电气控制课程设计磨床 彭玖福讲解.docx
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电气控制课程设计磨床彭玖福讲解
电气控制技术课程设计
题目：
磨床的电气控制线路设计
院系：
机械与电子工程系
专业：
自动化
班级：
1130202
学号：
201130020214
学生姓名：
彭玖福
指导教师：
傅志坚
2013年12月30号
1、引言------------------------------------------------------------------------（3）
二、磨床的电气控制线路任务书------------------------------------------（4）
三、磨床的电气原理图设计-------------------------------------------------（5）
（1）砂轮电动机的设计及控制-------------------------------------------（5）
（2）冷却泵电动机的设计及控制----------------------------------------（5）
（3）液压泵电动机的设计及控制----------------------------------------（6）
（4）砂轮升降电动机的设计及控制-------------------------------------（7）
（5）电磁吸盘的设计及控制----------------------------------------------（7）（6）照明系统的设计及控制------------------------------------------------（8）
（7）电气原理图的总体设计----------------------------------------------（9）
四、磨床的电气原理图分析-----------------------------------------------（11）
（1）主电路的分析-----------------------------------------------------------（11）
（2）控制电路的分析--------------------------------------------------------（11）
（3）电磁吸盘控制电路的分析-------------------------------------------（12）
五、元件清单------------------------------------------------------------------（14）
六、磨床设计的体会小结---------------------------------------------------（15）
七、参考文献------------------------------------------------------------------（16）
一、引言
磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。
大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工。
磨床种类很多，可分为十余种：
外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、多用磨床、专用磨床等。
磨床是用砂轮周边或端面进行机械加工的精密机床。
它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，而且加工余量较其他加工方法小的多。
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，使得零件不经其他切削加工而直接磨削成成品。
随着高速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，在金属切削机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，磨床主要是由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱等部分主成。
1.床身：
其中有液压传动装置，以使矩形工作台做往复运动。
2.工作台：
表面是T型槽，用来安装电磁吸盘以吸持工件或直接安装大型工件。
3.电磁吸盘：
夹紧工件。
4.砂轮箱：
沿滑座水平导轨作横向运动。
5.滑座：
可在立柱导轨上作上下移动。
二、磨床的电气控制线路任务书
1.磨床主电路的控制要求
磨床对砂轮电动机、液压泵电动机和冷却液电动机只要求单向运转，而对砂轮升降电动机要求双向运转。
2.磨床控制电路的控制要求
1 为了保证安全生产，电磁吸盘与液压泵、砂轮、冷却泵三台电动机之间应有电器连锁装置，当电磁吸盘不工作或发生故障时，三台电动机均不能启动。
2 冷却泵电动机只有在砂轮电动机工作时才能够启动，并且工作状态可选。
3.电磁吸盘要求有充磁和去磁功能。
4.指示电路应能显示电源和液压泵、砂轮、砂轮升降三台电动机以及电磁吸盘的情况。
5.电路应设有必要的短路保护、过载保护和电器连锁保护
6.电路应设有局部照明电路。
3、磨床的电气原理图设计
1.砂轮电动机的设计
（1）根据砂轮电动机只需要单向转动，所以只需要一个接触器
（2）考虑到是连续工作制，所以需要热继电器做过载保护
（3）需要一启动按钮、停止按钮、刀开关及熔断器。
所以电路图如下图所示:
图1砂轮电动机电气原理图
2.冷却泵电动机的设计
（1）冷却泵的运作状态与砂轮电动机状态一样，可以和砂轮电动机共用控制电路。
（2）直接连在砂轮电动机热继电器之后。
如下图所示：
图2砂轮电动机及冷却泵电动机电气原理图
3.液压泵电动机的设计
（1）根据液压泵电动机只需要单向转动，所以只需要一个接触器；
（2）考虑到是连续工作制，所以需要热继电器做过载保护。
（3）需要一启动按钮、停止按钮、刀开关，及熔断器。
所以电路图如下图所示:
图3液压泵电动机电气原理图
4.砂轮升降电动机的设计
（1）砂轮升降电动机需要控制上升和下降，所以需要正反转控制，即需要两个接触器调换相位实现正反转;
（2）需要正转按钮SB1、反转按钮SB2、停止按钮、总开关QS及熔断器。
（3）考虑砂轮的升降为精确操作，所以这里采用了点动进行控制，不需要过载保护。
所以电路图如下图所示:
图4砂轮升降电动机的电气原理图
5.电磁吸盘的设计
（1）电磁吸盘需要用直流电源供电，所以要用整流电路把交流
电变成直流电；
（2）因为要控制电磁吸盘的两种状态，所以加上一充磁和去磁开关SA1；
（3）考虑到整流电路对电压的要求，这里采用变压器；
（4）因为当电磁吸盘不工作或发生故障时，三台电动机均不能启动，所以电磁吸盘与液压泵、砂轮、冷却泵三台电动机之间应有电器连锁装置，即采用欠电流继电器，当电磁吸盘不工作或任何一台电动机发生故障时，磨床能自动停车。
所以电路图如下图所示:
图5电磁吸盘电气原理图
6.照明系统的设计及控制
（1）因为电路需要局部照明装置，所以添加两个照明电路；
（2）考虑到工作安全，使用变压器是照明电压为安全电压36V。
所以电路图如下图所示:
图6照明系统电气原理图
7.电路的总体设计
我们用欠电流继电器的常开触电并在砂轮的启动开关，我们再加上砂轮升降电动机的电路，加上指示灯的电路，只要将控制相应电动机的接触器的常开触点与指示灯相串联，即可标识对应器件的工作状态，对此电路加上熔断器用作短路保护。
另外在电路中也加上局部照明电路，考虑到工作安全，使用变压器是照明电压为安全电压36V。
所以电路图如下图所示:
五、磨床的电气原理图工作原理
磨床共有四台电动机。
其中：
M1为砂轮电动机，带动砂轮转动；M2为冷却泵电动机，提供切削液；M3为液压泵电动机，带动液压是工作台运动；M4为砂轮升降电动机；
1．主电路
主电路共有四台电动机。
其中：
M1为砂轮电动机；M2为冷却泵电动机；M3为液压泵电动机；M4为砂轮升降电动机。
电动机M1和电动机M2同时由接触器KM1的主触点控制，而冷却泵电动机M2接在接触器KM1的主触点下方，实现同步启动、关断控制。
液压泵电动机M3由接触器KM2的主触点控制。
四台电动机共用熔断器FU1作短路保护，砂轮电动机M1和冷却泵电动机M2由热继电器FR1作长期过载保护。
液压泵电动机M3由热继电器FR2作长期过载保护。
2.控制电路
（1）砂轮电动机M1的控制
由控制按钮SB1、SB2和接触器KM1的线圈构成砂轮电动机M1单方向旋转起动、停止控制电路。
（2）液压泵电动机M3的控制
由控制按钮SB3、SB4和接触器KM2的线圈构成液压泵电动机M3单方向旋转的起动、停止控制电路。
两台电动机可以单独操作控制。
可以先一个转动一段时间后另一个再启动。
（3）连锁保护环节
为确保人身和设备的安全，当平面磨床在加工过程中出现电磁吸盘吸力不足、吸力消失和突然断电时，将不允许继续工作。
此时应在两台电动机M1、M3的控制电路中串入欠电流继电器KUC的动合触点，以达到欠磁连锁保护。
为了在电磁吸盘不工作时，仍然能控制电动机M1与M3的运行，可在控制电路中欠电流继电器FUC的动合触点两端并联主令开关SA1，在其处于去磁位置时，欠电流继电器KUC的动合触点接通。
热继电器FR1、FR2的动断触点串联在控制电路中，表明M1、M2、M3只要有一台电动机过载停车，其余电机也都停车。
3.电磁吸盘控制电路
电磁吸盘是一种用来固定被加工工件的夹具，与机械加紧装置相比较，具有加紧迅速、不损伤工件、工件发热可自由延伸以及能同时吸持多个小工件和加工精度高等优点。
但同时也存在夹紧力不如机械夹紧装置大、需要直流电源供电和不能吸持非磁性材料工件等缺点。
（1）电磁吸盘的工作原理：
线圈通电后产生的磁场，从而吸引金属材料工件，以完成对工
件的固定。
（2）电磁吸盘控制电路：
由图纸可知，电磁吸盘的控制电路有整
流装置、控制装置和保护装置三部分组成。
电磁吸盘YH的整流装置由整流变压器T2和桥式全波整流器
VC组成，输出110V直流电压给电磁吸盘YH供电。
电磁吸盘YH由主令开关SA1来控制。
SA1有三个位置：
充磁、
断电和去磁。
当主令开关SA1至于充磁位置时，SA1触点接通；当主令开关SA1置于去磁的位置时，SA1触点以及SA1触点接通；当主令开关SA1置于断电位置时，SA1时所有触点都断开。
（3）电路的工作原理：
1
当主令开关SA1置于充磁位置时，电磁吸盘YH获得110V直流电压，出电解铜正极，另一出点接通负极，欠电流继电器KUC的线圈用过X3插座与电磁吸盘YH串联。
若电磁吸盘电流足够大，则欠电流继电器KUC动作，其常开触点闭合，表明电磁吸盘的吸力足以将工件吸牢，这是才可以分别操作控制按钮SA1、SA2，从而起动砂轮电动机M1与液压电动机M3进行磨削加工。
当加工结束后，分别按下停止按钮SB2、SB4，则砂轮电动机M1和液压泵点攻击M3停车。
为了便于从电磁吸盘上去下工件，还需要对工件去磁，即将主令开关SA1扳至去磁位置。
2 当主令开关SA1置于去磁位置时，电磁吸盘YH中通入反方向电流，并在电路中串入可变电阻R2，用以限制并调节反向去磁电流的大小，达到既去磁又不至反向磁化的目的。
在去磁结束后，将主令开关SA1搬到断电位置，便可取下工件。
若工件对去磁严格要求，则在去下工件后，还要用交流去磁器进行处理。
（4）电磁吸盘保护环节：
电磁吸盘的欠电流保护，过电压保护，短路保护等。
电磁吸盘的
欠电压保护。
为了防止平面磨床在磨削过程中出现断电事故或电磁吸盘电流减小，致使电磁吸盘失去吸力或吸力减小，造成工件飞出，引起工件损坏或人身伤害事故。
因此在电磁吸盘线圈电路中串入欠电流继电器KUC作欠电流保护。
只有当电流电压符合设计要求，电磁吸盘具有足够的吸力时，欠电流继电器KUC的动合触头（3.4）才闭合，为起动砂轮电动机M1，冷却泵电动机M2，液压泵电动机M3，进行磨削加工作准备，否则不能开动磨床进行加工。
若在磨削加工过程中，电磁吸盘的线圈电流过小或消失，则欠电流继电器KUC将因此而释放，其动合触点（3.4）断开，接触器KM1，KM2线圈断电，电动机M1，M3立即停止旋转，避免事故发生。
电磁吸盘线圈的过电压保护。
由于电磁吸盘的线圈匝数多，电感大，在通电工作时储存有大量的磁场能。
所以，当电磁吸盘线圈断电时，再其线圈两端将产生高电压，易使线圈绝缘及其他电器设备损坏。
为此，因在电磁线圈两端设置放电回路，以吸收断开电源后它所释放出来的磁场能。
该机床在电磁吸盘的两端并联放电电阻R3。
电磁吸盘的短路保护。
在整流变压器T2的2次侧或整流装置抽出端装有熔断器FU5做短路保护。
此外在整流装置中还设有RC串联支路并联在T2的2次侧，用以吸收交流电路产生的过电压，以及在直流侧电路通断时在T2二次侧产生的浪涌电压，实现整流装置的过电压保护。
（5）照明电路：
由照明控制变压器T1将电压从380V将为36V，并由主令开关SA2控制照明灯EL。
在T1的一次侧装有熔断器FU4做短路保护。
五、元件清单
根据电气原理图中元件可以得到一下元件清单：
符号
名称及用途
符号
名称及用途
M1
砂轮电动机
SB6
砂轮升降电动机反转点动按钮
M2
冷却泵电动机
SA1
充磁及去磁开关
M3
液压泵电动机
SA2
照明开关
M4
砂轮升降电动机
SAL
闭锁开关
KM1
砂轮电动机接触器
T1-T3
控制变压器
KM2
液压泵电动机接触器
FU1-FU5
熔断器
KM3
砂轮升降电动机正转接触器
FR1
砂轮电动机过载保护热继电器
KM4
砂轮升降电动机反转接触器
FR2
液压泵电动机过载保护热继电器
KUC
欠电流继电器线圈
RC
吸收交流电的过压
SB1
砂轮电动机启动按钮
R2
限流电阻
SB2
砂轮电动机停止按钮
EL
照明电阻
SB3
液压泵电动机启动按钮
YH
电磁吸盘
SB4
液压本电动机停止按钮
X1-X3
插座
SB5
砂轮升降电动机正转点动按钮
VC
桥式全波整流器
6、体会小结
虽然在这次设计以前曾有过课程设计的经历，不过在这次课程设计中确实感到了很大的难度.首先，这次的课程设计是机电传动，以电为主。
其次，平时的学习中知识不够全面，例如，对变频器、电磁吸盘的了解很少，对它的工作原理、基本结构没有很深的认识，在设计中难免感到棘手。
再次，对一些基本控制功能的实现、电路的接法等不知如何下手。
正是由于在设计过程中的种种问题，也让我对自己学习的不足有了更进一步的认识。
首先，要认识到学习的最终目的是要学以至用，能够将学习到的知识真正运用到生产实际中，而不是仅仅应付考试，这样的话即使分数再高也只能是纸上谈兵。
其次，在科技日益发达的今天，各学科相互渗透，我们自动化专业的学生要想有所作为，有所创新，就应该对各学科都有深入的了解，如电气等方面。
第三，在学习过程中，我们要注重从实际动手中学习知识，而不仅仅是满足书本的知识，因为有许多问题只有在实际中才能发现，也只有在实际中才能更好的解决。
对于这次设计，我已经尽最大努力去做了，但由于知识有限，在设计过程中难免有各种错误甚至不会的地方，望老师指正，我将虚心学习，并努力改正。
7、参考文献
[1]王永华现代电气控制及PLC应用技术北京航空航天大学出版社
[2]王仁祥常用低压电器原理及其控制技术机械工业出版社
[3]吴晓君电气控制与可编程控制器应用北京中国建材工业出版社
[4]常晓玲电气控制系统与可编程控制器北京机械工业出版
图7磨床电气控制原理图
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