毕业设计论文—M7130平面磨床电气控制设计.doc

目录第第11章章M7130M7130平面磨床的原理结构平面磨床的原理结构.11.1M7130平面磨床的主要结构.11.2M7130平面磨床的原理.21.3电力拖动特点及控制要求.31.3.1电力拖动特点.31.3.2控制要求.41.4电源形式.4第第22章章电气设计电气设计.552.1电气控制设计.52.2主电路分析.52.3控制电路分析.52.3.1电动机的控制.52.3.2电磁吸盘的控制.62.3.3照明及指示灯的控制.6第第33章章电气元件的选择电气元件的选择.773.1电动机的选择.73.1.1电动机容量的选择.73.1.2电动机的转速和结构形式的选择.83.2热继电器.93.3交流接触器.93.4熔断器.103.5按钮.113.6变压器.113.7电气柜的设计.133.8平面磨床一般故障处理方法.143.9磨床的电气保养.15结结束束语语.1717参考文献参考文献.18181第1章M7130平面磨床的原理结构1.11.1M7130M7130平面磨床的主要结构平面磨床的主要结构M7130是卧轴圆台平面磨床:适用于磨削圆形薄片工件并可利用工作台倾斜磨出厚薄不等的环形工件。卧轴矩台平面磨床，国家标为M71系列平面磨床，即带有卧式磨头主轴，矩形工作台的平面磨床。主要功能是用砂轮的周边磨削工件的平面，也可以用砂轮的端面磨削工件的槽和凸缘的侧面，磨削精度和光洁度都较高。适宜于磨削各种精密零件和工模具，可供机械加工车间、机修车间和工具车间作精密加工使用。中国传统的卧轴矩台平面磨床是从原苏联引进并消化改进的M71系列，特点是磨床主轴侧挂，主轴采用轴瓦支承，适合粗加工重切削。近年来欧美国家更流行是十字鞍座结构的卧轴矩台平面磨床，主轴采用精密精珠轴承支承，更适合于精密磨削。M7130具有以下特点：（1）机床布局采用立柱右置，磨头、拖板与立柱的结构有新的突破，整机刚性更好。（2）磨头采用国际通行的滚动轴承结构形式。（3）机床的垂直、横向进给运动采用滚珠丝杠副，进给灵敏度高。（4）工作台纵向运动由叶片泵驱动，运动平稳，噪声小。油池配有冷却装置，温升低，热变形小。（5）磨头垂直运动有快速升降装置，操作方便，横向运动由变频电机驱动，可无级调速。（6）机床的垂直、横向进给部分留有伺服电机安装位置，根据需要可配置数控系统成为数控机床。M7130平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、立柱、操作手柄等构成，外形结构如图2.1所示。2图图2.12.1卧轴平面磨床外形结构图卧轴平面磨床外形结构图11立柱；立柱；22滑座；滑座；33砂轮箱；砂轮箱；44电磁吸盘；电磁吸盘；55工作台；工作台；66床身床身1.2M7130平面磨床的原理平面磨床的原理工作台上装有电磁吸盘，用以吸持工件。工作台在床身导轨上作往复运动（纵向运动）。固定在床身上的立柱上带有导轨，滑座在立柱导轨上作垂直运动；而砂轮箱在滑座的导轨上作水平运动（横向运动），砂轮箱内装有电动机，电动机带动砂轮作旋转运动。平面磨床在加工工件过程中，砂轮的旋转运动是主运动，工作台往复运动为纵向进给运动，滑座带动砂轮箱沿立柱导轨的运动为垂直进给运动，砂轮箱沿滑座导轨的运动为横向进给运动。工作时，砂轮旋转，同时工作台带动工件右移（如图2.2所示），工件被磨削。然后工作台带动工件快速左移，砂轮向前作进给运动，工作台再次右移，工件上新的部位被磨削。这样不断重复，直至整个待加工平面都被磨削。3图图2.22.2矩形工作台平面磨床工作图矩形工作台平面磨床工作图11砂轮；砂轮；22主运动；主运动；33纵向进给运动；纵向进给运动；44工作台；工作台；55横向进给运动；横向进给运动；66垂直进给运动垂直进给运动1.31.3电力拖动特点及控制要求电力拖动特点及控制要求1.3.1电力拖动特点(1)M7130平面磨床中有三台电动机：砂轮电动机拖动砂轮旋转。液压泵电动机拖液压泵，采用多电机单拖动，经液压装置来完成工作台往复纵向运动以及实现横向的自动进给，并承担工作台导轨的润滑。冷却泵电动机拖动冷却泵，供给磨削加工需要的冷却液。相互间存在简单的联锁与必要的信号及保护环节，磨床有简单的机械传动。(2)磨削加工一般不要求调速，因要求砂轮速度高，所以通常采用三相鼠笼式异步电动机拖动。同时为提高砂轮主轴的刚度，从而提高磨床加工精度，采用装入式感应电动机直接拖动，这样砂轮主轴就是电动机的轴。(3)平面磨床是一种精密机床，为保证加工精密，要求机床运行平稳，又因工作台为往复运动，要求换向时的惯性小，换向无冲击。为此平面磨床采用液压传动。由液压电动机拖动液压泵，经液压传动装置实现工作台的纵向进给运动。并通过工作台上的撞块操纵床上的液压换向开关，实现方向的反向送进，从而实现工作台的往复运动。(4)平面磨床采用电磁吸盘，是保证加工工件的精度，同时也为磨削加工一些小工件时，让工件在加工过程中发热可以自由伸缩，更便于夹持。(5)在磨削过程中为冲走磨屑及沙粒，保证加工精度，也为使工件得到良好的冷却，减少变形，需采用冷却泵为磨削过程输送冷却液。41.3.2控制要求（1）砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机都只是要求单方向运转。（2）冷却泵电动机随砂轮电动机开动，不用冷却液时也可单独关断冷却泵电动机。（3）具有完善的保护环节：各电路的短路保护；电动机的长期过载保护；零压保护电磁吸盘的欠电流保护；防止因断电，电磁吸盘工件飞出的保护以及其他保护等。（4）允许机床分别作调整运动。（5）具有使电磁吸盘吸牢工件及放开工件并去磁的控制环节。（6）具有照明电路。1.4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5第2章电气设计2.1电气控制电气控制设计设计图2.1为M7130型平面磨床电气控制线路图。图图2.12.1M7130M7130型平面磨床电气控制电路图型平面磨床电气控制电路图2.2主电路分析主电路分析主电路有三台电动机，M1为砂轮电动机，M2为冷却泵电动机，M3为液压泵电动机。M1由接触器KM1控制。插上插销X1后，M2将与M1同时启动和停止；不用冷却液时，可将插销X1拔掉。M3由接触器KM2控制。三台电动机共用熔断器FU1作短路保护，M1和M2用热继电器FR1作长期过载保护，M3用热继电器FR2作长期过载保护。2.3控制电路分析控制电路分析控制电路可分为电动机控制电路和电磁吸盘控制电路以及照明和指示灯控制2.3.1电动机的控制由控制按钮SB1、SB2与接触器KM1构成砂轮电动机M1的单向旋转直接启动控制电路；由控制按钮SB3、SB4与KM2构成液压泵电动机单向旋转直接启动控制电路。这两台电动机的启动和停止都可独立进行。但想要启动电动机，只要在转换开关6SA2的触点SA2闭合，或欠电流继电器KA的常闭触点KA闭合的条件下方可实现。2.3.2电磁吸盘的控制电磁吸盘控制电路可分为整流装置、控制装置和保护装置三部分。电磁吸盘整流装置由整流变压器T1与桥式全波整流器VC组成，输出110V直流电压对电磁吸盘供电。电磁吸盘由转换开关SA1控制。SA1有三个位置：充磁、断电和去磁。当SA1置于“充磁”位置时，触点SA1（301303）与触点SA1（302304）接通，整流器的输出经302304KA306YH303301使电磁吸盘YH通电。当SA1置于“去磁”位置时，触点SA1（301305）、SA1（303302）及SA1（86）接通，此时整流器输出经302303YH306KA304R2305301使电磁吸盘通电。在“充磁”状态时，电磁吸盘获得整流器输出的110V直流电压，极性为上负下正，并串入了欠电流继电器KA。电流足够大时，KA的常开触点闭合，为电动机控制电路的操作做好准备。在加工过程中，若吸盘电流大大降低或消失，KA的常开触点断开使电动机控制线路断电，电动机停转，以避免磨削时因吸力不足而使工件飞出。但是，在要单独对砂轮或工作台进行调整时，不需要电磁吸盘工作。这时，为使电动机控制电路也能操作，将SA1的一对触点SA1（86）与KA（86）并联。这样，在需要单独调整砂轮或工作台时，可将SA1扳在“去磁”位置，SA1（86）便闭合，使得电动机控制电路被接通。当开关SA1置于“去磁”位置时，电磁吸盘回路中串入了电阻R2，并且电磁吸盘获得的直流电压是上正下负，流过的直流电流与充磁时相反，实现了去磁。串入R2是为了适当减小去磁电流，以不致造成反向磁化。工件对去磁要求严格，在取下工件后，还需要用交流去磁器进行处理。图中的插座X2就是为插接去磁器而预备的。电磁吸盘线圈是一个大电感，当线圈断电时，两端会产生很高的自感电压，会把线圈绝缘损坏，以及在开关SA1上产生很大的火花，导致开关触点的损坏。为此，电路中接了电阻R3作为其放电回路，以释放线圈中储存的磁场能量。另外，图中的R、C是用于吸收交、直侧通断时产生的浪涌电压，作为整流装置的过电压保护。2.3.3照明及指示灯的控制照明、信号电路分析控制变压器TC的二次侧输出24V电压，作为车床低压照灯和信号灯的电源。EL1为车床的低压照明灯由开关SA2控制，HL为电源信号灯。EL2为电动机M1和M2的启动指示灯，EL3为电动机M3的运行指示灯。分别用交流7接触器KM1和KM2的常开开关控制。第3章电气元件的选择3.1电动机的选择电动机的选择正确的选择电动机具有重要意义，合理的选择电动机是从驱动机床的具体对象、加工规范，也就是要从机床的使用条件出发，经济、合理、安全等多方面考虑，使电动机能够安全可靠地运行。3.1.1电动机容量的选择根据磨床的负载功率就可选择电动机的容量。然而机床的载荷是经常变化的，而每个负载的工作时间也不尽相同，这就产生了使电动机功率如何最经济的满足机床负载功率的问题。（1）主轴电动机计算砂轮电动机的功率时，多数磨床负载情况比较复杂，磨削用量变化很大，尤其是通用磨床负载种类更多，不易准确地确定其负载情况。因此通常采用调查统计类比或采用分析与计算相结合的方法来确定电动机的功率。调查统计类比法：确定电动机功率前，首先进行广泛调查研究，分析确定所需要的磨削用量，然而用己确定的较常用的磨削用量的最大值，在同类同规格的磨床上进行磨削实验并测出电动机的输出功率，以此测出的功率为依据，再考虑到磨床最大负载情况，以及采用先进磨削方法及新工艺等，然后类比国内外同类磨床电动机的功率，最后确定所设计的磨床电动机功率来选择锋电动机。这种方法有实用价值，以磨削实验为基础进行分析类比，符合实际情况。目前我国磨床设计制造部门，往往采用这种方法来选择电动机容量。这种方法就是对磨床主拖动电动机进行实测、分析，找出了电动机容量与磨床主要数据的关系，根据这种关系作为选择电动机容量的依据。磨床主电动机的功率P=Tn9550T=砂轮重量砂轮半径分折计算法：8可根据机床总体设计中对机械传动功率的要求，确定机床拖动用电动机功率。即知道机械传动的功率，可计算出所需电动机功率：式中：P电动机功率；P1机械传动轴上的功率；1生产机械效率；2电动机与生产机械之间的传动效率。式中：为磨床总效率，一般主运动取0.70.85；主运动为往复运动的机床取0.60.7（结构简单的取大值，复杂的取小值)。根据实际情况，最后确定电动机的容量为7KW。（2）冷却泵电动机冷却泵电动机的容量比较小，一般选取120W即可。（3）液压泵电动机液压泵电动机也不需要太大的容量，所以取1.1KW3.1.2电动机的转速和结构形式的选择（1）转速的选择电动机功率的确定是选择电动机的关键，但也要对转速、使用电压等级及结构形式等项目进行选择。异步电动机由于它结构简单坚固、维修方便、造价低廉，因此在机床中使用得最为广泛。电动机的转速愈低则体积愈大，价格也愈高，功率因数和效率也就低，因此电动机的转速要根据机械的要求和传动装置的具体情况加以选定。异步电动机的同步转速有3000rmin、1500rmin、1000rmin、750rmin、600rmin等几种，这是由于电动机的磁极对数的不同而决定的。电动机转子转速由于存在着转差率，一般比同步转速约低25。一般情况下，可选用同步转速为1500rmin的电动机，因为这个转速下的211PP211PP9电动机适应性较强，而且功率因数和效率也高。若电动机的转速与该机械的转速不一致，可选取转速稍高的电动机通过机械变速装置使其一致。根据以上内容选择砂轮电动机M1转速为2860rmin；冷却泵电动机M2转速为3000rmin；液压泵电动机M3转速为1410rmin。（2）结构形式的选择在选择电动机时，也应考虑磨床的转动条件，对易产生悬浮飞扬的铁屑或废料，或冷却液、工业用水等有损于绝缘的介质能侵入电动机的场合，选用封闭式结构为适宜。Y系列三相异步电动机是机床上常用的三相异步电动机。Y系列电动机是封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，是全国统一设计的新的基本系列，它是我国取代JO2系列的更新换代产品。安装尺寸和功率等级完全符合IEC标准和DIN42673标准。本系列采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，冷却方式为IC0.141。因此，主轴电动机选择JW-4型电动机；冷却泵电动机采用专门的AOB-25系列油泵电机，由封闭自冷的三星异步电动机和单级离心泵组合而成，主要是给一般机床和其他设备输送循环冷却液（冷却液为肥皂水，苏打水，轻矿物油和其他无腐蚀性的液体），该系列泵效率高，体积小，重量轻，运行平稳，安全可靠。液压泵电动机选择Y8024电动机。因此电动机的选择如下：砂轮电动机：型号JW-4容量7KW转速2860rmin冷却泵电动机：型号AOB-25容量0.12KW液压泵电动机：型号Y8024容量1.1KW转速1410rmin3.2热继电器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（1）FR型号为：JR10-106.71A作用：M1的过载保护利用电流的热效原理来工作的保护电器（2）FR2型号为：JR10-102.71A作用：M3的过载保护利用电流的热效原理来工作的保护电器103.3交流接触器交流接触器交流接触器又可分为电磁式，永磁式和真空式三种。交流接触器主要有四部分组成:(1)电磁系统包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；(2)触头系统包括三组主触头和一至两组常闭、常闭辅助触头它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置以便迅速切断电弧免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。当线圈通电时静铁芯产生电磁吸力将动铁芯吸合由于触头系统是与动铁芯联动的因此动铁芯带动三条动触片同时运行触点闭合从而接通电源。当线圈断电时吸力消失动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离使主触头断开切断电源。接触器主要由驱动系统、触点系统、灭弧系统及其它部分组成。驱动系统：驱动系统包括电子模块、软铁、永磁体，是永磁式接触器的重要组成部分，依靠它带动触点的闭合与断开。触点系统：触点是接触器的执行部分，包括主触点和辅助触点。主触点的作用是接通和分断主回路，控制较大的电流，而辅助触点是在控制回路中，以满足各种控制方式的要求。灭弧系统：灭弧装置用来保证触点断开电路时，产生的电弧可靠的熄灭，减少电弧对触点的损伤。为了迅速熄灭断开时的电弧，通常接触器都装有灭弧装置，一般采用半封式纵缝陶土灭弧罩，并配有强磁吹弧回路。其它部分：有绝缘外壳、弹簧、传动机构等。3.4熔断器熔断器作用：利用金属的熔化来切断电路，以保护电器结构：熔体（保险丝）和熔座（安装熔体）形状：片状、丝状、和笼状型号：常用的熔断器有瓷插式RCIA系列、封闭管式及螺旋式RL1系列等多种熔断器的图形、文字符号(1)FU1型号为：RL1熔体25A作用：总电路的短路保护因为FU1是主电路的保护所以用25A的熔体（1）FU2型号为：RL1熔体2A作用：控制电路保护11（2）FU3型号为：RL1熔体2A作用：照明电路的保护（3）FU4型号为：RL1熔体2A作用：降压整流保护3.5按钮按钮按钮，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。按钮分为：1、常开按钮开关触点断开的按钮。2、常闭按钮开关触点接通的按钮3、常开常闭按钮开关触点既有接通也有断开的按钮。按钮的用途很广，例如车床的起动与停机、正转与反转等；塔式吊车的起动，停止，上升，下降，前、后、左、右、慢速或快速运行等，都需要按钮控制（1）SB1型号为LA2型5A作用：砂轮电动机停止（2）SB2型号为LA2型5A作用：砂轮电动机的启动（3）SB3型号为LA2型5A作用：液压泵停止（4）SB4型号为LA2型5A作用：液压泵启动3.6变压器变压器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.。控制变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件控制变压器变压器原理与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组一次绕组的二次绕组的电压相量U1电压相量U2电流相量I1电流相量I2电动势相量E1电动势相量E2匝数N1匝数N2同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为m该磁通量称为主磁通12表表11电气元件明细表电气元件明细表符号元件名称型号规格件数作用M1砂轮电动机JW-47KW2860rmin1砂轮传动M2冷却泵电动机AOB-250.12KW1供给冷却泵M3液压泵电动机Y80241.1KW1410rmin1液压泵传动KM1交流接触器CJ0-10A127V10A1控制M1M2KM2交流接触器CJ0-10A127V10A1控制M3SB1按钮LA2型500V5A1砂轮停止SB2按钮LA2型500V5A1砂轮启动SB3按钮LA2型500V5A1液压泵停止SB4按钮LA2型500V5A1液压泵启动FR热继电器JR10-106.71A1M1过载保护FR热继电器JR10-102.71A1M3过载保护T变压器BK-200380127366.3V1降压整流YH电磁吸盘HDXP110V1.45A1吸持工件VC整流器42CZ11C1整流KA欠电流继电器1欠电流保护C电容600V5F1放电保护R1电阻GF型1放电保护X1折头插座CY-36型1连接M2X2折头插座CY-36型1去磁FU1熔断器RL16025A1总线路短路保护FU2熔断器RL1152A2控制电路保护FU3熔断器RL1152A1照明电路保护FU4熔断器RL1152A1降压整流保护SA1转换开关HZ1控制充磁去磁SA2照明开关1低压照明开关EL工作台照明36V40W1加工时照明133.7电气柜的设计电气柜的设计图3.13.23.3为相应的电气柜设计图图3.13.1安装面板位置图安装面板位置图图图3.23.2控制面板位置图控制面板位置图14图图3.33.3电气控制柜外观总体设计图电气控制柜外观总体设计图3.8平面磨床一般故障处理方法平面磨床一般故障处理方法(1)各电动机均不能启动故障诊断（1）熔断器FU1断或热继电器FR动作（2）电磁吸盘参加工作时，欠流继电器没有动作或接触不良（3）电磁吸盘不参加工作，转换开关未接到位置或接触不良处理方法（1）先检查哪个热继电器动作，找出故障原因后换新熔芯或热继电器复位（2）调整欠流继电器动作或更换触点（3）将开关板拨到“退磁”位置或检修开关(2)砂轮电动机不工作故障诊断（1）砂轮进刀量过大，引起热继电器动作（2）由于装入式电动机前轴承是轴瓦，易磨损电流增大（3）接触器接触不良处理方法（1）减少进刀量，防止电机过载（2）更换磨损的轴瓦（3）修复或更换接触器(3)无冷却水故障诊断（1）冷却液进入电动机内部，造成匝间短路，电机烧毁（2）冷却泵被赃物堵塞，电动机产生堵转处理方法（1）更换冷却泵（2）清除赃物，更换冷却泵(4)电磁吸盘无吸力故障诊断（1）整流变压器没有输出电压（2）有交流但无直流（3）欠电流继电器线圈断开（4）插销接触不良（5）电力吸盘本身故障15处理方法（1）检修或更换变压器（2）检查更换整流元件，损坏的更新（3）接好线圈线（4）修复或更换插销（5）检修电磁吸盘(5)电磁吸盘吸力不足故障诊断（1）由于变压器匝间短路或整流管坏，造成整流器空载输出电压太低（2）接负载后电压太低处理方法（1）先检查变压器二次输出电压，若太低更换变压器。用万用表直流挡测量变压器空载输出电压为130140V，若太低更换二极管（2）接负载直流电压不低于110V，若太低洗盘短路，修复或更换(6)电磁吸盘退磁不好，工件去不下来故障诊断（1）退磁电压过高（2）退磁电阻损坏或线圈开路，无法退磁（3）没有掌握好退磁时间处理方法（1）检查或更换退磁电阻，把退磁电压调至510V（2）更换电阻或接通电路（3）对于不同材质工件，掌握不同退磁时间3.9磨床的电气保磨床的电气保养养表表22磨床电气保养、大修参考标准磨床电气保养、大修参考标准项目参考标准磨床检修周期（1）例保：每星期一次（2）一保：每月一次（3）二保：三年一次（4）大修：与机械大修同时进行磨床电气例保（1）检查电气设备各部分，并向操作者了解运行情况（2）检查开关箱，电动机是否有水和油污进入等不安全因素，各部是否有异常声响及温升是否正常（3）检查导线和管线有无破裂现象16磨床电气设备的一保磨床电气设备的一保（1）擦清吹干净导线和电器上的油污和灰尘（2）更换损坏的电器和线段（3）检查信号装置热保护和过电流保护是否完好（4）检查电磁吸盘线圈的出线端绝缘和接触情况，并检查吸盘力情况（5）拧紧电器装置上的所有螺丝（6）检查退磁机构是否完好（7）测量电动机，电器及线路的绝缘电阻（8）检查开关箱及门的连锁机构磨床电气设备的二保（1）进行一保的全部项目（2）更换损伤的电器和触头及损伤的电线（3）重新整定热继电器过电流继电器等保护装置（4）核对图纸，提出对大修要求磨床电气的大修（1）进行二保的全部项目（2）拆下