典型电气控制系统分析0PPT课件

第四章典型电气控制系统分析河南理工大学机械与动力工程学院电气控制系统是金属切削机床的重要组成部分，在机械设备中起着神经中枢的作用。通过它对电动机的控制，能拖动生产机械，实现各种运行状态达到加工生产的目的。不同的生产机械设备，或同类型的机床设备，由于各自的工作方式，工艺要求不同，其电气控制系统也不尽相同。本章通过对几台典型机床设备的电气控制系统分析，进一步阐明各基本控制环节在各种控制系统中的应用及各典型控制系统的组成。学会根据生产工艺和机械设备对电气控制的要求，进行电气控制电路分析，提高读图能力，为今后进行机械设备的电气控制电路的设计、安装调整、运行打下一定的基础。第四章典型电气控制系统分析读图口诀一看二想多联系，从左到右顺序查；先主后从再联系，然后还把关键找。找出核心和制约，由右返左作用清；再按顺序想一想，是否静动联得通。从控主，主管从，合作才是真道理；静动得当才逻辑，相互包含是真理。你中有我，我中有你。静动匹配。第二节普通车床的电气控制系统第四节双面单工位液压传动组合机床电气控制系统第五节起重机电气控制系统第六节数控机床控制系统简介第四章典型电气控制系统分析第一节分析电气控制系统的方法与步骤第三节铣床的电气控制系统（1）机械设备概况调查。了解设备的基本结构及工作原理、设备的传动系统类型及驱动方式、主要技术性能和规格、运动要求等。液压气动传动系统的工作原理、机械设备对电气控制系统的要求。（2）电气控制系统及电气元件的状况分析。明确电动机作的用途、型号规格以及控制要求，了解各种电器的工作原理、控制作用及功能。1.分析电气控制系统的方法：4.1分析电气控制系统的方法与步骤（3）机械系统与电气控制系统的关系分析。在了解被控设备所采用的电气控制系统结构、电气元件状况的基础上，还应明确机械系统与电气系统之间的联接关系，即信息采集传递和运动输出的形式和方法。信息采集传递是指信号通过设备上的各种操作手柄、挡铁以及各种信息检测机构作用在主令信号发出元件上，并传递到电气控制系统中的过程；运动输出是指电气控制系统中的执行元件将驱动力作用到机械系统上的相应点，并实现设备要求的各种动作。车削加工一般只需要单向旋转，但在车削螺纹时为避免乱扣，要求主轴反转来退刀，因此要求主轴能正反两个方向旋转。主轴的旋转方向可通过改变主轴电动机转向通过机械手柄（离合器）齿轮组来控制。中小型普通车床主轴的转速的调节方法有两种：一种是通过改变电动机的磁极对数来改变电动机的转速，以扩大车床主轴的调速范围；另一种是用齿轮变速箱来调速。目前中小型车床多采用不变速的异步电动机拖动，靠齿轮箱的有级调速来实现变速；对于大型或重型车床以及主轴需要无级调速的车床，可用晶闸管控制的直流调速系统。加工螺纹，要求保证工件的旋转速度和刀具的移动速度之间具有严格的比例关系，因此车床溜板箱与主轴之间通过齿轮来连接，刀架的移动和主轴旋转都是由一台电动机来拖动的，而刀具的进给是通过挂轮箱传递给进给箱，通过二者的配合来实现。根据卧式车床的特点，其电气控制电路应满足以下要求：（1）主轴转速和进给速度可调（2）主轴能正反两个方向转动（3）主轴电动机起动应平稳主电动机有两种起动方式，即直接起动(小于10kW的电机)和降压起动(大于10kW的电机)。（4）主轴应能迅速停车主电动机的制动也有两种方式，即电气方法实现的能耗制动和反接制动，以及机械的摩擦离合器制动。（5）车削时的刀具及工件应进行冷却加工时刀具及工件的温度相当高，应设专用电动机拖动冷却泵工作。（6）控制电路应有必要的保护及照明等多电路。一、CW6163B型万能卧式车床的控制线路KR1M13～Q1KM1uvwKM3EL1KM1EL2ELSB3KM1KR1SB4KM1SB2SB1KM2SB6SB5KM2SB7KM3FU46.3VFU336V110VSATCSTKR2主电动机M23～M33～KR2KM2FU1冷却电动机快速电动机图4-1CW6163B型万能卧式车床电气原理图FU2A1．主电路包括主电机、冷却电机、刀架快速进给电机等的线路。图4-2CW6163B型万能卧式车床主电路KR1M13～Q1KM1uvwKM3TC主电动机M23～M33～KR2KM2FU1冷却电动机快速电动机A2．控制电路主电机M1由SB1—SB4四个按钮控制；冷却泵电机M2由按钮SB5和SB6控制；快速电机M3由按钮SB7点动控制。图4-3CW6163B型万能卧式车床控制电路SB3KM1SB7KM3110VKR2FU2KR1SB4KM1SB2SB1KM2SB6SB5KM2ST3.照明及显示电路照明及显示电路。信号灯EL2为电源指示灯，EL1为机床工作指示灯：EL为机床照明灯，SA为机床照明开关。图4-4CW6163B型万能卧式车床照明电路EL1KM1EL2ELFU46.3VFU336VSATCC650卧式车床结构示意图，它主要由床身、主轴、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。该卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回转直径为1020mm，最大工件长度为3000mm。图4-5C650卧式车床外形图二、C650卧式车床的电气控制线路二、C650卧式车床的电气控制线路电力拖动特点与控制要求：1、主电动机控制要求主电动机M1为三相笼型异步电动机，完成主轴运动和进给运动的拖动。主电动机直接起动，能够正、反两个方向旋转，并可对正、反两个旋转方向进行电气停车制动，为加工、调整方便，还要具有点动功能。进给运动也由主轴电机拖动，主轴电机的动力由主轴箱传递到进给箱，再有光杆或丝杆传到溜板箱。2、冷却泵电动机控制要求冷却泵电动机M2，在加工时带动冷却泵工作提供冷却液，采用直接起动，并且为连续工作状态。3、快速移动电动机控制要求快速移动电动机M3，可根据需要随时手动控制起停。电气控制系统分析C650卧式车床的电气控制系统如图4-6所示。下面对C650卧式车床的主电路以及控制电路进行具体地分析。二、C650卧式车床的电气控制线路图4-6C650型车床的电气控制原理图图4-7C650卧式车床主电路1．主电路分析图4-7主电动机M1的控制电路2．控制电路(1)主电动机的点动调整控制(2)主电动机的正反转控制电路图C650卧式车床正反转控制线路图C650卧式车床正转控制线路(2)主电动机的正转控制电路(2)主电动机的反转控制电路（3）.主轴电动机的反接制动控制4.3X62W万能升降台铣床电气控制系统1－立柱，2－主电动机，3－主传动，4－进给传动，5－铣刀轴，6－底槽，7－上支撑，8－操作手柄，9－水平工作台面，10－悬梁，11－中间支撑，12－前支撑，13－刀杆X62W型卧式铣床结构一、铣床的运动形式主运动主轴的旋转运动，分为顺铣和逆铣；主轴运动与进给运动之间无严格传动比要求，因此主轴由主电机拖动进给运动工作台在三个相互垂直方向上的直线运动（手动或机动）；进给运动各个方向的运动由一台进给电机拖动。辅助运动1、工作台在三个相互垂直方向上的快速直线移动；2、工作台上可以安装园工作台进行圆弧、凸轮铣削。进给电动机经机械传动链，通过机械离合器在选定的进给方向上驱动工作台进给。快速移动电磁离合器铣削加工方式有逆铣与顺铣。卧铣时，在一般情况下铣刀正向安装，要求主轴电动机正向旋转，有时因加工需要铣刀需反向安装时，要求主轴电动机应反向旋转。当铣削方向确定后，在铣削加工过程中则不需要改变旋转方向。因此，对主轴电动机的控制要求是在加工之前选择好转向（正向或反向），而后起动加工。铣刀是一种多刃刀具，其切削过程是断续的，负载随时间波动，造成拖动的不平衡，为了减小负载波动的影响．在主轴上采用飞轮增加惯量，这样又引起主轴在停车时的惯性大，停车时间较长，影响生产效率。为了实现能快速停车的目的，主轴都采用制动停车方式。铣削时根据工件的加工要求，有纵向、横向和垂直三个方向的进给运动，由一台电动机拖动。进给运动的方向，是通过操作选择运动方向的手柄与开关，配合进给拖动电动机的正、反转来实现的。为了保证机床、刀具的安全，在铣削加工时只允许工件作一个方向的进给运动。在使用圆工作台加工时，不允许工件作纵向、横向和垂直方向的进给运动。为此．各向进给运动之间应具有联锁环节。二、铣床的电力拖动特点铣床主运动和进结运动间没有比例协调的要求，但从机械结构的合理性考虑，应采用两台电动机单独拖动。在铣削加工中，为了不使工件与铣刀碰撞而造成事故，要求进给拖动一定要在铣刀旋转时才能进行，铣刀停止旋转，进给运动就应该停止或同时停止。因此，要求进给运动电动机与主轴电动机之间要有可靠的联锁。为适应各种不同的铣削加工要求，铣床主轴及进给运动都应具有一定的调速范围。为了使齿轮在变速时易于相互啮合，要求主轴电动机和进给电动机都应具有变速冲动控制电路。为使操作者能在铣床正面、侧面方便操作，对主轴起动、停止，工作台进给运动选向及快速移动等控制，设置多地点控制方案。为保证加工质量和机床设备的安全，要求控制系统中应具有较完善的联锁保护环节。铣削加工中，根据不同的工件材料，也为了延长刀具寿命和提高加工质量，需要切削液对工件刀具进行冷却润滑，而有时又不采用。因此，采用转换开关控制冷却泵电动机单向旋转。此外，还应配有安全照明电路。二、铣床的电力拖动特点三、铣床的电气控制系统要求主轴电动机控制电路空载时直接起动，为完成顺铣和逆铣，需要带动铣刀主轴正转和反转；可在两端进行启停操作为提高工作效率，要求有停车制动控制；换刀时主轴必须处于制动状态；为保证变速时齿轮易于啮合，要求变速时主电动机有点动控制。进给电动机控制电路工作台纵向与前后运动的方向联锁工作台垂直上下运动和横向左右运动的方向联锁圆工作台和长工作台之间的联锁为满足纵向、横向、垂直方向的往返运动，要求进给电动机能正转和反转工作台的快速移动以及进给变速时可以进行瞬时点动调整。主轴电动机与进给电动机启、停顺序要求加工零件时，为保证设备安全，要求主轴电动机启动后进给电动机方能启动四、X62W万能升降台铣床电气控制电路分析图4.3.2X62W型铣床的电气控制系统X62W万能升降台铣床电气控制线路一、主电路FU2W6W型铣床主电路图Q1uvwKM1KR1M13～主电动机M23～M33～KR2SA2冷却电动机进给电动机KR3XXXKM2KM3FU1SA5FU2W6W型铣床主电机反转Q1uvwKM1KR1M13～主电动机M23～M33～KR2SA2冷却电动机进给电动机KR3XXXKM2KM3FU1SA5FU2W6W型铣床主电机正转Q1uvwKM1KR1M13～主电动机M23～M33～KR2SA2冷却电动机进给电动机KR3XXXKM2KM3FU1SA5二、控制线路（一）主电动机的控制1.主电动机的起动2.主电动机的制动4.主轴换刀制动当进行换刀或上刀操作时，为了防止主轴转动造成意外事故，也为了上刀方便，主轴也需处在断电停车和制动的状态。此时可将选择开关SA2的工作状态扳到上刀制动状态位置，即SA2－1触点断开，切断接触器KM1的线圈电路，使主轴电动机不能起动；SA2－2触点闭合，同样可接通电磁制动器YB的线圈电路，使主轴处于制动状态不能转动，保证上刀、换刀工作的顺利进行以及人身安全。FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST2-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源SA2-1主轴制动进给快进X62W万能升降铣床控制电路3.主轴换刀制动FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2