第三章 典型机械设备电气控制系统分析

Date:2020/2/15Page:1典型机械设备电气控制系统分析CH3电气控制系统分析注意的几个问题：了解系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号。掌握各种电器的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功能和操纵方法。注意了解与机械、液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用。如：行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。分析电气控制系统时，要结合说明书或有关的技术资料将整个电气线路划分成几个部分逐一进行分析。例如：各电动机的起动、停止、变速、制动、保护及相互间的联锁等。第三章典型机械设备电气控制系统分析Date:2020/2/15Page:2典型机械设备电气控制系统分析CH3机械设备电气控制系统的分析步骤：化整为零•1、设备运动分析•包括液压传动分析•2、主电路分析•确定电路中用电设备的数目、接线状况、控制要求•3、控制电路分析•分析各纵控制功能的实现Date:2020/2/15Page:3典型机械设备电气控制系统分析CH3第一节C650卧式车床电气控制电路重点：掌握正、反双向转动的反接制动控制电路结构和原理。车床结构和控制要求C650车床：最大回转直径1020mm，最大的工件长度3000mm。主轴电动机：用于主轴正反向运动和刀具的工步进给运动，通过手柄操纵机械变速箱改变主轴和进给的转速。要求：①因转动惯量过大，主轴采用电气停车制动。②快移电动机实现刀架拖板快速移动，以减少辅助工时。驱动电机电气控制要求：主轴电动机（30KW）：①正、反转②电气反接制动③正向点动。快移电动机（2.2KW）：点动控制。冷却泵电动机（0.125KW）：起停控制。（提供冷却液）。Date:2020/2/15Page:4典型机械设备电气控制系统分析CH3Date:2020/2/15Page:5典型机械设备电气控制系统分析CH3C650车床主电路分析M1（主电动机）：①KM1、KM2实现正反转；②KT与电流表PA用于检测运行电流；③KM3用于点动和反接制动时串入电阻R限流；正反转电动运行时R旁路。④速度继电器KS用于反接制动时，转速的过零检测。M2（冷却泵电机）：KM4用于起停控制。M3（快移电动机）：KM5用于起停（点动）控制。Date:2020/2/15Page:6典型机械设备电气控制系统分析CH3控制电路分析1、主电动机M1的控制：①、点动（正向）按下点动按钮SB2→KM1线圈通电（无自锁）→M1串R全压正向点动，电流表PA不投入。松开点动按钮SB2→KM1线圈断电，点动停止。②、正反转控制（SB3、SB4）。按动正转SB3→KT线圈通电延时、KM3线圈通电→主回路R被旁路→KA线圈通电→KM1线圈通电自锁→M1正向起动。启动完毕，KT延时时间到→PA投入检测运行电流。③、反接制动（正转时n0触点闭合）按动停车按钮SB1→KM1、KT、KM3、KA线圈断电，松开SB1→KM2线圈通电→M1串R反接→n100r/min时→KM2线圈断电，切除反接电源，M1停止转动。。Date:2020/2/15Page:7典型机械设备电气控制系统分析CH32、其他控制电路原理M2（冷却泵）：SB5、SB6及KM4构成起停控制电路：M3（快移）：刀架操纵手柄控制刀架拖板的工步移动和快速移动。按动操作手柄点动按钮，压下位置开关SQ→KM5线圈通电→电动机M3点动。Date:2020/2/15Page:8典型机械设备电气控制系统分析CH3第二节X62W万能铣床电气控制电路Date:2020/2/15Page:9典型机械设备电气控制系统分析CH3Date:2020/2/15Page:10典型机械设备电气控制系统分析CH33.3.2万能铣床控制线路分析•X62W卧式万能铣床控制线路可分为主电路、控制电路、直流电路、照明电路等部分。1、主电路•①中间继电器KA3控制冷却泵电动机M1。•②KM1、KM2控制主轴电动机M2正、反转。•③KM3、KM4控制进给电动机M3正、反转。•其他，还有短路、过载保护器件。Date:2020/2/15Page:11典型机械设备电气控制系统分析CH32、主轴及冷却泵电动机控制主轴：主轴在加工前，由选择开关SA4选择主轴电动机M2的转动方向（顺、逆铣）。①起停：SB1、SB2及SB3、SB4和KA1用以实现主轴电动机M2的两地起停控制，两套起停控制按钮分别装在铣床正面和侧面操作板上。停车时SB1、SB2的常开触点闭合，使主轴制动电磁离合器的电磁铁YB线圈通电，同时电磁线圈YC2通电，沟通工作台快速进给传动链，此时进给电动机M2断电，工作台快停（顺控要求），实现主轴电动机迅速停车制动。②上刀制动：转换开关SA2常开触点闭合，电磁离合器电磁铁YB线圈通电，实现上刀制动。③主轴变速冲动：主轴电动机（M2）在转动过程中，拉出主轴变速手柄时，位置开关SQ5动作，KM1或KM2线圈断电、主轴电动机（M2）停止转动，主轴变速手柄在复位过程中，压下SQ5、KM1或KM2线圈通电，M2作瞬时正或反向变速冲动。反复推拉变速手柄，直至手柄放回原位，齿轮啮合为止。冷却泵：转动旋转式转换开关SA1→中间继电器KA3线圈通电→冷却泵电动机M1转动。Date:2020/2/15Page:12典型机械设备电气控制系统分析CH33、工作台进给控制①传动方式及控制特点工作台矩形直线运动和圆形圆弧运动的机械传动链如上图所示。（1）矩形工作台的直线运动：运动方向（三维空间）：纵向（左右）、横向（长后）、升降（上、下）。操纵方法：纵向操纵手柄，左、0、右（3工位）位置。十字操纵手柄（两个机械联动），前、上、0、下、后（5工位）位置。（2）圆形工作台的圆弧旋转运动：矩形工作台的纵向操纵手柄和十字操纵手柄均在0位时，通过操作转换开关SA3控制圆形工作台的圆弧旋转运动。矩形工作台的三维空间6个方向的直线运动和圆形工作台的圆弧运动要互锁。每个时刻只允许有一个运动方向。Date:2020/2/15Page:13典型机械设备电气控制系统分析CH3②矩形工作台的纵向进给（3）主轴与进给顺序控制和KA2常开触点并联KA1常开触点作顺序控制，KA2用做工作台快进控制。（4）工作台选择选择开关SA3常态为矩形工作台，动态为圆形工作台操作状态。②矩形工作台的纵向进给：（SA3在常态）纵向操纵手柄向右，沟通纵向机械传动链并压下位置开关SQ1；操纵手柄向左，沟通纵向机械传动链并压下位置开关SQ2；操纵手柄在中间0位为停止状态。控制电路分析：手柄向右压下SQ1→电流过SQ6、SQ4、SQ3、SA3的常闭触点和SQ1的常开动合触点使KM3线圈通电→工作台进给电动机M3正转，拖动工作台向左进给。手柄回到0位→SQ1常开触点断开→KM3线圈断电→M3停转。手柄向左→压下SQ2→KM4线圈通电，工作台进给电动机M3反转。拖动工作台向右进给。控制电流的必经路径SQ3、SQ4、SA3的常闭触点，满足了互锁要求。工作台移动到终点，终点档铁撞击手柄的凸起部分可使其返回中间位置，实现终点停车。Date:2020/2/15Page:14典型机械设备电气控制系统分析CH3③矩形工作台的升降和横向运动•机械传动：十字操纵手柄。前、后位置沟通横向机械传动链。上、下位置沟通垂直机械传动链。•电气控制：十字手柄向下和右（后）压下位置开关SQ3，上和左（前）压下位置开关SQ4。压下SQ3时，控制电流经SA3、SQ1、SQ2常闭触点和SQ3动合的常开触点使KM3线圈通电，进给电动机M3正转，通过相应的机械传动链，驱动矩形工作台向下或向右运动。压下SQ4时，控制电流经SA3、SQ1、SQ2常闭触点和SQ4动合的常开触点使KM4线圈通电，进给电动机M3正转，矩形工作台向上或向左运动。互锁：矩形工作台的垂直和横向运动中，SA3、SQ1、SQ2常闭触点的闭合条件要求纵向手柄在0位及SA3选择矩形工作台，否则横向和垂直运动无法进行。安放在床身上的限位档铁，能使十字手柄自动返回0位。实现横向、垂直的终点停车。Date:2020/2/15Page:15典型机械设备电气控制系统分析CH3④矩形工作台的快移运动•在进给运动状态下（KM3或KM4常开触点闭合），按下SB5或SB6（两地快进控制）→KA2线圈通电→快移电磁铁YC2线圈通电，沟通快移机械传动链，实现矩形工作台快速移动。松开SB5或SB6→YC1线圈通电、YC2线圈断电，工作台改进为工进。⑤圆形工作台的回转运动矩形工作台各个操作手柄在0位，电动机沟通圆形工作台回转机械传动链。SA3在动态→电流经SQ6、SQ4、SQ3、SQ1、SQ2的常闭触点和SA3动合触点→使KM3线圈通电→进给电动机M3正转，圆形工作台工步回转。互锁分析：SQ1~SQ4常闭触点闭合的条件是纵向和十字手柄均在0位。⑥工作台的变速冲动变速手轮在复位的过程中，瞬时压动位置开关SQ6→使KM3线圈瞬时通电（其电流经过SA3，SQ1~SQ4常闭触点，目的是变速时各手柄均在零位，SA3选圆形工作台）→电动机M3做变速冲动（蠕动）。Date:2020/2/15Page:16典型机械设备电气控制系统分析CH3Date:2020/2/15Page:17典型机械设备电气控制系统分析CH33.3组合机床电气控制线路分析组合机床用途：进行多轴、多刀具、多面、多工位同时加工，适用于大批量产品加工。组合机床构成：通用部件、动力部件（动力头和滑台），支撑部件、（滑坐、床身、立柱），输送部件（回转台、机械手等零件和产品的输送装置）。控制系统：多用机械、液压、气动和电气控制相结合的控制方式。动力头：能同时完成切削和进给运动的动力装置（部件）。动力滑台：只完成进给运动的动力装置（部件），有液压和机械两种结构形式。Date:2020/2/15Page:18典型机械设备电气控制系统分析CH33.3.1组合机床控制举例—卧式双面粗铣组合机床铣削工作滑台右铣削头工件左铣削头左机滑台右机滑台双面粗铣组合机床的控制过程是典型的顺序控制，工作时先将工件装入夹具定位、夹紧后，按下起动按钮，机床工作的自动循环过程开始。首先左、右铣削头同时进行快进，此时刀具电动机也起动工作，至行程终端停下；接着铣削工作台快进、工进；铣削完毕后，左、右铣削头快速退回原位，同时刀具电动机也停止运转；最后铣削工作台快速退回原位，夹具松开并取出工件，一次加工循环结束。Date:2020/2/15Page:19典型机械设备电气控制系统分析CH3开始左铣削头快进铣削工作台快进右铣削头快进左、右铣削头快进到位铣削工作台工进左、右铣削头快退铣削工作台快退左、右铣削头快退到位KA1KA8KA2KA9KA3KA4KA5KA6KA10KA7YV1-1YV2-1YV1-1YV3-1YV4-2YV3-2YV4-1YV1-2SB6SQ1SQ6SQ7SQ4SQ5SQ1SQ2SQ3KA11SQ6SQ4液压站铣刀滑台工件左机滑台右机滑台快进快进快退快退快进工进快退YV1-1YV1-2YV2-1YV2YV1YV3YV4YV3-1YV3-2YV4-1YV4-2Date:2020/2/15Page:20典型机械设备电气控制系统分析CH3符号名称及用途符号名称及用途M1油泵电动机SA6左机滑台工作方式选择开关M2左机刀具电动机SA7右机滑台工作方式选择开关M3右机刀具电动机QS电源隔离开关KM1油泵电动机起动接触器SB1总停按钮KM2左机刀具电动机起动接触器SB2油泵电动机起动按钮KM3右机刀具电动机起动接触器SB3、SB4刀具电动机起、停按钮KA1~11中间继电器SB5、SB6液压系统循环工作起停按钮SQ1、SQ2、SQ3铣削工作台行程开关SB7、SB11左机滑台点动向前和复位按钮SQ4、SQ5右机滑台行程开关SB8、SB12右机滑台点动向前和复位按钮SQ6、SQ7左机滑台行程开关SB9、SB10铣削工作台点动向前和复位按钮SA1~2电动机摘除开关FR1~3电动机热继电器SA3铣削工作台工作方式选择开关FU1~6熔断器SA4左机滑台摘除开关TC控制