毕业设计文档(共24页)

1、合抱之木，生于毫末；九层之台，起于累土；千里之行，始于足下PAGE PAGE - 27 -机床电气毕业设计目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc27588 一、概 述 PAGEREF _Toc27588 - 2- HYPERLINK l _Toc24453 二、机床电气(dinq)线路设计与分析 PAGEREF _Toc24453 - 3- HYPERLINK l _Toc29129 2.1设计工作(gngzu)任务 PAGEREF _Toc29129 - 3- HYPERLINK l _Toc29129 2.2线路设计(shj)与分析 PAGEREF _Toc29

2、129 - 3- HYPERLINK l _Toc30102 2.2.1主回路 PAGEREF _Toc30102 - 3- HYPERLINK l _Toc28880 2.2.2控制回路 PAGEREF _Toc28880 - 4- HYPERLINK l _Toc4612 三、主要元件的选择及其明细表. PAGEREF _Toc4612 - 7 - HYPERLINK l _Toc28880 3.1电动机（M）的选择 PAGEREF _Toc28880 - 7- HYPERLINK l _Toc28880 3.2热继电器（FR）的选择 PAGEREF _Toc28880 - 10- HYP

3、ERLINK l _Toc28880 3.3交流接触器（KM）的选择 PAGEREF _Toc28880 - 11- HYPERLINK l _Toc28880 3.4熔断器（FU）的选择 PAGEREF _Toc28880 - 13- HYPERLINK l _Toc28880 3.5按钮（SB）的选择 PAGEREF _Toc28880 - 15- HYPERLINK l _Toc28880 3.6断路器（QF）的选择 PAGEREF _Toc28880 - 16- HYPERLINK l _Toc28880 3.7明细表 PAGEREF _Toc28880 - 18- HYPERLINK

4、 l _Toc1936 四、故障分析及安全注意事项 PAGEREF _Toc1936 - 19- HYPERLINK l _Toc9502 4.1常见故障分析 PAGEREF _Toc9502 - 19 -4.1.1 HYPERLINK l _Toc26000 电动机M不能启动 PAGEREF _Toc26000 19-4.1.2 HYPERLINK l _Toc26000 电动机M断相运行 PAGEREF _Toc26000 19- 4.1.3 HYPERLINK l _Toc24022 电动机启动后不能自锁 PAGEREF _Toc24022 - 19-4.1.4 HYPERLINK l

5、_Toc31077 电动机不能停止 PAGEREF _Toc31077 - 19 -4.1.5 HYPERLINK l _Toc17925 电动机M运行中突然停车 PAGEREF _Toc17925 - 20 - HYPERLINK l _Toc15594 4.2安全注意事项 PAGEREF _Toc15594 - 20 - HYPERLINK l _Toc20962 五、毕业设计总结 PAGEREF _Toc20962 - 21 - HYPERLINK l _Toc13879 六、致谢 PAGEREF _Toc13879 -22- HYPERLINK l _Toc12017 七、参考文献 P

6、AGEREF _Toc12017 - 22 -概 述随着制造业对机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,我国的机床业的科学技术含量也得到了较大的发展,尤其是在数控技术应用于机床业以后,我国的数控机床得到了较大的发展,比如,在常规数控机床领域,如数控车床、立式加工中心、数控铣床、数控镗床、数控齿轮机床、数控磨床、电加工机床、数控重型机床和数控成形机床等一大批产品,我国都已经拥有自主知识产权,具有较强的市场竞争力,基本满足国内需求。同时在高档数控机床研发方面取得了新的突破,代表产品有五轴联动横梁移动式高速龙门(ln mn)铣床、五轴联动龙门加工中心、五轴联动车铣中心、五轴联动立式叶片

7、加工中心、五轴联动卧式加工中心、六轴五联动弧齿锥齿轮磨床等。虽然目前我国是机床生产大国,但我国离机床制造强国还差很远,国产机床的发展仍然还难以支撑国民经济和国防军工的需要,与世界先进水平相比差距仍然十分明显。一我国的产品与中国市场需求反差较大,产品结构亟待快速调整。国产高档数控机床在品种、水平和数量上远远满足不了国内发展需求。尽管近几年国产机床市场销售量不断提高,但是进口的机床在国内还是占有较大的市场,其中汽车、航空、航天、兵器、造船、通用机械等行业是主要进口大户。可以说我国已经成为世界最大的机床进口国。二是国产功能部件和数控系统发展滞后,成为数控机床产业发展的瓶颈,尤其是为高档数控机床配套(

8、pi to)的关键功能部件和数控系统。三是机床制造企业技术装备水平不高,企业的自主创新能力不强,中国机床企业的地位、工业化水平和品牌影响力要想变强,就必须走自主创新的道路,从而改变行业制造能力、综合管理和服务能力等方面不能满足市场快节奏的要求。 进入21世纪,我国经济与国际全面接轨(ji u),市场竞争力也随之加剧,尤其是随着制造业对机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,机床的应用范围在不断扩大,机床的种类不断地变化,科技含量也相应地得到提高。尤其是数控机床的产生对于我国的经济产生了较大的影响。随着科学技术的进步,我国的机床业也会朝着更加科学的方向发展。我国是一个制造大国,机床

9、业的发展关系到我国的经济发展,我们应该在加大我国传统机床发展速度的同时积极利用先进的技术手段大力发展数控机床。力争早日实现(shxin)数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变,实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。二、机床电气(dinq)线路设计与分析 2.1设计工作(gngzu)任务 设计出某机床的控制线路，然后安装制作。电气控制要求是：1. 某生产机械分别由笼形异步电动机M1、18KW；M2、5KW拖动；2. 工作要求M1先起动后，M2才能起动，M2能单独停车；3. 停止时，M2停止后，M1才能停止；4. 有短路、零压及过载保护； 2.2线路设计与分

10、析 2.2.1 主回路 如图一所示的主电路中有两台电动机的驱动电路，合上电源隔离开关QS将三相电源引入，若交流接触器KM1的主触点闭合，则电机M1直接启动运行；在交流接触器KM2主触点闭合时，则电机M2直接启动运行；停止时，交流接触器KM1的主触点断开时，则电机M1停止运行，交流接触器KM2主触点闭断开时，则电机M2停止运行；回路中熔断器起过电流保护作用，当电流过大时，熔断器断开，电动机停止运行；热继电器起过载保护作用，当负载过大时，热继电器断开，电动机停止运行。图一2.2.2 控制(kngzh)回路如图二所示，控制电路电源(dinyun)经熔断器提供给控制电路交流(jioli)电压 1）电动

11、机M1直接控制启动： 合上电源隔离开关QS按下SB3启动交流接触器KM1线圈得电自锁电机M1直接启动电机M1运行 2）电动机M2控制(kngzh)启动： 合上电源(dinyun)隔离开关QS按下SB3启动(qdng)交流接触器KM1线圈得电自锁按下SB5启动交流接触器KM2线圈得电自锁电机M2直接启动电机M2运行3）电动机M2控制停止： 按下SB4交流接触器KM2线圈失电交流接触器KM2常开触点断开 电动机M2停止运行4）电动机M1控制停止：按下SB4交流接触器KM2线圈失电交流接触器KM2常开触点断开 按下SB2交流接触器KM1线圈失电交流接触器KM1常开触点断开电动机M1停止运行5）电动机

12、M1、M2同时停止： 按下SB1交流接触器KM1、M2线圈失电交流接触器KM1、KM2常开触点断开电动机M1、M2停止运行图二电气(dinq)原理图 三、主要(zhyo)元件的选择及其明细表3.1电动机（M）的选择(xunz)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(jt)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 正确地选择三相异步电动机的功率、种类、型式、转速以及正确地选择它的保护和控制电器，对于电动机的安全运行和经济实用十分重要。 其大致结构如图三所示:图三 3.1.1功率的选择 电动机的功率(容量)，必

13、须根据生产机械所需要的功率来确定。电动机的功率选得过大，设备费用必然增加，不经济。选择得过小，长期在过载状态下运行，可能使电动机很快烧毁。但是由于生产机械的工作情况多种多样，要准确地选择电动机的容量需根据电动机的运行情况，采用不同的选择方式。 连续运行的电动机的功率选择 当电动机在恒定负载下连续运行时，其电动机的额定功率等于或稍大生于产机械所需要的功率即可，一般额定功率为 式中，P为生产(shngchn)机械的输出功率(kW)；为传动机械的效率(xio l)，直接连接时，皮带传动(p di chun dn)时； 为生产机械本身的效率；K为余量系数，一般为1.051.4。 选择时，先根据公式算出

14、功率值，再查产品目录，选择电动机的额定功率等于或略大于算出的功率值，选取标准容量的电动机。 2短时运行的电动机的功率选择 短时工作制电动机的铭牌上标有短时额定输出功率和工作连续时间，我国规定的短时工作连续时间有10min、30min、60min和90min等四种。短时工作的电动机，输出功率的计算和连续工作制相同。 3.1.2类型的选择 首先是种类的选择。没有特殊要求，一般均应采用三相交流异步电动机，异步电动机又有鼠笼式和绕线式两种类型，一般功率小于l00kW，而且不要求调速的生产机械都应使用鼠笼式电动机。 例如泵类、风机、压缩机等，只有对需要大启动转矩或要求有一定调速范围的情况下，才使用绕线式

15、电动机。例如起重机、卷扬机等。 第二是外形结构的选择。选择电动机的外型结构，主要是根据安装方式：选立式或卧式等；根据工作环境：选开启式、防护式、封闭式和防爆式等。开启式通风散热良好，适用于干燥无灰尘的场所。防护式电动机的外壳有防护装置，能防止水滴、铁屑和其它杂物与垂直方向成45角以内落入电机内部，但不防尘，适用于干燥灰土较少的场所。封闭式的内部与外界隔离，能防止潮气和尘土侵入，适用于灰尘多和水土飞扬的场所。防爆式电动机的接线盒和外壳全是封闭的，适用于有爆炸性气体的场所。 我国国家标准“GBl49879”中规定，按电机外壳防止固体异物进入电机内部及防止人体触及内部或带电运动部分，分为0级6级共七

16、级；按电机外壳防水进入内部的程度，分为0级一8级共九级。 3.1.3电压和额定电流的选择 电动机的额定电压应根据其功率的大小和使用地点的电源电压来决定，应选择与供电电压相一致。一般l00kW以下的，选适合380V/220V供电网的低电压电动机；100kW以上的大功率异步电动机才考虑采用3000V或6000V的高压电动机。 三相异步电动机的额定转速是根据生产机械的要求决定的。 功率相同的电动机转速愈高，则极对数愈少，体积愈小，价格愈便宜，但高速电动机的转矩小，启动电流大。选择时应使电动机的转速尽可能与生产机械的转速相一致或接近，以简化传动装置。 电动机的额定电流，可以按下式进行计算，即：启动(q

17、dng)电流：额定电压(diny)为380V、功率为100KW以下的电动机，其中cosN约为0.70.82故 M1电动机根据(gnj)题意，电动机M1的容量(rngling)为18kW,则其额定电流：启动电流： M2电动机根据题意，电动机M1的容量为5kW，则其 额定电流为： 启动电流： 因此电动机的选择如下：M1电动机 M1： 型号Y132M-4-B； 容量18kW； M2电动机 M2： 型号JCB-22； 容量5W； 3.2热继电器(FR)的选择热继电器的作用主要是保护电气线路或设备的过负荷，有的热继电器还可兼作缺相保护，常用热继电器有由两个热元件组成的两相结构和由三个热元件组成的三相结构

18、两种形式。两相结构的热继电器主要由热元件、主双金属片动作结构、出点系统、电流整定装置、复位机构和温度补偿元件组成。当电动机正常工作时，热元件产生的热量不会使触点系统动作；当电机过载时，流过热元件的电流加大，经过一段时间，热元件产生的热量是双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开），使电动机失电。故障排除后，按手动复位按钮，热继电器复位，可以重新接通控制电路。图四为热继电器结构(jigu):图四热继电器的选择要考虑电动机的的型号、容量(rngling)、使用环境、工作制，起动电流倍数，负荷性质等，在条件满足的情况下，通常按电动机的额定电流选取，或者

19、按生产工艺要求及电动机的实际负载，选取热继电器的整定定值为0.951.05倍电动机额定电流，然后按此值对照热继电器的技术数据确定热元件的额定电流，最后(zuhu)根据热元件的额定电流确定热继电器的额定电流，即：IF = (0.95 1.05) IN 其中IF为热继电器整定定值电流，IN为电动机额定电流。因此热继电器的选择如下：FR1型号为：JR-60/3D,整定电流28-45 A 作用：M1的过载保护 （2） FR2型号(xngho)为：JR-20/3D, 整定电流(dinli)6.8-11.A 作用(zuyng)：M2的过载保护 3.3交流接触器(KM)的选择交流接触器与熔断器，热继电器配合

20、可以直接启动电动机或控制各种电气线路，是电气系统最常用的元件。工作原理：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。接触器的选择： 按接触器的控制对象、操作次数及使用类别选择相应类别的接触器。按使用位置处线路的额定电压选择。 按负载容量选择接触器主触头的额定电流。 对于吸引线圈的电压等级和电流种类，应考虑控制电源的要求。对于辅助接点的容量选择，要按联锁回路的需求数量及所连接触头的遮断电流大小考虑。 对于接触器的接通

21、与断开能力问题，选用时应注意一些使用类别中的负载，如电容器、钨丝灯等照明器，其接通时电流数值大，通断时间也较长，选用时应留有余量。对于接触器的电寿命及机械寿命问题，由已知每小时平均操作次数和机器的使用寿命年限，计算需要的电寿命，若不能满足要求则应降容使用。选用时应考虑环境温度、湿度，使用场所的振动、尘埃、化学腐蚀等，应按相应环境选用不同类型接触器。对于照明装置适用接触器，还应考虑照明器的类型、起动电流大小、起动时间长短及长期工作电流，接触器的电流选择应不大于用电设备（线路）额定电流的90%。对于钨丝灯及有电容补偿的照明装置，应考虑其接通电流值。设计(shj)时应考虑一、二次设备动作的一致性。图

22、五为交流(jioli)接触结构:图五接触器主触头的额定电压应大于或等于(dngy)负载电路的额定电压；主触头的额定电流应大于负载电路的额定电流，或者根据经验公式计算，计算公式如下：其中：K为经验系数，一般取1-1.4；PN为电动机额定功率（KW）,UN为电动机的额定电压（V）;IC为接触器主触头电流（A）。KM1 型号为：CJX2-12,线圈电压380V 作用：控制M1电机启动、停止(2）KM2型号(xngho)为：CJX2-9,线圈(xinqun)电压380V 作用(zuyng)：控制M2电机启动、停止 3.4熔断器(FU)的选择作用：利用金属的熔化来切断电路，以保护电器结构：熔体（保险丝）

23、和熔座（安装熔体）形状：片状、丝状、和笼状图六为熔断器其中一种结构:图六 3.4.1熔断器类型的选择 熔断器类型应根据负载的保护特性和短路电流大小来选择。对于保护照明和电动机的熔断器，一般只考虑它们的过载保护，这时，熔体的熔化系数适当小些。对于大容量的照明线路和电动机，除过载保护外，还应考虑短路时分断短路电流的能力来选择。当短路电流较大时，还应采用具有高分断能力的熔断器甚至选用具有限流作用的熔断器。此外(cwi)，还应根据熔断器所接电路的电压来决定熔断器的额定电压。 3.4.2熔体(rn t)与熔断器额定电流的确定 熔体额定电流大小与负载大小、负载性质有关。对于负载平稳(pngwn)、无冲击电

24、流，如一般照明电路、电热电路可按负载电流大小来确定熔体的额定电流。对于有冲击电流的电动机负载，为达到短路保护目的，又保证电动机正常起动，对笼型感应电动机其熔断器熔体的额定电流为： 单台电动机 INP=（1.5 2.5）INM INP为熔体额定电流（A）；INM为电动机额定电流（A）。多台电动机共用一个熔断器保护 INP =（1.5 2.5）INMmax+ INM INMmax为容量最大一台电动机的额定电流（A）；INM为其余各台电动机额定电流之和（A）。对于轻载起动及起动时间较短时，式中系数取1.5；重载起动及起动时间较长时，式中系数取2.5。 熔断器的额定电流大于或等于熔体额定电流。在图中,

25、FU1、FU2、FU3共同保护一个电动机；FU4、FU5、FU6共同保护一个电动机；FU7、FU8为控制电路保护熔断器,额定电流为5A即可。由上公式可计算出M1、M2所对应熔断器的熔体电流大小。即： FU1 FU3：INP =（1.5 2.5）* 36A = (54 90)A FU4 FU6：INP =（1.5 2.5）* 10A = (15 25)A因此熔断器选择如下： （1）FU1型号为RC1A-100, 熔体100A 作用：M1电机主电路短路保护 （2）FU2型号(xngho)为RC1A-100, 熔体(rn t)100A 作用(zuyng)：M1电机主电路短路保护 （3）FU3型号为R

26、C1A-100, 熔体100A 作用：M1电机主电路短路保护 （4）FU4型号为：RC1-15， 熔体15A 作用：M2电机主电路短路保护 (5) FU5型号为：RC1-15， 熔体15A 作用：M2电机主电路短路保护 (6) FU6 型号为：RC1-15， 熔体15A 作用：M2电机主电路短路保护 (7）FU7型号为：RC5-5, 熔体5A 作用：控制电路短路保护 (8）FU8型号为：RC5-5, 熔体5A 作用：控制电路短路保护 3.5按钮(SB)的选择按钮，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。一般由按

27、钮帽、复位弹簧、桥式动触头、 静触头、支柱连杆及外壳等部分组成。图结构如图七所示:图七按钮不受外力作用(wi l zu yn)（即静态）时触头的分合(fn h)状态，分为(fn wi)启动按钮（即常开按钮）、停止按钮（即常闭按钮）和复合按钮（即常开、闭合触头组为一体的按钮）。对于按钮而言，按下按钮帽时触头闭合。松开后触头自动断开复位；停止按钮则相反，按下按钮帽时触头分开，松开后触头自动闭合复位。复合按钮是按下按钮帽时，桥式触头向下运动，使常闭触头先断开后，常开触头闭合；当松开按钮帽时，则常开触头先分开断复位后，常开触头再闭合复位。 （1）SB1 型号为：LA39-11， 闭合式 作用：停止M1

28、、M2电动机（2）SB2 型号为：LA39-11， 闭合式 作用：停止M1电动机 （3）SB3 型号为：LA39-11， 开启式 作用：启动M1电动机 (4) SB4 型号为：LA39-11， 闭合式 作用：停止M2电动机(5) SB4 型号为：LA39-11， 开启式 作用：启动M2电动机 3.6断路器（QF)的选择 现在的配电系统要求断路器除了能通断电流实现电路控制和简单的短路、过载保护外，还要能提供隔离和安全保护功能，特别是在针对人身、设备安全与配电系统的可靠性方面都提出了新的要求。因此，产品的开发设计与选购也都重点考虑以下3个方面： 人身安全； 电气线路与设备(shbi)的保护； 可靠

29、(kko)的、不间断的电力供应。图八为断路器结构图:图八 3.7明细表代号名称型号及规格数量用途M1电动机Y160L-21带动机床工作M2电动机Y132S1-21带动机床工作FR1热继电器JR-60/3D1M1主电路过载保护FR2热继电器JR-20/3D1M2主电路过载保护KM1交流接触器CJX2-12,线圈电压380V1控制M1电机KM2交流接触器CJX2-12,线圈电压380V1控制M2电机SB1按钮LA39-111停止M1、M2电机SB2按钮LA39-111停止M1电机SB3按钮LA39-111启动M1电机SB4按钮LA39-111停止M2电机SB5按钮LA39-111启动M2电机FU1

30、熔断器RC1A-1001M1主电路短路保护FU2熔断器RC1A-1001M1主电路短路保护FU3熔断器RC1A-1001M1主电路短路保护FU4熔断器RC1-151M2主电路短路保护FU5熔断器RC1-151M2主电路短路保护FU6熔断器RC1-151M2主电路短路保护FU7熔断器RC1-51控制电路短路保护FU8熔断器RC1-51控制电路短路保护QS隔离开关DZ6-60/31断开电路电源四、故障(gzhng)分析及安全注意事项 4.1常见故障分析(fnx) 4.1.1电动机M不能启动(qdng)（1）检查电动机M主电路熔断器或控制电路熔断器熔体，若熔断应更换。（2）检查热继电器FR动作后动断

31、触点是否复位，查明引起热继电器动作的原因，按原因排除故障后，将热继电器复位即可。（3）检查控制电路接触器KM线圈是否松动或烧坏，接触器的主触点及辅助触点接触是否良好，若有问题应修复或更换接触器。（4）检查启动按钮或停止按钮内的触点接触是否良好，若接触不良应修复或更换按钮。（5）检查各连接线导线是否虚接或断线。（6）检查电动机的机械部分是否良好，如果电动机内部轴承等损坏，应更换轴承；如果外部机械有问题，可配合机修钳工进行维修。4.1.2电动机M断相运行 按下启动按钮，电动机发出嗡嗡声不能正常启动，这是电动机断相造成的，此时应立即切断电源，否则易烧坏电动机。产生断相可能的原因是：电源断相；熔断器有

32、一相熔体熔断，应更换；接触器有一对主触头没接触好，应修复。4.1.3电动机启动后不能自锁 故障原因是控制电路中自锁触点接触不良或自锁接线松开，修复即可。4.1.4电动机不能停止(tngzh) 按下停止按钮电动机不能停车，故障原因多是接触器主触点(ch din)熔焊，应修复或更换；热继电器FR已动作过，未复位；接触器KM线圈或触点已损坏，应修复或更换。4.1.5电动机M运行中突然(trn)停车 这种故障的主要原因是由于热继电器FR动作。发生这种故障后，一定要找出热继电器FR动作的原因，排除后才能将其复位。引起热继电器FR动作的原因可能是：三相电源电压不平衡，电源电压较长时间过低，负载过重以及电动机M的连线导线接触不良等。4.2安全注意事项1、严格遵守车工安全操作规程。2、通电前检查机床各部分位置正确。3、操作时注意力要集中，以防滑板等碰撞。4、变换转速时应先停车，后变速。五、毕业设计(b y sh j)总结通过这次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解(lioji)了许多的课外知识，开拓了视野，认清了将来机床的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞越。毕业设计是我作为一名学生即将完