通用卧式车床电气控制系统设计

长沙学院课程设计说明书题目通用卧式车床电气控制系统设计系(部)电子与通信工程系专业(班级)姓名学号指导教师起止日期长沙学院课程设计鉴定表姓名学号专业电气工程及其自动化班级设计题目通用卧式车床电气控制系统设计指导教师指导教师意见：评定等级：教师签名：日期：答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名：日期：系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五类；目录第1章概述.....................................................................................................................................41.1车床电气控制技术的介绍...............................................................................................41.2车床电气控制技术要求....................................................................................................5第2章电路设计.............................................................................................................................52.1电路工作原理....................................................................................................................62.1.1主电路设计............................................................................................................62.2控制电路设计...........................................................................................................8第3章电器元件参数计算及选择.................................................................................................93.1刀开关QS：......................................................................................................................93.2熔断器FU：......................................................................................................................93.3热继电器FR：................................................................................................................103.4交流接触器KM:..............................................................................................................103.5时间继电器：KT.............................................................................................................10第4章面板布置图及接线图设计...............................................................................................124.1电器元件的安装与接线.................................................................................................124.2自检.................................................................................................................................13第5章设备使用及注意事项.......................................................................................................14参考资料:.......................................................................................................................................14第1章概述1.1车床电气控制技术的介绍电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象，以实现生产过程自动化的控制技术。电气控制系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用，是实现工业生产自动化的重要技术手段。随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制发展到自动控制；在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从笨重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。现代电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。车床是机械加工中最广泛的金属切削机床，主要用于车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，也可通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹等加工。现代生产机械多采用机械、电气、液压、气动结合的控制技术。其中电气控制技术起联接中枢作用，应用最为广泛。电气控制系统是生产机械设备的重要组成部分，是保证机械设备按生产工艺要求，完成各种运动状态与协调工作，并保证机械设备安全可靠工作以及实现操作自动化。车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。但目前中小型车床多采用不变速的异步电动机拖动，它的变速是靠齿轮箱的有级调速来实现的，所以它的控制电路比较简单。为满足加工的需要，主轴的旋转运动有时需要正转或反转，这个要求一般是通过改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现的。进给运动多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱来实现刀具的进给。有的为了提高效率，刀架的快速运动由一台进给电动机单独拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，来实现刀具切削时冷却。有的还专设一台润滑泵对系统进行润滑。1.2车床电气控制技术要求○1机床主运动和进给运动共用一台三相异步电动机传动，主轴正反转通过改变电动机电源相序实现。○2主轴停车采用电气制动，制动时要有限流措施。○3为减小电动机起动电流对电网的冲击，主电机采用Y－Δ降压起动。○4主电机有工作电流指示，电流表有防冲击措施。○5为减轻劳动强度和节省辅助工作时间，由专门的快移电机拖动刀架快速移动。○6设置冷却泵电机用于刀具冷却。○7有工作照明和必要的信号指示。○8有必要的电气保护和联锁措施。第2章电路设计图1、卧式车床的电气原理图2.1电路工作原理2.1.1主电路设计图2为车床电气控制的主电路图1、主电动机M1：通过KM1、KM2两个交流接触器实现正反转，R为限流电阻，KM5接触器用于短接限流电阻Ｒ，通过时间继电器KT1实现KMY、KM△接触器的接通转换实现主电机Y-△转换启动，用热继电器FR1作为M1过载保护，在电机停机时KM5断开，电路中接上电阻Ｒ，电机接成星型，实现快速制动。电流表A用来检测主电动机的绕组电流，由于主电动机功率很大，故电流表A接入电流互感器TA回路。在主电机启动时会产生很大的电流，这个电流足以烧坏电流表，所以当主电动机起动时，电流表通过时间继电器的一个常闭开关将其短接，只有当正常工作时，常闭开关打开电流表A才接入电路开始工作。2、冷却泵电机M2：Ｍ２的启停是通过接触器KM3的通断来控制的，热继电器FR2用于过载保护。3、快移电机M3：快移电机一般是快速移动，接通时间比较短，所以没有热继电器的保护，KM4接触器控制快速移动电动机M3的起停。4、FU1、FU2、FU3分别作为电动机M1、M2、M3的短路和过电流保护。图2、车床电气控制的主电路图2.1.2主电动机M1的控制（1）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）正反转控制1）正转：主电动机M1的正转由正向起动按钮SB3控制。按下SB3，KM3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（11-12）区的KM1常开辅助触头与14区的KA常开辅助触头对SB3形成自锁。主电路中KM3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。反转：主电动机M1的反转由反向起动按钮SB4控制。工作过程与正转相类似，按下SB4，通过（9-10-5-6）线路导致KM3线圈与KT线圈通电，与正转控制相类似，20区的KA线圈通电，再通过（11-12-13-14）使KM2线圈通电。主电路中KM2、KM3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制互锁。（3）停车制动控制该卧式车床采用反接制动方式。当电动机转速接近零时，用速度继电器的触头给出信号切断电动机的电源。正转制动：KS2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，KS2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、KM3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（1-7-8-KS2-13-14），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，电动机迅速降速，至接过零速时，KS2断开，撤除电动在电动机正