桥式全波整流器VC组成,整流变压器T1将220V交流电压降为145V经桥式整流器输出110V直流电压对电磁吸盘供电。
电磁吸盘集中由QS2控制。
QS2的位置及触点闭合情况为
充磁吸合:
QS2打向右边
断电放松:
QS2中间位置
退磁:
QS2左边位置
当QS2置于“充磁”位置时电磁吸盘YH获得110V直流电压,同时欠电流继电器KA与YH串联,若吸盘电流足够大,则KA动作,KA得电反映电磁吸盘吸力足以将工件吸牢这时可分别操作按钮SB1与SB3,启动M1与M3进行磨削加工。
当加工完成时按下停止按钮SB2与SB4电动机M1M2与M3停止旋转,为便于从吸盘上取下工件,需对工件进行退磁,其方法是将开关QS2扳至“退磁”位置。
当SA1扳至“退磁”位置时,电磁吸盘中通入反向电流,并在电路中串入可变电阻R2,用以调节、限制反向去磁电流大小,达到既退磁又不致反向磁化的目的。
退磁结束将QS2拨到“断电”位置即可取下工件。
若工件对去磁要求严格,在取下工件后,还要用交流去磁器进行处理。
交流去磁器是平面磨床的一个附件,使用时,将交流去磁器插头插在床身的插座XS上,再将工件放在去磁器上适当地来回移动即可去磁。
5、保护及其他环节
(1)电磁吸盘的欠电流保护。
为了防止平面磨床在磨削过程中出现断电事故或吸盘电流减小,致使电磁吸盘失去吸力或吸力减小,造成工件飞出,引起工件损坏或人身事故,故在电磁吸盘线圈电路中串入欠电流继电器KA,只有当直流电压符合要求,吸盘具有足够吸力时,KA才能吸合,KA触点接通,为启动电动机做准备。
否则不能开动磨床进行加工。
若已在磨削加工中,则KA因电流过小而释放,触点KA断开,使得KM1失电,KM2失电M1停止,避免事故发生。
若将工件夹在工作台上,则不需要电磁吸盘时,应该将QS2扳到放松位置。
这时候可以在KA上并联个到开关QS3.用于手动控制启动电机
(2)电磁吸盘线圈YH的过电压保护。
电磁吸盘线圈匝数多,电感大,通电工作时存储大量磁场能量。
当线圈断电时在线圈两端将产生高电压,可能使线圈绝缘及其他电气设备损坏。
为此,该机床在线圈两端并联了电阻R3作为放电电阻。
(3)电磁吸盘的短路保护。
在整流变压器T1的二次侧或整流装置输出端装有熔断器作短路保护。
(4)其他保护。
在整流装置中还设有RC串联支路并联在T2二次侧,用以吸收交流电路产生过电压和直流侧电路通断时在T2二次侧产生浪涌电压,输出更平稳的电压,实现整流装置过电压保护。
FU1对电动机进行短路保护,FR1对M1进行过载保护,FR2对M3进行过载保护。
6、照明电路。
由照明变压器T2将380V降为24V并由开关SA控制照明灯EL。
在T2一次侧装有熔断器FU3作短路保护。
第四章PLC电气原理图
1、PLC的选用
用PLC设计M7130平面磨床控制线路。
控制电路中的电源电路、照明电路和主电路仍然保持不变。
在控制电路中,变压器T1的输出及整流器VC的输出部分去掉用可编程控制器实现。
为了保证各种联锁功能SB1~SB8接入PLC的输入端。
输出器件分三个电压等级,一个是接触器使用的380V交流电压,另一个是电磁吸盘使用的110V直流电压,还有一个是照明使用的24V交流电压,这样也将PLC的输出口分为三组连接点。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机电 控制 技术 课程设计 讲解