机电传动课程设计说明书.doc

机电传动课程设计说明书学 院：机械与电子工程学院专 业：机械工程及自动化 姓 名： 曹 炎 东 学 号：1020640205 指导老师： 万 智 辉 机电传动控制课程设计任务书1、课程设计的目的（1）具备机械、电气知识的综合运用能力；（2）具备分析机电传动控制系统的组成及原理的能力；（3）具备设计机电传动控制系统的基本电气原理图的能力；（4）具备编写设计说明书、操作说明书能力。2、课程设计具体内容 （1）分析对象： 熟悉被控对象的组成、电力拖动的要求及控制的具体要求。（2）电路图设计：根据任务要求，设计主电路及其保护电路，根据任务的控制关系设计控电路及其保护电路，设计开关面板图，选定所需的电气元件，列出清单，修改图纸，定稿。（3）撰写说明书：编写电气原理说明书和操作说明书。3、课程设计的题目及设计思路讲解课程设计题目：4、设计说明书编写要求设计说明书需按以下目录写清主要内容第1章 课程设计目的正文中标题安排顺序： 1 ； 1.1；1.1.1； （1）；第2章 课程设计主要内容第3章 课程设计题目描述与要求第4章 xxxx电气控制系统设计（此部分是重点）4.1电动机的选择4.2电器控制线路设计 1 主电路设计（含设计思路说明，各部分设计原理图）2 控制电路设计（含设计思路说明，各部分设计原理图）3信号指示及照明电路4.2选择电器元件4.3 制定电气元件明细表4.4 绘制电气元件安装及接线图 第5章 课程设计总结目录1 绪论2课程设计目的和内容 3 M7120磨床系统简介 3.1 M7120磨床控制系统的主要结构3.2 M7120磨床控制系统的平面磨削运动4 M7120磨床控电气控制系统设计4.1 M7120磨床控制系统的电力拖动形式4.2 M7120磨床控制系统的控制要求4.3 电动机的选择4.4 电气控制线路设计5 M7120型平面磨床的电气控制线路分析5.1 主电路分析5.2 控制电路分析5.3 辅助电路分析6 M7120磨床控制系统的电器元件名细表6.1 电器元件明细表6.2 各种电磁吸盘数据7 设计总结 参考文献第1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。他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，而且加工余量较其它加工方法小的多。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，使得零件不经其它切削加工而直接磨削成成品。随着告诉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图1 M7120平面磨床磨床是金属切削机床中的一个大类，以精度高、品种多着称，是能源、交通、冶金、航天、军工等行业精密加工必备的设备之一。随市场经济体制的建立和不断完善，以及企业制度改革的深化，磨床制造企业和其它企业一样，不断加强适应市场的能力。在“以中国的装备装备中国”政策的激励下，磨床生产与市场的需求情况发生很大的变化。近几年来，市场对磨床的需求量不断增长，磨床的产量与销售量也在逐年增长。中国加入WTO后，中国磨床市场将进一步对国外开放，国外产品进入中国市场的步伐在加快，国外企业家会纷纷来中国投资、办企业，在中国生产磨床以降低成本，国内磨床市场的竞争将会更激烈。机遇与挑战是并存的，由于中国进入WTO，国外磨床市场也对中国开放，中国磨床也有出口竞争的机遇中国产品有更多机会进入国际市场，国外产品也会以更大的增长幅度进入中国磨床市场，中国磨床的高新技术含量和数控化率会在市场竞争得到提高和发展。相信中国磨床市场的发展空间会更大，磨床市场的竞争也会更激烈。磨削技术经过近几年的快速发展，已进入了一个成熟化、精细化、实用化的平稳发展阶段。在展会上，虽未发现全新的概念性的机型，但几年前一些国际顶级磨床制造商引领的磨削新理念已得到了世界磨床制造领域的广泛认同。首先能够实现多种磨削工艺的数控复合磨床（包括卧式和立式）受到了大多数国际知名磨床制造商的认同和追捧。例如：STUDER 公司的 S31、S33、S120,勇克（JUNKER）公司的 QUICKPOINT 3000，达诺巴特（DANOBAT）公司的 HG-71和克林贝格（ KELLENBERGER ）公司的RS125/430。此类机床普遍采用数控转塔式砂轮架。我国在磨床技术水平与世界前沿水平还存在很大差距，总之，许多在几年前的前沿性的、概念性的磨削技术当今已得到了广泛的应用。我国的磨床企业既不能不加选择的盲目照搬和跟随，也决的观望和抵触。只有立足于充分的市场调研和认真分析用户零件工艺的基础上，虚心学习并吸收先进的技术，扎扎实实的发展自己的产品，才能跟上世界机床技术的发展潮流。第二章 课程设计目的和内容 （1）具备机械、电气知识的综合运用能力；（2）具备分析机电传动控制系统的组成及原理的能力；（3）具备设计机电传动控制系统的基本电气原理图的能力；（4）具备编写设计说明书、操作说明书能力。2、课程设计具体内容 （1）分析对象： 熟悉被控对象的组成、电力拖动的要求及控制的具体要求。（2）电路图设计：根据任务要求，设计主电路及其保护电路，根据任务的控制关系设计控电路及其保护电路，设计开关面板图，选定所需的电气元件，列出清单，修改图纸，定稿。（3）撰写说明书：编写电气原理说明书和操作说明书。第三章 M7120磨床简介 3.1 M7120 平面磨床的结构 M7120 平面磨床的结构如图所示，它由1床身、2工作台、3电磁吸盘、4砂轮箱、5滑座、6立柱及7撞块等部分组成。3.2 M7120磨床控制系统的主要结构 1、砂轮架安装砂轮并带动砂轮作高速旋转，砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作手动或液动的横向间隙运动。 2、滑座安装砂轮架并带动砂轮架沿立柱导轨作上下运动。 3、立柱支承滑座及砂轮架。 4、工作台安装工件并由液压系统驱动作往复直线运动，有效工作面积为630200毫米。工作面及中央T型槽侧面经过精细的磨削，其精度和光洁度很高，是安装工件或夹具的重要基面，应小心使用和加以保护。 5、床身支承工作台、安装其它部件，用以安装立柱、工作台、液压系统、电气元件和其它操纵机构。 6、冷却液系统向磨削区提供冷却液（皂化油）。 7、液压传动系统其组成有： （1）动力元件为油泵，供给液压传动系统压力油； （2）执行元件为油缸，带动工作台等部件运动； （3）控制元件为各种阀，控制压力、速度、方向等； （4）辅助元件如油箱、压力表等。液压传动与机械传动相比具有传动平稳，能过载保护，可以在较大范围实现无级调速等优点。 3.3 M7120磨床控制系统的平面磨削运动 1 主运动：砂轮的旋转运动，线速度为3050m/s。2 进给运动：工作台在床身导轨上的直线往复运动；磨头（砂轮箱）在滑座立柱上做横向和垂直直线运动；采用液压驱动，可平滑调速。3 拖动方式：主轴电动机拖动砂轮旋转，液压泵电动机拖动工作台进给，冷却泵电动机拖动冷却泵。第四章 M7120磨床控电气控制系统设计4.1 M7120磨床控制系统的电力拖动形式M7120型平面磨床采用分散拖动，共有4台电动机，即液压泵电动机，砂轮电动机、砂轮箱升降电动机和冷却泵电动机，全部采用普通笼型交流电动机。磨床的砂轮、砂轮箱升降和冷却泵不要求调速，工作台往返运动是靠液压传动装置进行的，采用液压无级调速，运行较平稳。换向是通过工作台上的撞块碰撞床身上的液压换向开关来实现的。4.2 M7120磨床控制系统的控制要求1、砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机只要求单方向旋转，因容量不大，故采用直接启动。2、砂轮箱升降电动机要求能正反转。3、冷却泵电动机要求在砂轮电动机运转后才能启动。4、电磁吸盘需有去磁控制环节。5、应具有完善的保护环节，如电动机的短路保护、过载保护、零压保护及电磁吸盘的欠压保护等。6、有必要的信号指示和局部照明。4.3 电动机的选择 1 机床传动的总体方案：1) 工作台的往复运动由液压泵电动机M1拖动，M1电机单向运转，往复运动 由液压传动装置实现；2) 砂轮的旋转磨削工作由电动机M2拖动3) 冷却泵电动机M3提供磨削时的磨削液4) 砂轮架升降（调整砂轮与工件之间的位置）由电动机M4拖动，M4双向运转4.4 电气控制线路设计1 主电路设计主电路中共有四台电动机，其中M1是液压泵电动机实现工作台的往复运动；M2是砂轮电动机，带动砂轮转动来完成磨削加工；M3是冷却泵电动机；它们只要求单向旋转，分别用接触器KMl、KM2、控制。冷却泵电机M3只是在砂轮电机M2运转后才能运转。M4是砂轮升降电动机，用于磨削过程中调整砂轮和工件之间的位置。 M1、M2、M3是长期工作的，都装有过载保护。M4是短期工作的，不设过载保护。四台电动机共用一组熔断器FUl作短路保护。 2照明电路设计 五个指示灯的作用是： HLl亮，表示控制电路的电源正常；不亮，表示电源有故障。 HL2亮，表示工作台电动机M1处于运转状态，工作台正在进行往复运动；不亮，表示Ml停转。 HL3亮，表示砂轮电动机M2及冷却泵电动机M3处于运转状态；不亮，表示M2、M3停转。 HL4亮，表示砂轮升降电动机M4处于升降工作状态，不亮，表示M4停转。 HL5亮，表示电磁吸盘YH处于工作状态(充磁和去磁)；不亮，表示电磁吸盘未工作。 EL为照明灯，有QS2控制注:这幅图与我们实际的图有点不同。在实际的图中，HL3、HL4表示砂轮电动机M2及冷却泵电动机M3处于运转状态， HL5、HL6表示升降电机的运转，HL7表示电磁吸盘工作状态。 3电磁控制电路设计电磁吸盘是固定加工工件的一种夹具。利用通电导体在铁心中产生的磁场吸牢铁磁材料的工件，以便加工。它与机械夹具比较；具有夹紧迅速，不损伤工件，一次能吸牢若干个小工件，以及工件发热可以自由伸缩等优点。因而电磁吸盘在平面磨床上用得十分广泛。4 M7120型平面磨床的电气控制图第五章 M7120型平面磨床的电气控制线路分析 M7120型平面磨床的电气控制线路如图所示。该线路由主电路、控制电路、电磁吸盘控制电路和辅助电路四部分组成。6.1 主电路分析 主电路中有4台电动机。其中M1为液压泵电动机，由KM1主触点控制；M2为砂轮电动机，M3为冷却泵电动机，同由KM2的主触点控制；M4为砂轮箱升降电动机，由KM3、KM4的主触点分别控制。FU1对4台电动机和控制电路进行短路保护，FR1、FR2、FR3分别对M1、M2、M3进行过载保护。砂轮升降电动机因运转时间很短，所以不设置过载保护。6.2 控制电路分析 当电源电压正常时，合上电源总开关QS1，位于7区的电压继电器KV的常开触点闭合，便可进行操作。1、液压泵电动机M1的控制 其控制电路位于6区、7区，启动过程为：按下SB2KM1得电M1启动；停止过程为：按下SB1KM1失电M1停转。运动过程中若M1过载，则FR1常闭触点分断，M1停转，起到过载保护作用。2、砂轮电动机M2的控制 其控制电路位于8区、9区，启动过程为：按下SB4KM2得电M2启动；停止过程为：按下SB3KM2失电M2停转。3、冷却泵电动机控制 冷却泵电动机M3通过接触器KM2控制，因此M3于砂轮电动机M2是联动控制。按下SB4时M3与M2同时启动，按下SB3时M3与M2同时停止。FR2与FR3的常闭触点串联在KM2线圈回路中。M2、M3中任一台过载时，相应的热键电器动作，都将使KM2线圈失电，M2、M3同时停止。4、砂轮升降电动机控制 其控制电路位于10区、11区，采用点动控制。砂轮上升控制过程为：按下SB5KM3得电M4启动正转。当砂轮上升到预定位置时，松开SB5KM3失电M4停转。砂轮下降控制过程为：按下SB6KM4得电M4启动反转。当砂轮下降到预定位置时，松开SB6KM4失电M4停转。 5、电磁吸盘控制 电磁吸盘是固定加工工件的一种夹具。它是利用通电线圈产生磁场的特性吸牢铁磁性材料的工件，便于磨削加工。电磁吸盘的内部装有凸起的磁极，磁极上绕有线圈。吸盘的面板也用钢板制成，在面板和磁极之间填有绝磁材料。当吸盘内的磁极线圈通以直流电时，磁极和面板之间形成两个磁极，既N极和S极，当工件放在两个磁极中间时，使磁路构成闭合回路，因此就将工件牢固地吸住。（1）电磁吸盘的组成 工作电路包括整流、控制和保护三个部分，位于图中的1218区。整流部分由整流变压器T和桥式整流器VC组成，输出110V直流电压。（2）电磁吸盘充磁的控制过程 按下SB8KM5得电（自锁）YH充磁。3）电磁吸盘的退磁控制过程 工件加工完毕需取下时，先按下SB7，切断电磁吸盘的电源，由于吸盘和工件都有剩磁，所以必须对吸盘和工件退磁。退磁过程为：按下SB9KM6得电YH退磁，此时电磁吸盘线圈通入反向的电流，以消除剩磁。由于去磁时间太长会使工件和吸盘反向磁化，因此去磁采用点动控制。松开SB9则去磁结束。 电磁吸盘是一个比较大的电感，当线圈断电瞬间，将会在线圈中产生较大的自感电动势。为防止自感电动势太高而破坏线圈的绝缘，在线圈两端接有RC组成的放电回路，用来吸收线圈断电瞬间释放的磁场能量。 当电源电压不足或整流变压器发生故障时，吸盘的吸力不足，这样在加工过程中，会使工件高速飞离而造成事故。为防止这种情况，在线路中设置了欠电压继电器KV，其线圈并联在电磁吸盘电路中，其常开触点串联在KM1、KM2线圈回炉中。当电源电压不足或为零时，KV常开触点断开，使KM1、KM2断电，液压泵电动机和砂轮电动机停转，确保安全生产。 1-钢制吸盘体 2-线圈 3-钢制盖板 4-隔磁层 5-工件6.3 辅助电路分析辅助电路主要是信号指示和局部照明电路，位于图中1925区。其中，EL为局部照明灯，由变压器TC供电，工作电压为36V，由手动开关QS2控制。其信号灯也由TC供电，工作电压为6.3V。HL为电源指示灯；HL1为M1运转指示灯；HL2为M2运转指示灯；HL3为M4运转指示灯；HL4为电磁吸盘工作指示灯。第六章 M7120磨床控制系统的电器元件名细表5.1 电器元件明细表名称型号规格数量磨头电动机装入式3KW，2880转/分，380V1冷却泵电动机JCB-220.125KW，2790转/分，220/380V1油泵电动机JO32-4/21KW，1420转/分，220/380V1主轴润滑泵电动机JCB-220.125KW，2790转/分，220/380V1主线路组合开关HZ1-25/33相，25A1主线路熔断器RL1-60A25A3控制线路熔断器RL1-15A5A2照明灯熔断器3RL1.5A1硅整流器熔断器4RL1A1磨头电机接触器JI252380V，10A1油泵电机接触器JI250380V，10A1给磁接触器JZ7-44380V1退磁接触器JZ7-44380V1磨头电机热继电器JR10-106A1冷却泵电机热继电器JR10-100.43A1油泵电机热继电器JR10-100.35A1照明灯变压器BK-50380/36，6.3V，50W1照明灯开关1照明灯K-224V，40W1水银开关1总停止按钮LA2红色1油泵停止按钮LA2红色1磨头启动按钮LA2绿色1油泵启动按钮LA2绿色1直流串联继电器直流110V，0.75A1硅整流器开关LK8-2380V，5A1退磁按钮LA2红色1给磁按钮LA2绿色1时间继电器JST-1380V，0.4-0.6秒1硅整流变压器380/127V，150W1硅整流器GZH-0.75/1500.75A，150V1退磁电阻GF-20T10001电磁吸盘1熄弧电阻GF-251500，25W1退磁插座1信号灯ZSD-O（绿）6.3V，2W1油泵插销1电磁吸盘插