完整word版平面磨床机电传动课程设计共31页.docx

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完整word版平面磨床机电传动课程设计共31页

1.课题概述和设计要求……………………………………………1

1.1设备机械部分运动要求……………………………………….2

1.2设备电气控制要求及技术要求………………………………2

2.电气控制原理图的设计………………………………………..3

2.1主电路的设计………………………………………………..3

2.1.1总开关及保护……………………………………………4

2.1.2液压泵电动机M1的主电路…………………………….4

2.1.3砂轮电动机M2的主电路……………………………….4

2.1.4冷却泵泵电动机M3的主电路………………………….4

2.1.5砂轮升降电动机M4的主电路………………………….5

2.2控制电路的设计…………………………………………………5

2.2.1液压泵电动机M1的控制电路………………………….7

2.2.2砂轮电动机M2和冷却泵电动机M3的控制电路………8

2.2.3砂轮升降电动机M4的控制电路……………………….9

2.2.4电磁吸盘的控制电路……………………………………10

3.电气元器件的计算及选择………………………………………13

3.1电动机的计算及选择………………………………………………13

3.1.1电动机的参数…………………………………………………13

3.1.2电动机其他参数的选择………………………………………13

3.1.3电动机型号确定………………………………………………13

3.1.4电动机的控制方案……………………………………………15

3.2电源开关的选择……………………………………………………16

3.3继电器的选择………………………………………………………16

3.3.1热继电器FR1的选择…………………………………………16

3.3.2热继电器FR2的选择…………………………………………16

3.3.3热继电器FR3的选择…………………………………………17

3.3.4欠压继电器的选择……………………………………………17

3.4接触器的选择………………………………………………………17

3.4.1接触器KM1的选择……………………………………………17

3.4.2接触器KM2的选择……………………………………………17

3.4.3接触器KM3的选择……………………………………………18

3.4.4接触器KM4的选择……………………………………………18

3.4.5接触器KM5的选择……………………………………………18

3.4.6接触器KM6的选择……………………………………………19

3.5熔断器的选择………………………………………………………19

3.5.1熔断器FU1的选择……………………………………………19

3.5.2熔断器FU2的选择……………………………………………19

3.5.3熔断器FU3的选择……………………………………………19

3.5.4熔断器FU4的选择……………………………………………20

3.6按钮的选择…………………………………………………………20

3.6.1按钮SB1～SB9的选择……………………………………….20

3.7照明灯开关QS2的选择……………………………………………21

3.8硅整流器UR的选择……………………………………………….21

3.9电磁吸盘YH的选择……………………………………………….21

3.10整流变压器TR的选择…………………………………………….21

3.11照明变压器TC的选择…………………………………………….22

3.12插头插座的选择………………………………………………….22

3.12.1电磁吸盘插头插座XS1的选择………………………………22

3.12.2冷却泵电动机插头插座XS2的选择…………………………22

3.13保护用电阻R、电容C的选择…………………………………….22

3.14指示灯的选择…………………………………………………….23

3.14.1电源指示灯HL的选择………………………………………23

3.14.2电动机、电磁吸盘工作指示灯HL1-HL4的选择……………23

3.15照明灯EL的选择…………………………………………………23

5.电器元件明细表………………………………………………….24

结论………………………………………………………………….25

参考文献……………………………………………………………..26

1、课程概述和设计要求

在各种金属切削机床中，磨床占有一定的比重，应用范围最为广泛。

磨床是利用砂轮的周边或端面对工件的外圆、内孔、端面、平面、螺纹及球面等进行磨削加工的一种精密加工机床。

磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。

磨床能作高精度，表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。

磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类，主要类型有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床等。

平面磨床的工件一般是紧夹在工作台上，或靠电磁吸力固定在电磁工作台上，然后用砂轮的周边或端面磨削工件的平面磨床。

平面磨床的结构由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱等部分组成。

在箱形床身中装有液压传动装置，以使矩形工作台在床身导轨上通过液压油推动活塞杆作往复运动（纵向）。

而工作台往复运动的换向是通过撞块碰撞床身上的换向手柄来改变油路实现的。

工作台往复运动的行程长度可通过调节装在工作台正面槽中的撞块8的位置来改变。

工作台的表面是T形槽，用来安装电磁吸盘以吸持工件或直接安装大型工件。

在床身上固定有立柱，沿立柱的导轨上装有滑座，滑座可在立柱导轨上作上下移动，并可由垂直进刀手轮操纵。

砂轮箱能沿滑座水平导轨作横向移动，可由纵向移动手轮操作，也可由液压传动作连续或间断移动，连续移动用于调节砂轮位置或整修砂轮，间断移动用于进给。

平面磨床的运动形式：

主运动是砂轮的旋转运动。

进给运动有垂直进给，即滑座在立柱上上的上下运动；横向进给，即砂轮箱在滑座上的水平运动；纵向进给，即工作台沿床身的往复运动。

工作台没完成一次往复运动时，砂轮箱便作一次间断性的横向进给，当加工完整个平面后，砂轮箱作一次间断性的垂直进给。

辅助运动是指砂轮箱在滑座上水平导轨上作快速横向移动，滑座在立柱上的垂直导轨上作快速垂直移动。

1.1设备机械部分运动要求

磨床的工作台移动和砂轮进给由液压泵电动机驱动液压系统，经手动或自动来实现。

砂轮单方向旋转，可快速升降。

被加工零件由电磁吸盘吸合在工作台上。

1.2设备电气控制要求及技术要求

（1）液压泵电动机M1、砂轮电动机M2和冷却泵电动机M3只要求单向旋转；

（2）砂轮升降电动机M4要求能正反转；

（3）冷却电动机M3应在砂轮电动机M2启动才允许启动运转；

（4）控制路线要有必要的保护环节；

（5）电磁吸盘应有去磁控制；

（6）要用必要的指示灯及照明灯。

电机参数：

液压泵电动机M1：

1.1KW380V1410r/min

砂轮电动机M2：

3KW380V2860r/min

冷却泵电动机M3：

0.15380V2790r/min

砂轮升降电动机M4：

0.75KW380V1410r/min

2电气控制线路图的设计

2.1主电路的设计

图2-1主电路电气原理图

主电路共有四台电动机。

其中M1［2］为液压泵电动机，实现工作台的往复运动，由接触器KM1的主触点控制，单向旋转。

M2［3］为砂轮电动机，带动砂轮转动来完成磨削加工工作。

M3［4］为冷却泵电动机，M2和M3同由接触器KM2的主触点控制，单向旋转，冷却泵电动机M3只有在砂轮电动机M2启动后才能运转。

由于冷却泵电动机和机床床身是分开的，因此通过插头插座XS2接通电源。

M4［5］为砂轮升降电动机，用于在磨削过程中调整砂轮与工件之间的位置，由接触器KM3、KM4的主触点控制，双向旋转。

M1、M2、M3是长期工作，因此装有FR1、FR2、FR3分别对其进行过载保护；M4是短期工作的，不设过载保护。

熔断器FU1作整个控制电路的短路保护。

2.1.1总开关及保护

电源开关及保护位于1区，其中QS1为机床控制线路的电源总开关，熔断器FU1为机床控制线路的总短路保护。

2.1.2液压泵电动机M1的主电路

液压泵电动机M1主电路位于2区，能实现工作台的往复运动，由接触器KM1的主触点控制，单向旋转。

M1长期工作，因此装有FR1对其进行过载保护，熔断器FU1作整个控制电路的短路保护。

2.1.3砂轮电动机M2的主电路

砂轮电动机M2主电路位于3区，能带动砂轮旋转来完成磨削加工工作，由接触器KM2的主触点控制，单向旋转。

M2长期工作，因此装有FR2对其进行过载保护，熔断器FU1作整个控制电路的短路保护。

2.1.4冷却泵电动机M3的主电路

冷却泵电动机M3主电路位于4区，能完成工件的冷却工作，M2和M3同由接触器KM2的主触点控制，单向旋转，冷却泵电动机M3只有在砂轮电动机M2启动后才能运转。

由于冷却泵电动机M3和机床床身是分开的，因此通过插头插座XS2接通电源。

M3长期工作，因此装有FR3对其进行过载保护，熔断器FU1作整个控制电路的短路保护。

2.1.5砂轮升降电动机M4的主电路

砂轮升降电动机M4主电路位于5区，能实现磨削过程中调整砂轮与工件之间的位置，由接触器KM3、KM4的主触点控制，双向旋转。

M4短期工作，不设过载保护，熔断器FU1作整个控制电路的短路保护。

2.2控制电路的设计

图2-2控制电路原理图

根据电动机M1-M3主电路控制电器主触点的文字符号KM1、KM2，在图区6-9可找到接触点KM1、KM2线圈电路，由此可得到M1-M3得控制电路如图2所示。

图中有动合触点KV（4-2）［7］，由图区14可知，触点KV（4-2）为欠电压继电器KV［14］的动合触点。

根据电动机M4主电路控制元件主触点的文字符号KM3、KM4，在图区10、11可找到接触器KM3、KM4线圈电路，由此可得M4的控制电路。

电磁吸盘用于固定加工工件。

根据电磁吸盘文字符号YH，在图区14、15找到电磁吸盘电路，并可看出它由接触器KM5、KM6控制，在图区12、13可找到KM5、KM6线圈电路，由此可得电磁吸盘的控制电路控制电路如图6所示。

电磁吸盘是利用线圈通电时产生磁场的特性吸牢铁磁性材料工件的一种工具。

由图4和图6可看出，M1-M3控制电路和电磁吸盘控制电路通过欠电压继电器KV进行联系。

当电源电压过低使电磁吸盘吸力不足或吸力消失时，会导致加工过程中工件飞离吸盘而发生人身和设备事故，因此吸盘线圈两端并联欠电压继电器KV，做电磁吸盘的欠电压保护。

当电源电压过低时，KV不吸合，串接在KM1、KM2线圈控制电路的动合触点KV（4-2）断开，切断KM1、KM2线圈电路，使砂轮电动机M2和液压电动机M1停止工作，确保安全生产。

2.2.1液压泵电动机M1的控制电路

和尚总开关QS1，整流变压器TR[14、15]的副边绕组输出127V交流电压，经桥式整流器UR[14、15]整流得到直流电压，使电压继电器KV[14]得电吸合，其动合触点KV（4-2）[7]闭合，使液压泵电动机M1和砂轮电动机M2的控制电路具有得点的前提条件，为启动电动机做好准备。

如果KV不能可靠动作，则个电动机均无法运行。

由于平面磨穿的工件靠直流电磁吸盘的吸力将工件吸牢在工作台上，因此只有具备可靠的直流电压后，才允许启动砂轮和液压系统，以保证安全。

液压泵电动机M1由KM1控制，SB1是停止按钮，SB2是启动按钮。

当欠压继电器KV吸合后，其动合触点KV[7]闭合，为KM1、KM2得电提供通路：

在运转过程中，若M1过载，则热继电器FR1的动断触点FR1断开，使KM1失电释放主触点断开M1停转，起到过载保护作用。

2.2.2砂轮电动机M2和冷却泵电动机M3的控制电路

砂轮电动机M2和冷却泵电动机M3由KM2控制，SB3是停止按钮，SB4是启动按钮。

由于冷却电动机M3通过连接器XS1与M2联动控制，因此M3和M2同时启动运转。

若不需要冷却时，可将插头拔出。

2.2.3砂轮升降电动机M4的控制电路

砂轮升降电动机只有在调整工件和砂轮位置时才使用，因此用点动控制。

砂轮升降电动机M4由KM3、KM4控制正、反转，SB5为上升按钮，SB6为下降按钮。

当按下点动按钮SB5（或SB6）时，接触器KM3（或KM4）得电吸合，电动机M4启动正传（或反转），砂轮上升（或下降）。

砂轮达到所需位置时，松开SB5（或SB6），KM3（或KM4）失电释放，M4停转，砂轮停止上升（或下降）。

为了防止电动机M4的正、反转电路同时被接通，在KM3、KM4的对方电路中串KM4、KM3的动断触点进行连锁控制。

2.2.4电磁吸盘的控制电路

电磁吸盘又称为电磁工作台，也是安装工件的一种夹具，具有加紧迅速、不损伤工件且一次能吸牢若干个工件，工作效率高，加工精度高等优点。

但它的加紧程度不可调整，电磁吸盘要用直流电源，且不能用于加工非磁性材料的工件。

电磁吸盘控制电路由整流电路、控制电路和保护电路等组成。

整流电路由整流变压器TR、单向桥式整流器UR组成，供给110V直流电源，控制电路由按钮SB7、SB8、SB9和接触器KM5、KM6组成。

1充磁过程。

电磁吸盘的充磁由接触器KM5控制，SB8充磁按钮，SB7为充磁停止按钮。

2去磁过程。

磨削加工完毕，在取下加工好的工件时，先按下SB7，切断电磁吸盘YH上的直流电源。

由于吸盘和工件都有剩磁，因此需对吸盘和工件进行去磁。

去磁操作由KM6控制，给吸盘线圈通以一个反向电流，SB9为去磁按钮。

为防止反向磁化，采用点动控制。

3保护装置。

保护装置由放电电阻R和电容C以及欠压继电器KV组成。

电阻R和电容C的作用是：

电磁吸盘是一个大电感，在充磁吸牢工件时，存储了大量磁场能量。

当它脱离电源时的一瞬间，吸盘YH的两端产生较大自感电动势，会使线圈和其他电气元性损坏，因此用电阻和电容组成放回电路。

利用电容C两端的电压不能突变的特点，使电磁吸盘线圈两端电压变化趋于缓慢，利用电阻R消耗电磁能量。

如果参数得当，此时R-L-C电路可以组成一个衰减振荡电路，对去磁是十分有利的。

欠压继电器KV的作用是：

在加工过程中，若电源电压不足，则电磁吸盘将不能吸牢工件，导致工件被砂轮打出，造成严重事故。

因此，在电路中设置了欠电压继电器KV，将其线圈并联在直流电源上，其动合触点KV[7]串联在液压泵电动机和砂轮电动机的控制电路中，若电磁吸盘不能吸牢工件，KV就会释放，使液压泵电动机和砂轮电动机停转，保证了安全。

图2-3电动机M1-M3的控制电路

图2-4M4的控制电路

图2-5电磁吸盘的控制电路

3电气元器件的计算及选择

3.1电动机的计算及选择

3.1.1电动机的参数

液压泵电动机M1：

1.1KW380V1410r/min

砂轮电动机M2：

3KW380V2860r/min

冷却泵电动机M3：

0.15KW380V2790r/min

砂轮升降电动机M4：

0.75KW380V1410r/min

3.1.2电动机其他参数的选择

由于要求电动机直接启动，，因此采用鼠笼式异步电动机，可以满足要求。

鼠笼式异步电动机额定电压有两种：

220/380V，50/60HZ。

一般磨床应用的电压为380V，50HZ。

这些电动机均均安装在机床上防止从任何方向飞来的水滴和其他物体侵入。

3.1.3电动机型号确定

（1）液压泵电动机：

由液压泵电动机M1的参数：

1.1KW380V1410r/min查《实用机械电气技术手册》（山东科学技术出版社）P300表11-10，得

型号：

Y802-2额定功率：

P=1.1kw转速：

n=2830r/min

额定电流：

I=2.5A效率：

77%功率因数：

0.86Ist/IN=7

Tst/TN=2.2

（2）砂轮电动机：

由砂轮电动机M2的参数：

3KW380V2860r/min查《实用机械电气技术手册》（山东科学技术出版社）P300表11-10，得

型号：

Y100L-2额定功率：

P=3kw转速：

n=2870r/min

额定电流：

I=6.4A效率：

82%功率因数：

0.87Ist/IN=7

Tst/TN=2.2

（3）冷却泵电动机：

由冷却泵电动机M3的参数：

0.15KW380V2790r/min查《实用机械电气技术手册》（山东科学技术出版社）P300表11-10，得

型号：

Y801-2额定功率：

P=0.15kw转速：

n=2830r/min

额定电流：

I=1.8A效率：

75%功率因数：

0.84Ist/IN=7

Tst/TN=2.2

（4）砂轮升降电动机：

由砂轮升降电动机M4的参数：

0.75KW380V1410r/min查《实用机械电气技术手册》（山东科学技术出版社）P300表11-10，得

型号：

Y801-2额定功率：

P=0.75kw转速：

n=1410r/min

额定电流：

I=1.8A效率：

75%功率因数：

0.84Ist/IN=7

Tst/TN=2.2

3.1.4电动机的控制方案

（1）液压泵电动机控制方案

根据IST/IN=7设电源总容量180kVA（教材书P67表5.1）；以及液压泵电动机功率1.1kw

当

时，电动机可以直接启动。

则

故主电动机可以直接启动。

液压泵电动机有必要的短路和过载保护。

（2）砂轮电动机的控制方案

根据IST/IN=7，设电源总容量180KVA（教材书P67表5.1）；砂轮电动机功率3kw。

故砂轮电动机可以直接启动。

电动机有必要的短路和过载保护。

（3）冷却泵电动机的控制方案

根据IST/IN=7，设电源总容量180KVA（教材书P67表5.1）；冷却泵电动机功率0.15kw。

故冷却泵电动机可以直接启动。

电动机有必要的短路和过载保护。

（4）砂轮升降电动机的控制方案

根据IST/IN=7，设电源总容量180KVA（教材书P67表5.1）；砂轮升降电动机功率0.75kw。

故砂轮升降电动机可以直接启动。

电动机有必要的短路保护。

3.2电源开关的选择

电源引入开关QS1，QS1的主要作为电源隔离开作用，并不是关夹直接起停电动机。

可按电动机额定电流来选，显然应根据四台电动机来选，中小型机床常采用组合开关。

根据I总=2.5+1.4+1.8+1.8=7.5A

选用HZ10-10/3三极开关，额定电流10A，额定电压380V（《实用机械电气技术手册》P162表6-13）

3.3继电器的选择

3.3.1热继电器FR1的选择

液压泵电动机M1的额定电流为2.5A，根据IR=（0.95～1.05）IN得（《电气控制工程实践技术》P67式（3.6）），IR=（0.95～1.05）×2.5=2.625A，所以依据此电流可选热继电器FR1的型号为JR14系列,额定电流为3.5A，电流调节范围为：

2.2～3.5A，工作时将额定电流调整为2.5A（《实用机械电气技术手册》P212表8-17）。

3.3.2热继电器FR2的选择

砂轮电动机M2的额定电流为1.4A，根据IR=（0.95～1.05）IN得（《电气控制工程实践技术》P67式（3.6）），IR=（0.95～1.05）×1.4=1.47A，所以依据此电流可选热继电器FR2的型号为JR14系列,额定电流为1.6A，电流调节范围为：

1～1.6A，工作时将额定电流调整为1.4A（《实用机械电气技术手册》P212表8-17）。

3.3.3热继电器FR3的选择

冷却泵电动机M3的额定电流为1.8A，根据IR=（0.95～1.05）IN得（《电气控制工程实践技术》P67式（3.6）），IR=（0.95～1.05）×1.8=1.89A，所以依据此电流可选热继电器FR3的型号为JR14系列,额定电流为2.4A，电流调节范围为：

1.5～2.4A，工作时将额定电流调整为1.8A（《实用机械电气技术手册》P212表8-17）。

3.3.4欠压继电器的选择

根据硅整流器可选型号为JT9规格为110V的欠压继电器，两个常开触点，两个常闭触点。

3.4接触器的选择

3.4.1接触器KM1的选择

液压泵电动机的PN=1.1KW，UN=380V。

根据IC≥Pd×103/KUN得（《电气控制工程实践技术》P62式（3-10）），IC≥1.1×103/1×380=2.89A。

对接触器KM1来说，控制电源为380V，需主触点三对，常开触电两对，常闭触点没有，根据上述情况选用CJ10-10型，电磁线圈电压为380V，主触头的额定电流为10A（《机电液设计手册》P680表47-29）。

3.4.2接触器KM2的选择

砂轮电动机的PN=3KW，根据IC≥Pd×103/KUN得（《电气控制工程实践技术》P62式（3-10）），IC≥3×103/1×380=7.89A。

对接触器KM2来说，控制电源为380V，需主触点三对，常开触电两对，常闭触点没有，根据上述情况选用CJ10-10型，电磁线圈电压为380V，主触头的额定电流为10A（《机电液设计手册》P680表47-29）。

3.4.3接触器KM3的选择

砂轮电动机的PN=0.75KW，根据IC≥Pd×103/KUN得（《电气控制工程实践技术》P62式（3-10）），IC≥0.75×103/1×380=1.97A。

对接触器KM3来说，控制电源为380V，需主触点三对，常开触电一对，常闭触点一对，根据上述情况选用CJ10-10型，电磁线圈电压为380V，主触头的额定电流为10A（《机电液设计手册》P680表47-29）。

3.4.4接触器KM4的选择

砂轮电动机的PN=0.75KW，根据IC≥Pd×103/KUN得（《电气控制工程实践技术》P62式（3-10）），IC≥0.75×103/1×380=1.97A。

对接触器KM3来说，控制电源为380V，需主触点三对，常开触电一对，常闭触点一对，根据上述情况选用CJ10-10型，电磁线圈电压为380V，主触头的额定电流为10A（《机电液设计手册》P680表47-29）。

3.4.5接触器KM5的选择

对接触器KM5来说，控制电源为110V，需主触点两对，常开触电两对，常闭触点一对，根据上述情况选用CJ10-10型，电磁线圈电压为380V，主触头的额定电流为10A（《机电液设计手册》P680表47-29）。

3.4.6接触器KM6的选择

对接触器KM6来说，控制电源为110V，需主触点两对，常开触电一对，常闭触点一对，根据上述情况选用CJ10-10型，电磁线圈电压为380V，主触头的额定电流为10A（《机电液设计手册》P680表47-29）。

3.5熔断器的选择

3.5.1熔断器FU1的选择

熔断器FU1为总电路的保护，保护三相异步电动机。

由公式：

IR≥（1.5～2.5）INmax+∑INd，得（《图解机械设备电气控制线路》P158－公式（6-2））

IR≥（1.5～2.5）×2.5+（1.4+1.8+1.8）=11.25A

故选RL1－15熔断器额定电流为15A，熔体额定电流等级15A。

3.5.2熔断器FU2的选择

熔断器FU2为照明灯电路的保护，保护照明灯。

由公式：

IR≥（1.5～2.5）IN，得（《图解机械设备电气控制线路》P158－公式（6-11））

IR≥（1.5～2.5）×0.56=1.4A

故选R