CWA卧式车床课程研究设计.docx
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CWA卧式车床课程研究设计
封面
作者：
PanHongliang
仅供个人学习
目录
第一章CW613A卧式车床简介及运动分析2
一、CW6136A卧式车床2
二、CW6136A卧式车床运动分析2
第二章控制方案设计3
一、设计要求3
二、主回路设计3
三、控制回路设计3
四、信号指示与照明电路6
五、控制电路电源7
六、电动机的选择7
第三章电器元件的选择9
一、元器件的选择9
（1）熔断器FU1、FU2的选择9
（2）接触器的选择9
（3）热继电器FR的选择11
（4）温度继电器FC11
（5）速度继电器KS11
（6）控制变压器TS11
（7）按钮（SB1-SB6）选择12
二、电器元器件明细表12
三、工作原理13
课程设计小结14
参考资料15
附录
第一章CW613A卧式车床简介及运动分析
一、CW6136A卧式车床
CW6136A型普通车床功率大，转速高，刚性好，适合于高速切削和强力切削。
因主电机采用了双速电动机，故调速性能好，调速范围更广。
CW6136A型卧式车床主要由2台电动机组成，即：
主轴电动机M1和冷却电动机M2。
CW6136A型普通车床电路。
机床电气控制板安装在机床前面左侧，带锁的电源总开关QF装在机床后面。
开动机床前，先用钥匙开启锁头，再按下绿色的按钮，此时电源接通，白色电源信号灯HL亮，机床即可启动。
摇臂钻床加工完毕，按下红色的按钮，即可切断电源，再反转钥匙，锁住锁头后，便无法启动机床。
二、CW6136A卧式车床运动分析
CW6136A型卧式车床电路。
机床电气控制板安装在机床前面左侧，带锁的电源总开关QS装在机床后面。
开动机床前，先用钥匙开启锁头，再按下绿色的按钮，此时电源接通，白色电源信号灯亮，机床即可启动。
车削加工中，为防止刀具和工件的温度过高，延长刀具使用寿命，提高加工质量，车床附有一台单方向旋转的冷却泵电动机M2。
CW6136A在进行车削加工时，因被加工的工件材料、形状、大小、性质及工艺要求不同，且使用的刀具也不同，所以要求切削速度也不同，这就要求主轴有较大的调速范围。
车床大多采用机械方法调速，变换主轴箱外的手柄位置，可改变主轴的转速。
主电路中共有两台电动机。
其中主轴电动机M1是一台双速电动机，为普通车床的主拖动电动机，它带动主轴旋转及工作进给。
接触器KMl、KM2、KM3、KM4控制主轴电动机的四种运行状态，即低速正转、低速反转、高速正转、高速反转。
当接触器KMl和KM4闭合时，主轴电动机M1处于低速正转运行状态；当接触器KM2和KM4闭合时，主轴电动机M1处于低速反转状态；当接触器KM2和KM3闭合时，主轴电动机M1处于高速正转状态；当接触器KM2、KM4闭合时，主轴电动机M1处于高速反转状态。
主轴电动机M1的过载保护和短路保护由电源引入开关QF承担。
在主轴电动机M1内设有温度继电器ST，以便当电动机启动频繁或电流增大、电动机温度升高时及时切断电源。
冷却泵电动机M2由于功率小，故采用了中间继电器KAl控制其电源的通断。
热继电器FR为它的过载保护，熔断器FUl为它的短路保护。
三相电源由自动空气开关QF引入，按下自动空气开关QF上的绿色按钮，接通机床电源，接下红色按钮，断开机床电源。
第二章控制方案设计
一、设计要求
1）M1有正反转功能
2）M1为双速电机，可实现反接制
3）M2为单向运转，采用星-三角启动
4）机床要有照明灯，照明电路电压为24V
5）机床具有操作指示，指示灯电路电压为6V
6）M1温度不能超过95度
7）整个机床要有短路保护、M1要有过载保护
二、主回路设计
主电路中共有两台电动机。
其中主轴电动机M1是一台双速电动机，为普通车床的主拖动电动机，它带动主轴旋转及工作进给。
控制主轴电动机的四种运行状态，即低速正转、低速反转、高速正转、高速反转。
机床的三相电源由电源引入开关QS引入。
主电机M1具有过载保护，由热继电器FR来实现，它的短路保护可以由机床的前一级配电箱中的熔断器充任。
熔断器冷却泵电动机M2的过载保护装置，主电机M1与冷却泵电动机M2共同设有短路保护——熔断器FU。
在主轴电动机M1内设有温度继电器ST，以便当电动机启动频繁或电流增大、电动机温度升高时及时切断电源，起到保护主轴电动机M1的作用。
三、控制回路设计
考虑到操作方便，主电动机M1可在床头操作板上和刀架托板上分别设起停和停止按钮SB1、SB2、SB3进行操纵，主电动机的高低速转动由SB3、SB4按钮开关来选择控制。
冷却泵电动机由SB1、SB6进行起停操作，装在车床床头的操作板上。
控制电路中，为紧急停止按钮。
根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KML、KMH、KH控制电动机M1四种运行状态，即低速正转、低速反转、高速正转、高速反转,冷却泵电动机M2主要由接触器KM3、KM4、KM5来控制,如图1所示。
图1主回路线路
当接触器KM1和KML闭合时，主轴电动机M1处于低速正转运行状态；当接触器KM2和KML闭合时，主轴电动机M1处于低速反转状态；当接触器KM1和KM、KMH闭合时，主轴电动机M1处于高速正转状态；当接触器和KM、KMH闭合时，主轴电动机M1处于高速反转状态。
用接触器KM1控制电动机M1的正转，用接触器KM2控制电动机M1的反转，KML控制主电动机的低速运动，和KMH控制主电动机的高速运动。
主电机正反转控制电路：
如图2所示：
图2正反转线路
闭合SB2，线圈KM1通电，KM1辅助触点闭合形成自锁，但是KM1和KM2形成互锁，所以可以控制正反转，速度继电器KS2接通瞬间自锁。
闭合SB3与闭合SB2同理。
高低速的选择控制电路：
图3高低速线路
在闭合SB2或者闭合SB3前提下，闭合SB4，KML闭合自锁，由于KML和KMH互锁。
所以此时电动机低速运转。
闭合SB5与SB4同理。
冷却泵电动机的控制电路：
图4冷却泵控制电路
SB1是冷却泵M2的总开关，闭合SB6，线圈KM3得电自锁，KM4线圈得电，长闭断开。
时间继电器KT得电开始计时，计时时间到，KT长闭断开，长开闭合，KM4失电，KM5线圈得电自锁。
形成对冷却泵的控制。
四、信号指示与照明电路
可设电源指示HL2（绿色），在电源接通后立即发光显示，表示机床已经处于供电状态。
设指示灯HL1（红色）表示主电机是否运动，这两个指示灯可以由接触器KM1、KM2的动合和动断辅助触电进行切换通电显示，如图5所示。
设置照明灯EL安全照明（照明灯的电路电压为24V）。
图5指示灯线路
五、控制电路电源
考虑安全可靠及满足照明指示灯的要求，采用变压器供电，控制电路220V，照明电路24V,指示灯电压6V。
六、电动机的选择
电动机的选用原则：
（1）根据负载的启动特性及运行特性，选出最适合于这些特性的电动机，满足生产机械工作过程中的各种要求。
（2）选择具有与使用场所的环境相适应的防护方式及冷却方式的电动机，在结构上应能适合电动机所处 的环境条件。
（3）计算和确定合适的电动机容量。
通常设计制造的电动机，在75%-100%额定负载时，效率最高。
因此 应使设备需求的容量与被选电动机的容量差值最小，使电动机的功率被充分利用。
（4）选择可靠性高、便于维护的电动机。
（5）考虑到互换性，尽量选择标准电动机。
（6）为使整个系统高效率运行，要综合考虑电机的极数及电压等级。
本设计中根据CW6136A卧式车床的相关参数及工作要求，选用主电及冷却泵电动机如下：
P=35.5*（0.36）^1.54=7.36kw
电动机选择标准表
型号
额定
功率
额定
电流
转速
效率
功率
因数
堵转转矩
堵转电流
最大转矩
噪声
振动
速度
重量
额定转矩
额定电流
额定转矩
1级
2级
kW
A
r/min
%
COSФ
倍
倍
倍
dB（A）
mm/s
kg
同步转速1500r/min4级
Y80M1-4
0.55
1.5
1390
73.0
0.76
2.4
6.0
2.3
56
67
1.8
17
Y80M2-4
0.75
2
1390
74.5
0.76
2.3
6.0
2.3
56
67
1.8
17
Y90S-4
1.1
2.7
1400
78.0
0.78
2.3
6.5
2.3
61
67
1.8
25
Y90L-4
1.5
3.7
1400
79.0
0.79
2.3
6.5
2.3
62
67
1.8
26
Y100L1-4
2.2
5
1430
81.0
0.82
2.2
7.0
2.3
65
70
1.8
34
Y100L2-4
3
6.8
1430
82.5
0.81
2.2
7.0
2.3
65
70
1.8
35
Y112M-4
4
8.8
1440
84.5
0.82
2.2
7.0
2.3
68
74
1.8
47
Y132S-4
5.5
11.6
1440
85.5
0.84
2.2
7.0
2.3
70
78
1.8
68
Y132M-4
7.5
15.4
1440
87.0
0.85
2.2
7.0
2.3
71
78
1.8
79
Y160M-4
11
22.6
1460
88.0
0.84
2.2
7.0
2.3
75
82
1.8
122
Y160L-4
15
30.3
1460
88.5
0.85
2.2
7.0
2.3
77
82
1.8
142
Y180M-4
18.5
35.9
1470
91.0
0.86
2.0
7.0
2.2
77
82
1.8
174
Y180L-4
22
42.5
1470
91.5
0.86
2.0
7.0
2.2
77
82
1.8
192
Y200L-4
30
56.8
1470
92.2
0.87
2.0
7.0
2.2
79
84
1.8
253
Y225S-4
37
70.4
1480
91.8
0.87
1.9
7.0
2.2
79
84
1.8
294
Y225M-4
45
84.2
1480
92.3
0.88
1.9
7.0
2.2
79
84
1.8
327
Y250M-4
55
103
1480
92.6
0.88
2.0
7.0
2.2
81
86
2.8
381
Y280S-4
75
140
1480
92.7
0.88
1.9
7.0
2.2
85
90
2.8
535
Y280M-4
90
164
1480
93.5
0.89
1.9
7.0
2.2
85
90
2.8
634
Y315S-4
110
201
1480
93.5
0.89
1.8
6.8
2.2
93
98
2.8
912
Y315M-4
132
240
1480
94.0
0.89
1.8
6.8
2.2
96
101
2.8
1048
Y315L1-4
160
289
1480
94.5
0.89
1.8
6.8
2.2
96
101
2.8
1105
Y315L2-4
200
361
1480
94.5
0.89
1.8
6.8
2.2
96
101
2.8
1260
Y355M1-4
220
407
1488
94.4
0.87
1.4
6.8
2.2
106
4.5
1690
Y355M3-4
250
461
1488
94.7
0.87
1.4
6.8
2.2
108
4.5
1800
Y355L2-4
280
515
1488
94.9
0.87
1.4
6.8
2.2
108
4.5
1945
Y355L3-4
315
578
1488
95.2
0.87
1.4
6.9
2.2
108
4.5
1985
所以M1实际选择11KW电动机
主电机M1：
Y160M-411kW380V30A1460r/min;
冷却泵电机M2：
JCB-220.15kW380V0.43A2790r/min;
第三章电器元件的选择
一、元器件的选择
（1）熔断器FU1、FU2的选择
选择熔断器，主要是选择熔断器的种类、额定电流、熔断器的额定电流等级和熔体的额定电流。
是对M1、M2两台电动机进行保护的熔断器。
熔体的电流为：
式中为熔体的额定电流，为电动机的额定电流，为容量最大的一台电动机的额定电流。
图6熔断器图形符号和文字符号
可以选用RL1-100型熔断器，配用80A的熔体。
可以选用RL1-15型熔断器，配用2A的熔体。
（2）接触器的选择
接触器用于带负载主电路的自动接通或切断。
分直流、交流两类，机床中应用最多的是交流接触器。
图7交流接触器图形符号和文字符号
选择接触器主要考虑一下技术数据：
1）电源种类：
交流、直流。
2）主触点额定电压、额定电流。
3）辅助触点的种类、数量及触点额定电流。
4）电磁线圈的电源种类，频率和额定电压。
5）额定操作频率，即允许的没小时接通的最多次数。
主触点额定电流，一般根据电动机容量Pd计算触点电流Ic，即
式中，K—经验常数，一般取1~1.4；
Pd—电动机功率（kW）；
Ud—电动机额定线电压（V）；
IC—接触器主触点电流（A）；
Uea—线路额定电压，接触器触点额定电压UC≥Uea。
主电机M1：
接触器KM1、KM2、KM、KML、KMH，根据主电动机M1的额定电流,控制回路电源220V，KM1需要主触点3对，动合触点3对，动断触点1对；KM2需要主触点3对，动合触点3对，动断触点1对；KML需要要主触点3对，动合触点1对，动断触点1对；KMH需要主触点3对，动合触点1对，动断触点1对；KM需要主触点3对。
根据上述情况，选用CJ0-40型接触器，电磁线圈电压为220V。
冷却泵：
由于M2电动机的额定电流较小，接触器KM3、KM4、KM5可选用CJ0-40交流接触器，线圈电压220V,触点电流5A，KM3需要主触点3对，动合触点1对；KM4需要主触点3对，动断触点1对；KM5需要主触点3对，动合触点1对，动断触点1对。
由于采用Y/启动，选用时间继电器控制。
其触点数量分别为：
动合触点1对，动断触点1对，型号为CJ0-40。
（3）热继电器FR的选择
热继电器用于电动机的过载保护。
热继电器的选择主要是根据电动机的额定电流来确定其型号和规格。
热继电元件的额定电流IRT应接近或者略大于电动机的额定电流Ied，即：
图8热继电器的图形和文字符号
热继电器的整定电流值是指热元件通过的电流超过此值的20%时，热继电器应当在20min内动作。
选用时整定电流应与电动机额定电流一致。
主电动机M1额定电流30A,热继电器应选用JR0-40型的，热元件的电流为40A,整定电流调节范围25~40A,工作时将额定电流调节为30A。
（4）温度继电器FC
根据设计要求中M1电机温度不超过95度，综合各方面考虑，可选用JUC-1M型温度继电器。
（5）速度继电器KS
速度继电器的选择主要考虑电动机的转速，由于电动机M1的转速1460r/min,所以可选择型号为JY1。
其在持续工作中可靠地工作在3000r/min以下，在电器轴转速为150r/min左右时，即能动作。
100r/min分以下触点恢复正常位置。
（6）控制变压器TS
变压器的最大负载是电动机M1、M2和照明灯同时工作，根据式子可得：
根据式子可得：
可知变压器的容量为68.4V考虑到照明灯等其它电路的容量，可以选用BK-100型变压器或BK-150型变压器，电压等级380V/220V-24V-6V，可以满足辅助回路中各种电压的需求。
（7）按钮（SB1-SB6）选择
按钮选择LA19-11系列应用于控制电路，电流大小5A左右，电压220V。
启动按钮绿色
停止按钮红色
所以选择：
LA19-11220V7个
二、电器元器件明细表
符号
名称
型号
规格
数量
三相异步电动机
Y160M-4
11KW380V1460r/min
1
冷却泵电动机
JCB-22
0.125kW380V2790r/min
1
交流接触器
CJ0-40
额定电流40A
220V
8
熔断器
RL1-100
380V100A
熔体80A
1
熔断器
RL1-15
380V15A
熔体2A
1
TC
控制变压器
BK100
100V.A380V/220V-24V-6V
1
按钮
LA19-11
红色5A
2
按钮
LA19-11
绿色5A
5
指示灯信号灯
ZSD-0
6V绿色1
白色1
2
照明灯
JZ24-40
电压24V
额定功率40W
1
时间继电器
7PR1040
220V动断、动合各1
1
FR
热继电器
JR0-40
额定电流40A，整定电流30A
1
速度继电器
JY1
380V2A100~3600r/min
1
FC
温度继电器
JUC-1M
95度
1
三、工作原理
主电动机M1的动作情况：
（1）低速正转
当按SB2下按钮，KM1线圈得电，KM1主触点闭合，然后按下SB4按钮，KML线圈得电，KML主触点闭合，低速正转起动。
（2）高速正转
当按下SB2按钮，KM1线圈得电，KM1主触点闭合，然后按下SB5按钮，KMH线圈得电，KM线圈得电，KMH主触点闭合，同时KM主触点闭合，高速正转起动。
（3）低速反转
当按下SB3按钮，KM2线圈得电，KM2主触点闭合，然后按下SB4按钮，KML线圈得电，KML主触点闭合，低速反转起动。
（4）高速反转
当按下SB3按钮，KM2线圈得电，KM2主触点闭合，然后按下SB5按钮，KMH线圈得电，KM线圈得电，KMH主触点闭合，同时KM主触点闭合，高速反转起动。
冷却泵M2的动作情况：
（1）当按下SB6按钮，KM3线圈得电，KM4线圈得电，KT线圈得电，KM3主触点闭合，KM4主触点闭合，Ts后，KT动合触点闭合，KM5线圈得电，KM5主触点闭合、自锁——Y/降压启动。
课程设计小结
通过对本门课程的学习，让我对用电气控制电路和电气控制在现实生活中的重要作用有了很深的了解。
课堂上老师讲解的知识在我们实训中得到了巩固和提高，通过这次的课程设计更是升华了我们平时学习中所获得的知识。
实习目的是通过理论联系实际，巩固所学的知识，提高处理实际问题的能力，为毕业设计的顺利进行做好充分的准备，我发现这项技术在我们以后的工作和学习中将起到很大的作用，将是我们步入社会后找工作的一点最基本的、最起码具备的技能，会让我们对电气控制在生产生活中的作用有更深的了解和瞭望！
下面是本人对这次实训的总结：
首先，在学习或工作中要有良好的学习能力，要有一套学习知识的系统，遇到问题自己能通过相关途径自行解决能力，善于去查找相关的资料。
因为在工作中遇到问题各种各样，并不是每一种情况都能把握。
其次，在这个时候要想把工作做好一定要有良好的学习能力，通过不断的学习从而掌握相应技术，来解决工来中遇到的每一个问题。
在掌握扎实的理论知识的同时加强实践，做到理论联系实际。
通过这次实训，把自己在课堂上学习的到理论知识运用到社会实践中去。
一方面巩固所学知识，提高处理、解决实际问题的能力。
最后，经过一个星期的研究、学习与查阅相关资料，按要求完成了老师下发的课题，最终在团队的合作下得出了自己的作品，总体感觉收获还是蛮大的。
参考资料：
[1]《机床电气控制技术》机械工业出版社第四版齐占庆王振臣主编
[2]《电工电子使用手册》电子工业出版社刘光源主编
[3]、陈远龄《机床电气自动控制》重庆大学出版社，1997
[4]、付家才主编电气控制工程实践技术北京：
化学工业出版社，2003
[5]、《实用机械电气技术手册》编委会.实用机械电气技术手册.济南：
三东科学技术出版社，1994
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