SA7512螺丝磨床头架电动机调速系统设计Word格式.docx
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指导教师：
张振职称：
完成时间：
诚信声明
我声明，所呈交的毕业设计（论文）是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为所获得其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
我承诺，设计（论文）中的所有内容均真实、可信。
毕业设计（论文）作者签名：
年月日
毕业设计（论文）指导教师签名：
摘要
本文主要完成关于SA7512螺丝磨床头架电动机调速系统设计，着重对其电机调速系统进行了研究，在总体布局基本完成的情况下，对各部分进行分块设计，并进行校核修缮，选择系统所需的标准件进行组建搭构。
另外通过仔细的设计修缮，以满足系统的基本需求。
传动系统和主轴构成了磨床头架，该设计主要研究传动系统的调速问题。
整个设计过程之中，需要把握全局的思维观，即不仅要对磨床头架的整体构造了然于心，同时还要综合考虑其他各方面的因素。
另外，设计的最终目的是用于生产实践，因而需要从多方面进行资料的采集，深刻了解磨床行业当前的使用现状，以及它的缺陷和前景，这样才能对设计拥有一个全面的整体把握，这也是对于设计的一个前提条件。
此次设计中，调速系统的设计主要采用protel99se软件进行绘图，同时也用到绘制图表的软件excel，以完成设计所需的图表。
主题词、关键词：
半自动磨床；
直流电动机；
SCR-M调速系统；
控制电路设计
窗体顶端
SA7512screwgrinderhead-stockmotorspeedcontrolsystemdesign
窗体底端
ABSTRACT
Themainresultsgrinderhead-stockmotorspeedcontrolsystemdesignonSA7512screwemphasiswasstudiedmotorspeedcontrolsystem,inthecaseoftheoveralllayoutbasicallycompleted,eachpartisdividedintoblocksofdesign,andcheckingrepairs,selectstandardsystembesetuptotaketherequiredconfiguration.Alsothroughcarefuldesignrenovation,inordertomeetthebasicneedsofthesystem.
Transmissionandconstitutethegrinderspindlehead-stock,thedesignofthemainresearchquestiondrivesystemspeed.Theentiredesignprocess,needtograsptheconceptofthinkingglobally,it’snotonlytotheoverallstructuregrinderhead-stockclearinmind,butalsobasedontheconsiderationofotheraspects.Inaddition,theultimatepurposeofthedesignfortheproductionofpractice,andthusrequiresamultifacetedcollectionofinformation,aprofoundunderstandingofthecurrentstatusoftheuseofgrindingmachineindustry,aswellasitsflawsandprospects,inordertohaveacomprehensiveoveralldesignassurance,itisalsoaprerequisiteforthedesign.
Thedesign,thedesignspeedcontrolsystemmainlyusesprotel99sesoftwarefordrawing,butalsousedinchartingsoftwareexcel,inordertocompletethedesignofchartyouwant.
Keywords:
semi-automaticgrinder;
DCmotor;
SCR-Mspeedcontrolsystem;
controlcircuitdesign
绪论
磨床是用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料）作为工具来进行切削加工的机床。
磨床被广泛应用于各种零件的精加工，特别是淬硬钢件、高硬度特殊材料及非金属材料（如陶瓷）的精加工。
近年来，随着社会科学技术的不断发展，对机器和仪器零件的精度和表面粗糙度的要求也越来越严；
各种高硬度材料的应用逐日增多；
精密铸造和精密锻造工艺的大幅度进步，便有了将毛坯直接磨成成品的可能。
此外，高速磨削与强力磨削工艺的大力发展，也将更进一步提高磨削效率，因而，对于磨床的使用范围便逐渐扩大，据调查，当前它在金属切削机床中所占有的比重已经达到了13％～27％。
为了满足各种形状、表面和生产批量的工件对磨削加工过程的要求，磨床种类繁多，其主要类型包括：
平面磨床、工具磨床、外圆磨床、内圆磨床、刀具和刃具磨床以及各种专门化的磨床，例如：
凸轮磨床、齿轮磨床、曲轴磨床、螺纹磨床等。
另外，还有研磨机、珩磨机及超精加工机床等。
SA7512螺纹磨床的主传动是：
晶闸管—电动机无极有差调速系统。
磨床头架电机转速为60~1200r/min,也就是它的调速范围为1：
20；
最大可达1：
30;
当为满载情况时，系统的机械硬度小于10%，根据实际加工工艺的需求，电动机需要实现正反转，故通过对机床采用方向接触器以改变电动机正反转，其接线简单，而且操作方便。
第一章半自动磨床
1.1电路原理
采用无极有差调速系统作为磨床头架的直流拖动系统，拖动电机功率0.8KM，而晶闸管直流电机的转速在60~120r/min，用于调试的区间20~30，即最大可调至30。
在满载情况下，系统静差率会低于10%，根据实际需要，电机要能够正反转，于是通过接触器来调整电机的转向。
图1.1直流拖动系统
鉴于电动机的功率小，主回路用单相桥式半控整流电路，单结晶体管张弛电路和前置放大电路共同组成触发电路。
通过转速负反馈系统以满足调速静差率，同时选择电流截止负反馈来控制电流的过大，选择电压微分负反馈来提高动、静态性能。
通过调节电路输出电压大小，便能得到相对应的任意转速范围里的转速。
图1-2调速系统电路
1.2调速系统电路见图1-2
（1）单相桥式半控整流电路（含二极管和晶闸管个两个）构成主回路。
见图1-3，具有平波的电抗器L接入电路中，它能通过削弱脉动电压来使得电流变得稳定，以提高工件表面粗糙度的精度。
主电路负载因电抗器及电枢绕组的存在而呈电感性，从而通过接入续流二极管V2以确保晶闸管的可靠换相。
在断开或接通电源的瞬间，整流器会产生很高电压，对于这种情况如不采取措施来限制，便会损坏晶闸管，将其击穿，所以需要接入阻容（R1、C1）吸收设备，用作过压保护。
另外，在直流一侧因负载显电感性，所以在切断负载的瞬间也会产生过高电压击穿晶闸管，故需接入过压保护的阻容吸收装置（R4、C4）。
晶闸管在换相是也会产生过电压破坏晶闸管，为保证器件正常运行和其本身不被损坏，并联两个阻容支路（C2/R2、C3/R3）在晶闸管两侧，利用其不可突变特性来控制这种电压。
通过接触器（KM1、KM2）控制电机的正反转。
为缩短电机停止运转的时间，接入能量耗损制动电路（由电阻R6和接触器常闭触点构成）。
电机正常工作时，接触器的常闭触点断开，R6不接入主回路。
当且仅当停车状态时，两个接触器都断电，常闭触点闭合，R6接入主电路，此时电机进行能量损耗制动状态。
二极管V4~V7构成的单相桥式整流电路为电机绕组提供电源，而系统的弱磁保护通过接入欠电流继电器（KA）来完成。
（2）触发电路
单结晶体管触发电路如图1-4所示。
TC1变压器所输出的交流电压（70V）流经V8~V11进行整流，然后通过稳压管（V32/33）进行削波，获得一个梯形电压，将其作为单晶体结晶管的电源，同主回路的电压同步，即主回路电压为零是梯形电压为零，保证C7由零开始进行充放电，其产生的第一个尖顶脉冲于主回路电压同步。
图1-4单结晶体管触发电路
为提高控制的灵敏度，采用V34放大器对偏差信号放大。
V34受输入电压的影响，当电压过高会损坏器件，因此采用V12/V13串作正限幅，V14作反限幅来保护V34。
当V34为零，V345/35都截至，C7充电时间常数极大，致使C7半周电压达不到峰值up，因此单结晶体管没有输出，晶闸管不导通。
增大V34，其基级电位上升，集电极下降，电流增大，C7充电时间常数变小，主回路的触发电压增大，可以调节电机转速。
相应的R16及C7的电压见图1-5。
线路中接入脉冲放大环节（V37/38），用以确保晶闸管的触发功能。
将V41的正脉冲通过C10耦合到V37基极，再经过两级放大由TC2输出。
这样正脉冲通过V17/18便能同时加在晶闸管上了。
因为一个周期内只能有一个晶闸管承受正向电压导通，所以让该晶闸管导通。
当V38截至时，TC2一侧提供放电回路，V17/18保证正脉冲的加载，并联C11/12在TC2输出部位以消除干扰信号，C8降低高频信号干扰。
（3）比较环节见图1-6所示。
TC1输出电压通过V19~V22桥式整流，及R7、C13/14滤波得到所需电源。
RP3、RP4分别作告诉上限和低俗下限的电位调节器，调节RP5以获得不同电压Ug。
图1-5单结晶体管触发电路的波形图
图1-6比较环节
通过采用负反馈调节环节来提高整个系统的调速精度,TG和电机连接在同一轴上，使得输出电压同转速成正比。
电机转向影响电压极性，通过对极性进行整流输出以保持极性的不变，负反馈的强弱由RP6来调节。
将Ug和Ufn反极性串联，然后加载在V34作输入，忽略内阻，则有△U=UgUfn。
该偏差电压便是V34基极上的电压。
改变△U的大小，便能改变输出电压值，从而改变电机转速。
（4）采用转速负反馈，增大调速宽度，同时也因为放大倍数较大和电机惯性，使得系统不稳定，容易震荡。
为了解决这种情况，加入了如图1-7所示的系统环节（C5/RP2）。
图1-7
C5能阻隔直流，在稳态情况下，电机端压不变，负反馈零输出，此时加入的环节无作用。
在处于动态时，电机端压改变，会有相应的与转速相关电压输出，由C5加载在V34基极，以改变输出电压，控制电机转速，提高整个系统的相对稳定。
通过调节RP2来控制微分负反馈，将KM1/2常闭触点并联在C5两头，方便其及时放电，即能有效地解决电机的反复启停。
（5）电流截止负反馈环节控制系统电路中电流的峰值过大，但此系统中无该环节，见图1-8所示。
采用R15/24、RP1、V31/36等元器件构成电流截止负反馈，R24串入主电路。
正常工作情况下，系统主回路电流
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