第6章电气控制在生产中的应用

1、常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 1第6章 电气控制在生产中的应用 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 2第第6 6章章 电气控制在生产中的应用电气控制在生产中的应用 本章通过分析典型机械设备的电气控制系统本章通过分析典型机械设备的电气控制系统,一方一方面进一步学习掌握电气控制电路的组成以及各种基本面进一步学习掌握电气控制电路的组成以及各种基本控制电路在具体的电气控制系统中的应用控制电路在具体的电气控制系统中的应用,同时学习同时学习掌握分析电气控制电路的方法掌握分析电气控制电路的方法,提高阅读电路图的能提高阅读电路图的能力力,为进行

2、电气控制系统的设计打下基础为进行电气控制系统的设计打下基础;另一方面通另一方面通过了解一些具有代表性的典型机械设备电气控制系统过了解一些具有代表性的典型机械设备电气控制系统及其工作原理及其工作原理,从而为实际工作中机械设备电气控制从而为实际工作中机械设备电气控制电路的分析、调试及维护作参考。电路的分析、调试及维护作参考。常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 3 进行设备电气控制系统分析时进行设备电气控制系统分析时,应注意如下几个相关方面应注意如下几个相关方面的内容的内容:1 机械设备概况调查机械设备概况调查 应了解被控设备的结构组成及工作原理、设备的传动系应了解被控

3、设备的结构组成及工作原理、设备的传动系统类型及驱动方式、主要技术性能及规格、运动要求。统类型及驱动方式、主要技术性能及规格、运动要求。2 电气设备及电气元件选用电气设备及电气元件选用 明确电动机作用、规格和型号以及工作控制要求明确电动机作用、规格和型号以及工作控制要求,了解所了解所用各种电器的工作原理、控制作用及功能。用各种电器的工作原理、控制作用及功能。3 机械设备与电气设备和电气元件的联接关系机械设备与电气设备和电气元件的联接关系 在了解被控设备和电气设备基本状况的基础上在了解被控设备和电气设备基本状况的基础上,还应确定还应确定两者之间的联接关系两者之间的联接关系,即信息采集传递和运动输出

4、的形式和方即信息采集传递和运动输出的形式和方法。法。常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 4设备运动分析设备运动分析 对由液压系统驱动的设备还需进行液压系统工作状态分对由液压系统驱动的设备还需进行液压系统工作状态分析析。主电路分析主电路分析 确定动力电路中用电设备的数目、接线状况及控制要求确定动力电路中用电设备的数目、接线状况及控制要求,控制执行件的设置及动作要求控制执行件的设置及动作要求,如交流接触器主触头的位置如交流接触器主触头的位置,各组主触头分、合的动作要求各组主触头分、合的动作要求,限流电阻的接入和短接等。限流电阻的接入和短接等。 控制电路分析控制电路分析

5、 分析各种控制功能的实现。分析各种控制功能的实现。常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 56.1 6.1 磨床的电气控制系统磨床的电气控制系统 磨床是以砂轮周边或端面对工件进行磨削加工磨床是以砂轮周边或端面对工件进行磨削加工的精密机床的精密机床,它不但能加工一般金属材料它不但能加工一般金属材料,而且能加而且能加工一般金属刀具难以加工的硬材料工一般金属刀具难以加工的硬材料(如淬火钢、硬如淬火钢、硬质合金等质合金等)。利用磨削加工可以获得较高加工精度。利用磨削加工可以获得较高加工精度和光洁度和光洁度,而且其加工裕量较其他加工方法小得多而且其加工裕量较其他加工方法小得多,

6、所以磨床广泛地应用于零件的精加工。为了适应磨所以磨床广泛地应用于零件的精加工。为了适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求,磨磨床的种类很多床的种类很多,如平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、如平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床以及一些专用磨床。无心磨床以及一些专用磨床。 这里以这里以M7120平面磨床为例平面磨床为例,介绍使用较广的介绍使用较广的平面磨床电气控制系统。平面磨床电气控制系统。常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 61 主要结构及运动形式主要结构及运动形式 M7120平面磨床是卧轴矩形工作台平面磨床是卧轴矩形

7、工作台,主要由床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱(又称磨头又称磨头)、滑座、滑座、立柱等部分组成。、立柱等部分组成。常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 72 2 对电力拖动及控制的要求对电力拖动及控制的要求 根据磨床的运动特点及工艺要求根据磨床的运动特点及工艺要求, ,对电力拖动对电力拖动及控制有如下要求及控制有如下要求: :由于砂轮的旋转运动一般不要求调速由于砂轮的旋转运动一般不要求调速, ,由一台三由一台三相交流异步电动机拖动即可相交流异步电动机拖动即可; ;且砂轮电动机、液压泵且砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机都只要求单

8、方向旋转。电动机和冷却泵电动机都只要求单方向旋转。砂轮升降电动机要求能正、反转。砂轮升降电动机要求能正、反转。冷却泵电动机应在砂轮电动机启动后才运转。冷却泵电动机应在砂轮电动机启动后才运转。保护环节应包括短路保护、电动机过载保护、保护环节应包括短路保护、电动机过载保护、零压保护、电磁吸盘欠压保护。零压保护、电磁吸盘欠压保护。电磁吸盘应有去磁控制。电磁吸盘应有去磁控制。应有必要的指示信号及照明灯。应有必要的指示信号及照明灯。常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 83 3 电气控制系统分析电气控制系统分析M7120平面磨床的电气控制系统原理图平面磨床的电气控制系统原理图

9、充磁充磁去磁去磁常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 9v作用：作用：用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。种形式的加工。v分类：分类：立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及专用钻床等。专用钻床等。常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 10常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 11常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 12一、结构及运动形式一、结构及运动形式主轴箱沿摇臂纵向运动主轴箱沿摇

10、臂纵向运动主轴箱主轴箱摇臂摇臂主轴主轴主轴旋转运动主轴旋转运动主轴纵向进给主轴纵向进给工作台工作台底座底座内外立柱内外立柱摇臂回转运动摇臂回转运动摇臂垂直运动摇臂垂直运动主轴箱沿摇臂纵向运动主轴箱沿摇臂纵向运动主轴箱主轴箱摇臂摇臂主轴主轴主轴旋转运动主轴旋转运动主轴纵向进给主轴纵向进给工作台工作台底座底座内外立柱内外立柱摇臂回转运动摇臂回转运动摇臂垂直运动摇臂垂直运动常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 13二、控制要求二、控制要求v运动部件较多，采用多电动机拖动。运动部件较多，采用多电动机拖动。v要求主轴及进给有较大的调速范围。要求主轴及进给有较大的调速范围。v主

11、运动与进给运动由一台电动机拖动，经主轴与进给主运动与进给运动由一台电动机拖动，经主轴与进给 传动机构实现主轴旋转和进给。传动机构实现主轴旋转和进给。v主轴要求正反转。由机械方法获得，主轴电动机只需主轴要求正反转。由机械方法获得，主轴电动机只需 单方向旋转。单方向旋转。v对立柱、主轴箱及摇臂的夹紧放松采用液压技术。对立柱、主轴箱及摇臂的夹紧放松采用液压技术。v具有必要的联锁与保护。具有必要的联锁与保护。 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 14三、液压系统简介三、液压系统简介v操纵机构液压系统操纵机构液压系统 :安装在主轴箱内，实现主轴正反安装在主轴箱内，实现主轴正

12、反 转、停车制动、空档、预选及变速转、停车制动、空档、预选及变速 。v夹紧机构液压系统夹紧机构液压系统 :安装在摇臂背后的电器盒下部，安装在摇臂背后的电器盒下部， 用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱 。常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 15v主轴电动机的主轴电动机的控制过程控制过程v摇臂升降电动机的摇臂升降电动机的控制过程控制过程v主轴箱与立柱的松开、夹紧主轴箱与立柱的松开、夹紧控制过程控制过程四、电气控制电路分析四、电气控制电路分析常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 16主轴电动机的主轴电动机的控制过程控

13、制过程常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 17v主轴箱与立柱的松开、夹紧主轴箱与立柱的松开、夹紧控制过程控制过程常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 18v摇臂升降电动机的摇臂升降电动机的控制过程控制过程常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 196.3 桥式起重机控制 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 20桥式起重机桥式起重机 单梁桥式起重机单梁桥式起重机 双梁桥式起重机双梁桥式起重机常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 21起重机种类起重机种类v按

14、结构的不同可分为：按结构的不同可分为：桥式起重机桥式起重机门式起重机门式起重机塔式起重机塔式起重机旋转起重机旋转起重机缆索起重机缆索起重机常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 22常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 23单主梁吊钩门式起重机单主梁吊钩门式起重机常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 24汽车起重机汽车起重机常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 25旋转起重机旋转起重机 缆索起重机缆索起重机常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 26常用机床电

15、气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 27三、桥式起重机的结构三、桥式起重机的结构 桥式起重机桥式起重机一般由桥架（又称大车）、装有提升机构的一般由桥架（又称大车）、装有提升机构的吊运车、大车移行机构、操纵室、小车导电装置（辅助滑线）、吊运车、大车移行机构、操纵室、小车导电装置（辅助滑线）、起重机总电源导电装置（主滑线）等部分组成。起重机总电源导电装置（主滑线）等部分组成。 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 28常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 29常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page:

16、 30一、一、提升物品时电动机的工作状态提升物品时电动机的工作状态 提升物品时，电动机负载转矩TL由重力转矩TW 及提升机构摩擦阻转矩Tf两部分组成，当电动机电磁转矩T克服TL时，重物被提升；当T= TL时，重物以恒定速度提升。由此出发，可作出如图4.3所示特性，此时电动机处于正向电动状态。常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 31二、二、下降物品时电动机工作状态下降物品时电动机工作状态 1.反转电动状态 当空钩或轻载下放时，由于负载重力转矩小于提升机构摩擦阻转矩，此时依靠重物自身重量不能下降。为此，电动机必须向着重物下降方向产生电磁转矩，并与重力转矩一起共同克服摩

17、擦阻转矩，强使空钩或轻载下放，这在起重机中常叫做强力下降。电动机运行在-na下，以na速度下放重物。 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 32二、二、下降物品时电动机工作状态下降物品时电动机工作状态 2.再生制动状态 在中载或重载长距离下降重物时，可将提升电动机按反转相序接线，产生下降方向的电磁转矩T，使电动机很快加速并超过电动机的同步转速。此时，转子绕组内感应电动势和电流均改变方向，产生阻止重物下降的电磁转矩。当T=TW -Tf时，电动机以高于同步转速的速度稳定运行，所以可称为超同步制动。 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 33二

18、、二、下降物品时电动机工作状态下降物品时电动机工作状态 3.倒拉反接制动状态在下放重型载荷时，电动机定子仍按正转提升相序接线，但在转子电路中串接较大电阻，这时电动机起动转矩小于负载转矩TL ，因此电动机就被载荷拖动，迫使电动机反转，反转以后电动机的转差率增大，转子的电动势和电流都加大，转矩也随之加大，直至T=TL ，在nc稳定运行。此时若处于轻载下放TW时，将会出现不但不下降反而上升之后果，如图中d点工作，以nd上升。 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 34常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 35二、凸轮控制器的电路二、凸轮控制器的

19、电路 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 36主令控制器的结构主令控制器的结构 图中图中1 1与与7 7为固定于方轴上的为固定于方轴上的凸轮块；凸轮块；3 3是静触头；是静触头；4 4是动触头，是动触头，固定于绕轴固定于绕轴6 6转动的支杆转动的支杆5 5上。当上。当转动方轴时，凸轮块随之转动，转动方轴时，凸轮块随之转动，当凸轮块的凸起部分转到与小轮当凸轮块的凸起部分转到与小轮8 8接触时，推动支杆接触时，推动支杆5 5向外张开，使向外张开，使动触头动触头4 4离开静触头离开静触头3 3，将被控回，将被控回路断开。当凸轮的凹陷部分与小路断开。当凸轮的凹陷部分与小轮轮8 8接触时，支杆接触时，支杆5 5在反力弹簧作在反力弹簧作用下复位，使动、静触头闭合，用下复位，使动、静触头闭合，从而接通被控回路。这样安装一从而接通被控回路。这样安装一串不同形状的凸轮，可使触头按串不同形状的凸轮，可使触头按一定顺序闭合与断开。一定顺序闭合与断开。 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 37一、提升机构磁力控制器控制系统一、提升机构磁力控制器控制系统 常用机床电气控制 CH6Date:2022-5-16 Page: 38一、一、 主钩提升运动主钩提升运动预备级：预备级： Q1在向