电气传动设计

1、 课 程 设 计 任 务 书 学院 机械工程学院班级10机自姓名 设 计 起 止 日 期 2013.7.42013.7.12设计题目：专用孔组合机床液压系统设计设计任务（主要技术参数）： 设计卧式钻床液压系统，要求的工作循环是：快进1工进2工进快退原位停止卸荷。最大切削力5000N。运动部件总重10000N，快进、快退速度3.5m/min，一工进速度150mm/min，二工进速度60mm/min，快进行程L1=80mm，工进行程L2=30mm。静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。加、减速时间均为0.2秒。指导教师评语： 成绩： 签字： 年 月 日目录摘要.1引言.21课程设计目的. 3 1

2、.1机床电气传动的特点及控制要求. 32电气控制线路设计 . 4 2.1主电路设计.4 2.2控制电路设计.5 2.3综合分析 .73选择电气元件 . 8 3.1电源引入开关Q . 8 3.2热继电器KR . 8 3.3接触器KM1 . 8 3.4中间继电器K1、K2、K3、K4 . 9 3.5熔断器FU1、FU2、FU3、FU4 . 9 3.6控制变压器 . 9 3.7时间继电器 .94制定电气元件明细表. 10总结. 11参考文献. 12摘要 本次课程设计的是液压专用孔加工组合机床的液压的系统的电气设计。组合机床一般由通用零件（如动力头、动力滑台等）和部分专用部件（如主轴箱、夹具等组合而成

3、，具有加工能力强、自动化程度高、经济性好等优点。其动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件，配上动力头和主轴箱可以对工件完成钻、扩、铰、镗、铣、攻螺纹孔等加工工序。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。对孔加工有了更精准的定位设计。目前，我过机械工业在认真消化，推广从国外引进的先进液压技术的同时，大力研制开发将其与电气设计紧密结合，这样使机电有效结合，提高了工作效率。 本此设计通过与自己所学知识相结合，尤其是绘制电气控制原理图、计算等问题等微小的细节方面。

4、在本次设计中最主要的是图纸的绘制，这不仅可以清楚的将所设计的内容完整的显示出来，还能看出所学知识是否完整掌握。 本次电气控制电路设计首先应对机床电气传动的特电机控制要求进行分析，然后对电器控制线路进行分析，计算并选择电器元件，最后画出电气控制原理图。关键词：液压传动； 控制电路； 电气控制原理图 引言 大功率半导体器件、大规模集成电路、计算机控制技术、检测技术及现代控制理论的发展，推动力机床电气控制技术的发展。主要表现为：在控制手法上，从手动操纵到自动控制；在控制功能上，从单功能发展到多功能；在操作上，从紧张、繁重发展到轻巧自如。在机床电气控制方面，最初采用手动控制，如少数容量小，动作单一的机

5、床（小型台钻、砂轮机等），使用手动控制电器直接控制。后来由于切削工具、机床结构的改进，切削功率的增大，机床运动的增多，手动控制已不能满足要求。于是出现了以继电器接触器为主的控制装置和系统。这种控制系统，可实现对机床的各种运动的控制，如起停、反转、改变速度等的控制。它们的控制方法简单直接、工作稳定可靠、成本低，使机床自动化水平迈进了一大步。随着生产的发展，机床对精度、生产效率要求越来越高。继电接触器系统的断续控制方式不能连续、准确地反应信号，很难达到精度要求。后来接连出现了可连续控制的控制器件。如电动机放大器、电子管及半导体放大器件，这样相应的出现了连续控制的自动控制方式及控制系统，如电动机放大

6、控制系统、晶闸管控制系统等。本设计将液压系统与电气系统相结合，实现孔加工组合机床自动连续控制，有效的提高了生产效率和准确度。实现了机电一体化。 1. 课程设计目的 课程设计的目的和任务在于使学生掌握机械设备电器控制的基础知识、基本原理和基本方法，以培养学生对电气控制系统的分析和设计的基本能力。加深学生对课程内容的理解，验证理论和巩固、扩大所学的基本理论知识。 11 机床电气传动的特点及控制要求 设计一台专用孔加工组合机床工作进给液压系统和电气控制线路。此系统控制电路应完成：快进一工进二工进快退原位停止卸荷的工作循环，其液压系统原理图如下所示： 表一 电磁铁动作顺序图 YA1YA2YA3YA4Y

7、A5YA6指令快进 SB1一工进 ST3二工进 ST4快退 ST5原位停止卸荷 SB3 根据要求选择电动机M 的型号为Y90L-6 1.1KW 380V 3.2A910r/min.机床电气控制原理主要是通过改变电磁铁YA1、YA2、YA3、YA4、YA5、YA6的通电状态，从而改变液压油的进出方向，实现液压缸的不同工作状态。其液压缸的动作循环主要是挡铁压住行程开关，改变中间继电器的通电顺序，以改变电磁铁的状态，是液压系统实现工作自动循环。通过使用时间继电器解决液压系统的原位停止卸荷的问题，这样有效地实现这一工作过程。2.电气控制线路设计2.1主电路设计根据电气传动的要求，由接触器KM控制电动机

8、。机床三相电源引入开关Q引入，电动机采用过载保护，有热继电器KR实现，其短路保护由熔断器FU1实现，如图所示： 2.2控制电路设计液压系统的快速进给本设计电磁铁采用直流电源24V,液压泵电动机启动后，把转换开关S放在 “1”的位置，按动按钮SB1，中间继电器K1得电，并自锁。其动合触点使YA1得电，三位四通电磁换向阀左移。同时，YA4得电,二位三通换向阀右移，实现快速进给。液压系统系统的工作进给一工进：压下行程开关ST3，中间继电器K2通电，K2动合触电闭合，YA3通电，三位二同电磁换向阀断路，K2动断触点断开，YA4断电，由于K1动合触点闭合，YA1通电，此时三位四通电磁换向阀左移，通过调速

9、阀调整流速，完成一工进。二工进：压下行程开关ST4，中间继电器K4通电，中间继电器动合触电闭合，并自锁，YA5通电，是二位三通电磁换向阀左移，流经调速阀，实现二工进。液压缸的快速退回 压下行程开关ST5，中间继电器K3通电，中间继电器动合触点闭合，并自锁，YA2通电，此时三位四通换向阀右移，同时，YA5、YA1、YA3 、YA4断电，这是经过二位二通电磁换向阀，直至完成快速退回。原位停止卸荷快退后，动力头退回到ST1的位置，压下ST1，按下SB3,时间继电器KT通电并自锁，YA6通电，这是先导式溢流阀开启，二位二通换向阀右移，流回油箱，完成卸荷。当，延时断开动合触点断开，YA6断电，当动力头向

10、前继续前进，松开ST1时KT断电，延时断开动合触点断开。这是完成一个工作循环。综合分析考虑到动力头的点动调整，通过转换开关2实现。同时工作控制电路中应设有指示灯HL和工作照明灯。本设计中信号指示灯有7个，分别指示主电机启停，电源接通，液压缸的快速进给，液压系统系统的工作进给，液压缸的快速退回，原位停止卸荷。同时为了保证液压缸完成一次工作循环，保证下一次循环快速开始，按下SB1重复上述过程。终上所述，画出电气原理图及液压系统电磁铁动作顺序表。其工作原理如下：按下控制按钮SB1,中间继电器K1的得电自锁。由磁铁YA1、YA4通电。此时液压缸实现快速进给，同时指示灯HL3亮。当压到行程开关ST3时，

11、中间继电器K2带电自锁，触点闭合。此时液压缸进行第一次工作进给，指示灯HL3和HL4同时亮。当挡铁压到行程开关ST4时，K4通电并自锁，YA5通电，此时液压缸进行第二次工作进给，同时指示灯HL3、HL4、HL5亮。当挡铁压到行程开关ST5时，此时线圈YA2带电，指示灯HL6亮。当动力头退回到ST1的位置，压下ST1，按下SB3,时间继电器KT通电并自锁，YA6通电，完成原位停止卸荷，同时指示灯HL7亮。按下SB1重复上述工作循环。3.选择电气元件3.1电源引入开关QQ主要作为电源隔离开关用，可按电动机的额定电流来选，本设计中电动机的额定电流为3.2A,故选用Q的型号为HZ10-6/3,额定电流

12、为6A，三级组合开关。3.2热继电器KR 根据公式，因为电动机的额定电流为3.2A,所以选热继电器选用JR201011R，额定电流为45A.3.3接触器KM1根据公式IC=2.4A,故可选交流接触器CJ105,配用5A的熔断体。3.4中间继电器K1、K2、K3、K4本设计中中间继电器电压采用24V，其中K1用到三处动合触电，K2用到四处动合触点，K3用到三处动合触点、一处动断触点，K4用到两处动合触点、一处动断触点，K5用到两处动合触电、一处动断触点。故继电器K1、K2、K3、K4、K5同时选用JZ8-44型号，额定电流为5A。3.5熔断器FU1、FU2、FU3、FU4根据公式=8.96A，故

13、FU1、FU2选型号为RM10-15，额定电流15A,熔体10A。根据上述公式选出FU3的型号为RL1-200，熔体为150A。FU4型号选为RL1-100，熔体为100A.3.6控制变压器 根据公式PTKTPXC=1.2×( 4×7.56.5)A=43.8 ,PT0.6PXC+1.5PST式中PXC为控制电路最大负载时工作的电器所需的总功率，PST为同时启动的电器总吸持功率，则PT0.6×（4×7.56.5）1.5×6.5=31.7VA。所以PT应大于43.8VA，考虑到照明灯,指示灯等其他电路容量,可选用 BK-100VA型号的变压器,电压

14、等级380V 36V24V12 V ,可满足辅助电路的各种电压的需要。3.7时间继电器 根据时间继电器的电压及停顿时间不太短，选型号为JSJ-5，停顿300s，直流容量110v，是电子式时间继电器。 4.制定电气元件明细表根据机床电气控制原理图，及其相应的参数选出电器元件，如下表所示： 符号 名称 型号 规格 数量 M异步电动机 Y90L-61.1KW 380V 3.2A 1 KM1交流接触器 CJ1055A 线圈电压380V 1 FU1熔断器RM10-15380V 熔体10A 1 FU2熔断器RM10-1515A 熔体10A 1 FU3熔断器RL1-200200A 熔体150A 1 FU4熔

15、断器RL1-100100A 熔体100A 1 KR热继电器JR201011R额定电流3.2A 1 K1 K2 K3 K4中间继电器 JZ8-4424V 额定电流5A 4 Q组合开关 HZ10-6/33级 380V 6A 1HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6HL7指示灯 ZSD-0 6.3V 7SB1 SB2 SB3控制开关HUL2-11DC-13 绿 2 SB4 SB5控制开关 LA20-11D 红 3ST1 ST3 ST4 ST5 行程开关 LX19-232 4TC变压器BK-100VA 100VA380v-36V-24V-12V 1 S 手动开关 1KT时间继电器 JSJ-5

16、1 表二 专用钻床电器元件明细表 总结本次设计所作的主要工作是组合机床的总体设计。在设计过程中，主要进行了资料收集、零件工艺分析确定加工方案、组合机床总体设计、论文撰写等工作。在设计的过程中，遇到了不少困难。但在老师和各位同学的积极帮助下，许多问题都得以顺利解决。通过这次设计使自己的对知识掌握更加牢固。对液压系统的电气设计过程和工作 情况有了一定的了解。熟悉了电气控制线路通过挡铁压住限位开关，来改变中间继电器的通电状态，从而改变电磁铁通电状态，最后实现液压缸的快速进给、工作进给、快速退回、原位停止卸荷循环动作机床电气的选择主要是根据电器产品目录上的各项技术指标来进行，这样具有可靠性。通过本次设

17、计使自己在书本上所学到的知识在实践中的到灵活运用，本组合机床类型为专用孔加工组合机床，能够较好的保证其位置精度。主轴箱、滑台侧底座、中间底座等均为标准件，可反复多次利用。另外，对液压系统有更加深入的分析，掌握其运动行为、运动关系，以及电气控制线路期间的选用，加深了对机电一体化的了解。随着科技发展，机床对加工精度、生产效率提出来更高的要求。这样就出现了机电一体化技术，数控技术，柔性制造技术，这些新行的技术有效的推进了我国工业的发展，作为当代大学生，应更加努力学习科学文化知识，提高自我专业技能。 参考文献1 武可庚编著. 机械设备控制技术. 高等教育出版社,2002 ；2 范永胜，王珉编著.电气控制与PLC应用.  中国电力出版社,2001； 3 方承远编著. 工厂电气控制技术. 机械工业出版社,2003 ；4 许廖编著. 工厂电气控制设备. 机械工业出版社,2006 ；5 王炳实编著. 机床电气控制技术. 机械工业出版社,2004；6 王兆义编著