电气课程设计Word文档格式.docx

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2）快速进给。

当发出启动信号，电磁阀YV1通电，三位五通换向阀右移，主轴快速前进，带着拉杆1及拉杆1上可滑动的工作进给档铁5一起前进。

3）慢进给。

当快进给到慢进给档铁4压下SQ2，导致电磁阀YV2通电，与此同时，工作进给档铁5也压下SQ3，使YV3通电，这样YV1、YV2、YV3均得电，于是主轴转为慢进给，并带着拉杆1及工作进给档铁5同时慢进。

4）工作进给。

党慢进到工作进给档铁5顶在死档铁10上，档铁5不在前进。

但由于拉杆1被主轴带着继续前进，于是档铁5在拉杆上滑动，同时向前档铁3将离开慢进给档铁4，使SQ2松开，YV2断电。

主轴转为正常工作进给速度加工（第一进给）。

5）快速排屑。

由时间继电器KT控制工作进给时间，有它发出信号，使YV1、YV3断电，同时接通YV4，使主轴快退排屑，在主轴带动下，拉杆1及档铁5一起后退。

6）再次快速进给。

当快退到档铁3压下原位开关SQ1时，YV4断电，并使YV1

再次得电，主轴快进，但由于第一次工进时，已使档铁5在拉杆1上后移一段距离（正好等于钻孔深度），所以慢进档铁4离开档铁3，SQ2不会受压，因而快进不会转为慢进，而是一直快进到档铁5顶在死档铁10上。

7）重复进给。

档铁5再次压下SQ3，YV3又得电，转为工进，（从上次钻孔深度处开始），有时间继电器控制进给时间，后又转为快退排屑，如此多次循环。

8）慢进给钻出。

每工进一次，档铁5就在拉杆1上后移一段距离，经多次重复，使档铁5逐渐向终点档铁6靠拢，然后由终点档铁6凸块拔转档铁4，使SQ2受压，主轴慢进给钻出，到达终点，并推动杠杆9，放开高位档铁8，并压下SQ4使YV1断电，YV4得电，主轴快退。

9）复位。

档铁5后退一段距离，即被档铁8钩住，使其沿杆1向前滑动，直到档铁3通过SQ1（因SQ4受压，故压下SQ1不起作用），并顶开档铁8，从而放开档铁5和SQ4，档铁8由杠杆9顶住，原位档铁2压下SQ1，YV4断电，主轴停止后退，恢复原位。

在加工过程中，若出现故障，可按停止按钮，使主轴停止进给，然后再按动力头的复位推杆11，拨动终点复位档铁8，使SQ4受压发出快退复位指令，从而恢复到最初状态。

主轴电动机容量为1.5kw，电磁阀采用直流24V电源。

液压泵点机容量为3kw，由电磁阀（YV1——YV4）控制。

二、总体方案选择说明

1、总体方案说明

①M1为液压泵电动机，并且只有当液压泵启动后（即油压达到工作要求时），按下开工按钮，主轴电机才开始动作；

②M2主轴电动机，动力头的快进、工进及快退均由液压油缸驱动，并用挡铁方法实现位置控制；

③动力头电动机的停车采用能耗制动，以保证准确定位；

④制动时间可根据工艺要求设定并由定时器自动控制；

⑤采用带指示灯的控制按钮并设计关键动作指示灯，以显示设备运行状态，此外，设计了一套局部照明装置；

⑥主电路及控制电路采用熔断器实现短路保护，采用热继电器实现过热保护；

⑦液压（电磁阀）控制电路可进行半自动循环，同时又可对各个工步单独点动控制；

⑧电气控制箱置于专门的操作室，电器板与控制板之间，以及电控箱和执行系统之间的连接，采用接线板进出线方式；

2、控制方式选择

继电器—接触器控制方式或PLC控制方式均适合本装置的控制需要，前者成本低，但硬件线路较复杂，控制箱体积大，程序选择不方便；

后者线路简单，程序预选方便，但成本较高。

综合各方面考虑，选择继电器—接触器控制方式。

三、电气原理图设计

1、主电路设计

（1）电机的保护装置

①短路电流的保护装置：

短路保护的作用在于防止电动机突然流过短路电流而引起电动机绕组，导线绝缘及机械上的严重损坏，或防止电源损坏。

常用的短路保护元件有熔断器（FU）、过电流继电器（KA）及自动开关。

②长期过载保护装置：

所谓的长期过载是指电动机带有比额定负载稍微高一点（（115%-125%））的伏在长期运行，这样会使电动机等电气设备发热而导致问得升高，甚至会超过设备允许的升温使电动机等电气设备的绝缘层损坏，所以必须给予保护。

目前使用最多的长期过载保护装置是热继电器（FR）。

③零励磁保护。

直流电动机中使用，本文使用的是三相异步交流电机。

所以不作详细解释。

（2）气动控制原理

在电机控制中，为了防止突然断电后，有来电，保证电动机不处于开启状态，为了安全电机必须复位为断开状态，因此在电机控制的接线中通常用一个接触起来控制电机的启动与停止。

通常接触器的常开触关与并联从而起到自锁（本电气设计过程中正反转故不需自锁）。

并保持电机一直处于接通状态。

①由接触器KM1，KM2，KM3分别控制液压泵电动机、主电动机的运转、获得直流电源。

②由熔断器FU1,FU2,FU3,FU4实现短路保护,由热继电器FR1,FR2实现过载保护。

③由空气开关QF作为电源控制。

④为保证准确停位,并考虑前进与后退运动均由同一型号电动机M2拖动,故停时可采用一直流电源实现能耗制动,直流电源可采用低压交流电源经单相桥式整流得到，能耗制动由接触器KM3控制。

图3.1深孔钻主回路设计图

2、控制电路的设计

（1）控制电源的设计

控制电源采用110v交流电压、照明灯采用24v电压、指示灯采用6v电压。

（2）电机控制电路的设计：

电机的制动及其原理

由于动力头为单向运转，停车采用能耗制动，所以异步电动机进行能耗制动时，首先定子绕组从三相交流电源断开，接着立即将一低压直流通入定在绕组直流中通过定制绕组后，在电动机内建立一个固定不变的磁场，由于转子在运动系统储存的机械能作用下继续旋转，转载到体内就产生感应电动势和电流，该电流与恒定磁场相互作用产生作用方向与转子实际旋转方向相反的制动转矩。

在它的作用下，电动机转速下迅速下降，此时运动系统存储的机械能被电动机转换成电能后小号在转子电路的电阻中。

①油泵运转情况由KM1控制，并且使用最基本的“启—保—停”的控制电路；

过载保护由FR长臂出头串在油泵控制回路中实现；

油泵电机的开关分别为SB1和SB2。

②动力头电动机的运转由一个接触器KM2控制，其中能耗制动过程由KM3控制，制动时间由时间继电器KT1来确定；

过载保护由FR2常闭触头串在动力头及能耗控制回路中实现，SB3为启动按钮，SB4为停止按钮；

为避免动力头长期工作，用SB5实现点动控制，对动力头工作状态进行调整。

图3.2电机控制图设计

（3）电磁阀控制电路的设计：

由于电磁阀无自锁功能，故引入中间继电器，通过KA1、KA2、KA3、KA4中间继电器分别控制快进、慢进/慢进钻出、一工进/二工进、快退/快退复位，避免用一个或多个电磁阀控制其快进、慢进/慢进钻出、一工进/二工进、快退/快退复位；

同时也能更方便的实现点动控制。

其动作表如下表所示：

YV1

YV2

YV3

YV4

中间继电器

快进

+

KA1

慢进/慢进钻出

KA2

一工进/二工进

KA3

快退/快退复位

KA4

表3.1电磁阀控制逻辑状态表

1）根据切削工艺要求，动力头的前进运动和后退运动能够进行半自动循环控制,其控制过程如下：

①原位，原位时挡圈2压着原位行程开关SQ1。

②快速进给。

当发出启动信号，电磁阀YV1通电。

③慢进给，当快进给到慢进给档铁4压下SQ2，导致电磁阀YV2通电，与此同时，工作进给档铁5也压下SQ3，使YV3通电，这样YV1、YV2、YV3均得电。

④工作进给，SQ2松开，YV2断电。

⑤快速排屑，由时间继电器KT控制工作进给时间，有它发出信号，使YV1、YV3断电，同时接通YV4

⑥再次快速进给，当快退到档铁3压下原位开关SQ1时，YV4断电，并使YV1再次得电，SQ2不会受压

⑦重复进给。

档铁5再次压下SQ3，YV3又得电，有时间继电器控制进给时间，后又转为快退排屑，如此多次循环。

⑧慢进给钻出，使SQ2受压，到达终点，并压下SQ4使YV1断电，YV4得电，主轴快退。

⑨复位，因SQ4受压，故压下SQ1不起作用，过后SQ4放开，压下SQ1，YV4断电，主轴停止后退，恢复原位。

2）因设备调整需要，快进、慢进、工进及退位/复位操作环节既

可实现半自动循环，又可实现单独的点动控制，用SB4,SB5,SB6,SB7分别对其完成进行点动动控制。

3）由FU4对控制电路进行短路保护。

4）控制线路逻辑表达式推理：

Y=（开启条件*限制条件+保持）*关闭条件，由逻辑状态表及分析结果可得：

KA1=

KA2=

KA3=

KA4=

YV1=KA1+KA2+KA3

YV2=KA2

YV3=KA2+KA3

YV4=KA4

由以上逻辑表达式课的如下图所示电路图：

图3.3中间继电器控制电路设计

图3.4电磁阀控制电路设计

3、辅助电路设计

根据设计要求，设计出局部照明与信号灯指示电路，其中EL为照明灯，HL1-HL4为液压系统运动状态指示（信号）灯。

图3.5局部照明与信号灯指示回路设计图

4、深孔钻电气原理图（见图3.6深孔钻电气原理图）

四、元器件选型

1、电动机的选型（2台）

选择依据：

（1）由液压组合机床对电机起动转矩高而起动电流小及需要小范围调速、铁屑飞溅多、灰尘多、而性能要求不很严故选YR系列异步电动机。

（2）由任务书要求主轴电机功率均为1.5kw，液压系统的油泵电机为3kw。

（3）用于钻床。

综合可选如下电动机：

（查《机床电器控制》第61页）

表4.1

名称

符号

型号

额定功率

（kw）

满载时

堵转电流

堵转转矩

最大转矩

电流

（A）

转数

（r/min）

效率

（%）

功率因素

额定电流

额定转矩

液压泵电动机

M1

Y100L2-4

3

I1=6.8

1420

82.5

0.81

7.0

2.2

主轴电动机

M2

Y90L-4

1.5

I2=3.7

1400

79

0.79

6.5

2、电器元件的选择

①空气开关（1个）

作用：

空气开关主要起短路保护和过载保护两个作用。

也就是按合理选择工作电流，空气开关大小应该是总容量的1.2倍左右空气开关太大时相应的保护效果要降低的。

IN=[（1.5-2.5）*I1+I2]*1.2=20.76

经查手册选（《电器控制系统设计》第64页）：

空开DZ20Y—400短路通断能力30A、额定电压380V、额定电流400A机械寿命5000电气寿命1000

②熔断器：

（7个）

熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。

熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，起短