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1、机床电气控制技术课程设计报告机床电气控制技术课程设计报告设计课题: 一台普通卧式车床的电气控制系统设计 姓 名:学 院:专 业:班 级:学 号:日 期指导教师:绪论绪论卧式车床是机械加工中常用的金属切削机床，电气控制系统是生产机械设备的重要组成部分，保证机械设备生产工艺，它保证机械设备安全可靠工作以及实现操作自动化。我们主要对其电气系统进行分析与学习。 第一章第一章 车床的运动形式车床的运动形式11 主运动车床的主运动是工件的旋转运动，它是由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转。12 进给运动车床的进给运动是带动刀具作纵向或横向的直线移动，也就是使切削能连续进行下去的运动。13 辅助运动车床的辅助运
2、动包括刀架的快进与快退，尾架的移动与工件的夹紧与松开等。第二章第二章 电源形式电源形式21 电源形式电源形式主电路采用交流 380V 电源直接供电，对于比较复杂的控制线路，应采用控制电源变压器，将控制电压由交流 380V 或 220V 降至 110V 或 48V、24V 等，这是从安全角度考虑的。 本设计由控制变压器将交流 380V 变换成110V、24V、和 6V 分别供给控制回路、照明回路和信号回路。第三章第三章 电气元件的选择电气元件的选择31 电器元件的选择31.1 热继电器利用电流的热效原理来工作的保护电器主要用作：三相异步电动机的过载保护由按钮、接触器、热继电器等组成的异步电动机直
3、接起动控制电路热继电器的图形和文字符号312 交流接触器 KM用来频繁的接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并有欠（零）电压保护功能。交流接触器图形符号和文字符号333 熔断器作用：利用金属的熔化来切断电路，以保护电器，短路保护。熔断器图形符号和文字符号334 按钮按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。335 行程开关行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流 主令电器。在电气控制系统中，位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用
4、于控制机械设备的行程及限位保护。位置开关的图形符号及文字符号336 信号灯 HL。型号：DX1-0 规格：白色，配 6V0.15A 灯泡 作用：电源指示灯因为变压后的电源为 6V，所以选用 DX1-0 型的信号灯。337 机床照明灯 EL。型号：K-1，螺口 规格：40W36V 作用：机床局部照明因为在经过电源变压后变为 36V 的电源电压，所以用 36V 的 K-1 型的照明灯。338 断路器 QF。因为 QF 保护主电路所以用：AM2-40、20A 型的熔断器。339 控制变压器 TC。控制变压器和普通变压器原理没有区别 .只是用途不同 .控制变压器 :用途广泛,可做升压,亦可做降压用 .
5、。表表 电动机及电器元件明细表电动机及电器元件明细表 符号名称符号名称M1主电动机SB1总停按钮M2冷却泵电动机SB2主电动机正向点动按钮M3快速移动电动机SB3主电动机正转按钮KM1主电动机正转接触器SB4主电动机反转按钮KM2主电动机反转接触器SB5冷却泵电动机停转按钮KM短接限流电阻接触器SB6冷却泵电动机起动按钮KM4冷却泵电动机起动接触器TC控制变压器KM3快移电动机起动接触器FU(15)熔断器KA中间继电器FR1主电动机过载保护热继电器KT通电延时时间继电器FR2冷却泵电动机保护热继电器SQ快移电动机点动行程开关R限流电阻SA开关EL照明灯KS速度继电器TA电流互感器A电流表QS隔
6、离开关第四章第四章 电气控制原理图的分析电气控制原理图的分析 41 主回路的电气系统主回路的电气系统如图 1 所示，在主电路中，一共有三台电动机。M1 为主轴电动机，带动主轴旋转和刀架作进给运动；M2 为冷却泵电动机，用来输送切削液；M3 为刀架快速移动电动机。41.1 主电动机正反转主电动机正反转KM1与 KM2分别为交流接触器 KM1与 KM2的主触头。根据电气控制基本知识分析可知， KM1主触头闭合、KM2主触头断开时，三相交流电源将分别接入电动机的 U1、V1、W1三相绕组中，M1主电动机将正转。反之，当 KM1主触头断开、KM2主触头闭合时，三相交流电源将分别接入 M1主电动机的 W
7、1、V1、U1三相绕组中，与正转时相比，U1与 W1进行了换接，导致主电动机反转。4 41.21.2主电动机全压与减压状态主电动机全压与减压状态当 KM 主触头断开时，三相交流电源电流将流经限流电阻 R 而进入电动机绕组，电动机绕组电压将减小。如果 KM3主触头闭合，则电源电流不经限流电阻而直接接入电动机绕组中，主电动机处于全压运转状态。4 41.31.3 绕组电流监控绕组电流监控电流表 A 在电动机 M1主电路中起绕组电流监视作用，通过 TA 线圈空套在绕组一相的接线上，当该接线有电流流过时，将产生感应电流，通过这一感应电流间显示电动机绕组中当前电流值。其控制原理是当 KT 常闭延时断开触头
8、闭合时，TA 产生的感应电流不经过 A 电流表，而一旦 KT 触头断开，A 电流表就可检测到电动机绕组中的电流。4 41.41.4 电动机转速监控电动机转速监控KS 是和 M1主电动机主轴同转安装的速度继电器检测元件，根据主电动机主轴转速对速度继电器触头的闭合与断开进行控制。主轴电动机由热继电器 FR1 作过载保护，熔断器 FU1 作短路保护。4 41.51.5 冷却泵电动机电路冷却泵电动机电路冷却泵电动机 M2 喷出冷却液，实现刀具的冷却，由接触器 KM4 控制，热继电器 FR2 作为它的过载保护，熔断器 FU4 作短路保护。4 41.61.6 快移电动机电路快移电动机电路刀架快速移动电动机
9、 M3 接触器 KM3 控制，由于是点动控制，故不设过载保护,熔断器 FU5 作短路保护。主电路通过 TC 变压器与控制线路和照明灯线路建立电联系。TC变压器一次侧接入电压为380V，二次侧有36V、110V 两种供电电源，其中36V 给照明灯线路供电，而110V 给车床控制线路供电。FU2作控制电路短路保护。图图 142 控制回路的设计控制回路的设计1 1）主电动机点动控制）主电动机点动控制按下 SB2，KM1线圈通电，根据原态支路常断现象，其余所有线圈均处于断电状态。因此主电路中为 KM1主触头闭合，由 QS 隔离开关引入的三相交流电源将经KM1主触头、限流电阻接入主电动机 M1的三相绕组
10、中，主电动机 M1串电阻减压起动。一旦松开 SB2，KM1线圈断电，电动机 M1断电停转。 SB2是主电动机M2的点动控制按钮。2 2）主电动机正转控制）主电动机正转控制按下 SB3，KM 线圈通电与 KT 线圈同时通电，并通过20区的常开辅助触头 KM3闭合而使 KA 线圈通电，KA 线圈通电又导致11区中的 KA 常开辅助触头闭合，使KM1线圈通电。而79区的 KM1常开辅助触头与 KA 常开辅助触头对 SB3形成自锁。主电路中 KM 主触头与 KM1主触头闭合，电动机不经限流电阻 R 则全压正转起动。绕组电流监视电路中，因 KT 线圈通电后延时开始，但由于延时时间还未到达，所以 KT 常
11、闭延时断开触头保持闭合，感应电流经 KT 触头短路，造成 A 电流表中没有电流通过，避免了全压起动初期绕组电流过大而损坏 A 电流表。KT 线圈延时时间到达时，电动机已接近额定转速，绕组电流监视电路中的 KT 将断开，感应电流流入 A 电流表将绕组中电流值显示在 A 表上。3 3）主电动机反转控制）主电动机反转控制按下 SB4，通过6、7、5、6线路导致 KM 线圈与 KT 线圈通电，与正转控制相类似，11区的 KA 线圈通电，再通过7、8、9使 KM2线圈通电。主电路中 KM2、KM主触头闭合，电动机全压反转起动。KM1线圈所在支路与 KM2线圈所在支路通过KM2与 KM1常闭触头实现电气控
12、制互锁。4 4）主电动机反接制动控制）主电动机反接制动控制正转制动控制正转制动控制右 KS 是速度继电器的正转控制触头，当电动机正转起动至接近额定转速时，右KS 闭合并保持。制动时按下 SB1，控制线路中所有电磁线圈都将断电，主电路中 KM1、KM2、KM 主触头全部断开，电动机断电降速，但由于正转转动惯性，需较长时间才能降为零速。一旦松开 SB1，则经1、6、右 KS、8、9，使 KM2线圈通电。主电路中 KM2主触头闭合，三相电源电流经 KM2使 U1、W1两相换接，再经限流电阻 R 接入三相绕组中，在电动机转子上形成反转转矩，并与正转的惯性转矩相抵消，电动机迅速停车。在电动机正转起动至额
13、定转速，再从额定转速制动至停车的过程中，右KS 反转控制触头始终不产生闭合动作，保持常开状态。反转制动控制反转制动控制左 KS 在电动机反转起动至接近额定转速时闭合并保持。与正转制动相类似，按下 SB1，电动机断电降速。一旦松开 SB1，则经1、6、左 KS、2、3，使线圈 KM1通电，电动机转子上形成正转转矩，并与反转的惯性转矩相抵消使电动机迅速停车。5 5）冷却泵电动机起停控制）冷却泵电动机起停控制按下 SB6，线圈 KM4通电，并通过 KM4常开辅助触头对 SB6自锁，主电路中 KM4主触头闭合，冷却泵电动机 M2转动并保持。按下 SB5，KM4线圈断电，冷却泵电动机 M2停转。6 6）
14、快移电动机点动控制）快移电动机点动控制行程开关由车床上的刀架手柄控制。转动刀架手柄，行程开关 SQ 将被压下而闭合，KM3线圈通电。主电路中 KM3主触头闭合，驱动刀架快移的电动机 M3起动。反向转动刀架手柄复位，SQ 行程开关断开，则电动机 M3断电停转。7）照明电路照明电路灯开关 SA 置于闭合位置时，EL 灯亮。SA 置于断开位置时，EL 灯灭。4 43 3 车床照明灯与电源指示灯的控制车床照明灯与电源指示灯的控制照明、信号电路分析控制变压器 TC 的二次侧分别输出 36V 和 110V 电压，作为车床低压照明灯和信号灯的电源。EL 作为车床的低压照明灯由开关 SA 控制，HL 为电源信
15、号灯。它们由 FU3 作为短路保护44 电气保护环节电气保护环节（1）不要漏接接地线，不能用金属软管作为接地的通道。（2）在控制箱外部进行布线时，导线必须穿在导线通道内或敷设在机床底座内的导线通道里。所有导线不得有接头。（3）在导线通道内敷设导线进行接线时，必须作到查出一根导线，套一根线号。（4）在进行快速进给时，注意将运动部件处于行程的中间位置，以防止运动部件与车头或尾架相撞。（5）主轴电动机不能启动发生主轴电动机不能启动的故障时，首先检查故障是发生在主电路还是控制电路，若按下启动按钮，接触器 KM1 不吸合，此故障则发生在控制电路，主要应检查 FU2 是否熔断，过载保护 FR1 是否动作，
16、接触器 KM1 的线圈接线端子是否松脱，按钮 SB1、SB2 的触点接触是否良好。若故障发生在主电路，应检查车间配电箱及主电路开关的熔断器的熔丝是否熔断，导线联接处是否有松脱现象，KM1 主触点的接触是否良好。（6）主轴电动机启动后不能自锁当按下启动按钮后，主轴电动机能启动运转，但松开启动按钮后，主轴电动机也随之停止。造成这种故障的原因是接触器 KM1 的自锁触点的联接导线松脱或接触不良。（7）主轴电动机不能停止造成这种故障的原因多数为 KM1 的主触点发生熔焊或停止按钮击穿所致。（8）电源总开关合不上电源总开关合不上的原因有两个，一是电气箱子盖没有盖好，以致SQ2（1-11）行程开关被压下；二是钥匙电源开关 SA2 没有右旋到 SA2 断开的位置。（9）指示灯亮但各电动机均不能启动造成这种故障的主要原因是 FU3 的熔体断开，或挂轮架的
