第七章 典型设备的电气控制

2023/11/7第七章典型设备的电气控制第一节电气控制电路分析基础第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制

第三节XA6132型卧式万能铣床的电气控制第四节交流桥式起重机的电气控制阅读与应用一M7120型平面磨床的电气控制阅读与应用二T68型卧式镗床电气控制电路分析2023/11/7第一节电气控制电路分析基础一、电气控制分析的依据依据：设备本身的基本结构、运行情况、加工工艺要求和电力拖动自动控制的要求；熟悉了解控制对象，掌握其控制要求等。二、电气控制分析的内容设备说明书电气控制原理图2023/11/7电气设备的总装接线图电器元件布置图与接线图三、电气原理图的阅读分析方法先机后电先主后辅化整为零总结特点集零为整、统观全局2023/11/7四、普通卧式车床的电气控制电路分析

卧式车床的结构主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、丝杆和光杆等部分组成。（一）卧式车床的主要结构和运动情况以CA6140型普通卧式车床为例1．卧式车床的主要结构2．卧式车床的运动情况（3）辅助运动：刀架的快速移动，尾架的移动以及工件的夹紧与放松等。（1）主运动：工件的旋转运动；（2）进给运动：刀架的纵向或横向直线运动，运动方式有手动和机动两种；2023/11/7图7-1普通卧式车床的结构示意图1-进给箱2-挂轮箱3-主轴变速箱4-溜板与刀架

5-溜板箱6-尾架7-光杆8-丝杆9-床身2023/11/7（二）卧式车床对电气控制的要求6）电路应具有必要的保护环节和照明与指示电路

从车床加工工艺要求出发，中、小型卧式车床对电气控制提出如下要求：1）主轴电动机一般采用三相笼型异步电动机，且采用机械变速2）为车削螺纹，主轴要求能够正、反转3）主轴电动机的起动，一般采用直接起动，当电动机容量较大时，通常采用Y-△减压起动4）车削加工时，为防止刀具与工件温度过高而变形，需用冷却液对其冷却。5）为实现溜板箱的快速移动，可由快速移动电动机拖动，且为点动控制2023/11/7（三）CA6140卧式车床电气控制电路分析图7-2CA6140型卧式车床电气控制原理图2023/11/71．主电路分析2．控制电路分析5)

电路具有完善的保护环节

④电路由低压断路器QF0、QF1、QF2、QF5、QF6、QF7实现所接电路的短路与过载保护。1）主轴与进给电动机M1的控制2）冷却泵电动机M2的控制3）刀架快速移动电动机M3的控制4)照明与信号电路①电路由开关锁SA2控制的低压断路器QF0供电；②控制板壁龛门装有开门断电安全开关ST2；③车床挂轮保护罩内装有安全开关ST1；2023/11/71．电气控制电路特点2）具有完善的人身安全保护环节。（四）CA6140卧式车床电气控制特点与故障分析2．常见故障分析2）开关锁SA2失灵。1）采用三台电动机拖动，且均为单向旋转。尤其是溜板箱的快速移动单由一台快速电动机拖动。1）ST1、ST2安全开关的故障。2023/11/7第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制一、机床结构与运动情况摇臂钻床一般由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部件组成。2023/11/7二、电力拖动特点与控制要求（一）电力拖动特点3）有两套液压控制系统，即操作机构液压系统与夹紧机构液压系统。（二）控制要求1）4台电动机容量均较小，均采用直接起动方式，主轴要求调速与正反转采用液压与机械方法实现，主轴电动机单向旋转。1）采用四台电动机拖动。2）主运动与进给运动由一台主轴电动机拖动。2023/11/74）摇臂的移动严格按照摇臂松开→摇臂移动→移动到位摇臂夹紧的程序进行。因此，摇臂的夹紧放松与摇臂升降应按上述程序自动进行。2）升降电动机要求正反转。3）液压泵电动机用来驱动液压泵送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现内外立柱的夹紧与放松以及主轴箱和摇臂的夹紧与放松，故液压泵电动机要求正反转。7）具有机床安全照明电路与信号指示电路。5）钻削加工时，应由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液进行钻头冷却。6）要求有必要的联锁与保护环节。2023/11/7三、摇臂钻床液压系统简介2．夹紧机构液压系统液压泵电动机拖动液压泵送出压力油，经两套油路，推动活塞、带动菱形块来实现主轴箱、内外立柱的夹紧与放松和摇臂的夹紧与放松。1．操作机构液压系统主轴电动机拖动齿轮泵送出压力油，经主轴操作手柄操作，来实现主轴的“正转”、“反转”、“空档”、“变速”和“停车”。2023/11/7图7-4摇臂钻床操纵图2023/11/7四、电气控制电路分析图7-5Z3040型摇臂钻床电气原理图2023/11/7（一）主电路分析（二）控制电路分析5．具有完善的联锁与保护环节（三）照明与信号指示电路分析2．摇臂升降及摇臂放松与夹紧地控制1．主轴电动机M1的控制4．冷却泵电动机M4的控制3．主轴箱与立柱的夹紧、放松控制2023/11/7（四）电气控制特点3）电路具有完善的保护和联锁，有明显的信号指示。2）摇臂的升降控制与摇臂夹紧放松的控制有严格的程序要求，以确保先松开，再移动，移动到位后自动夹紧。所以对M3、M2电动机的控制有严格的程序要求，这些皆由电气控制电路，液压、机械相互配合来实现。1）Z3040型摇臂钻床采用机、电、液的综合控制。2023/11/7（五）电气控制常见故障分析3）液压系统的故障。2）摇臂移动后出现摇臂夹不紧。

1）摇臂不能上升移动。2023/11/7第三节XA6132型卧式铣床的电气控制一、XA6132型卧式万能铣床主要结构与运动情况（一）主要结构（二）运动形式

1）主运动。

2）进给运动。

3）辅助运动。2023/11/7二、XA6132型卧式万能铣床的电力拖动特点与控制要求（二）主轴拖动对电气控制的要求

XA6132万能卧式铣床，主轴传动系统在床身内部，进给系统在升降台内，而且主运动与进给运动之间没有速度比例协调的要求。故采用单独传动，即主轴和工作台分别由主轴电动机，进给电动机拖动。而工作台工作进给与快速移动由进给电动机拖动；经电磁离合器传动来获得。（一）电力拖动特点2）为使主轴变速时，齿轮的顺利啮合，减少齿轮端面的冲击，主轴电动机在主轴变速时应有主轴变速冲动环节。1）为适应铣削加工需要，要求主轴调速，本机床主轴采用机械变速。2023/11/76）为便于操作者在铣床正面与侧面皆可操作，主轴电动机的起动、停止等控制为两地操作。3）为满足顺铣和逆铣加工需要，要求主轴电动机正、反转，由于旋转方向不需经常改变，所以在加工前预先选择主轴转动方向而在加工过程中不须变换。4）铣削加工为多刀多切削加工，为减少负载波动的影响，往往在主轴传动系统中加入飞轮，以加大转动惯量，但影响主轴准确停车，故主轴电动机停车时应设有停车制动环节。5）为保证安全，主轴在上刀时应有主轴制动环节。为此本铣床采用电磁离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动。2023/11/73）工作台的垂直、横向和纵向三个方向的运动由一台进给电动机拖动，而三个方向的选择是由操纵手柄改变传动链来实现的。每个方向又有正反向的运动，这就要求进给电动机能正、反转。而且，同一时间只允许工作台只有一个方向的移动，故应有联锁保护。（三）进给拖动对电气控制的要求2）为减少控制按钮数量，避免误操作，对进给电动机的控制采用机械手柄挂档，同时压合相应行程开关的控制方式。1）XA6132型卧式万能铣床工作台运行方式有手动、进给运动和快速移动三种方式。进给运动和快速移动由进给电动机拖动并经工作进给电磁离合器与快速移动电磁离合器来控制完成。2023/11/78）具有完善的保护和联锁。7）根据工艺要求。主轴旋转和工作台进给应有先后顺序控制，即进给运动要在铣刀旋转之后进行。加工结束时，主轴电动机与进给电动机同时停止，或先停进给电动机后停主轴电动机。6）进给变速时，为保证变速时齿轮易于啮合，减少齿轮端面的冲击，要求变速时进给电动机有进给变速冲动环节。5）使用圆工作台时，工作台不得移动，即圆工作台的旋转运动与工作台上下、左右、前后六个方向的运动之间有联锁控制。4）进给运动的控制也为两地操作方式。2023/11/7

电磁离合器又称电磁联轴节。它是利用表面磨擦和电磁感应原理，在两个作旋转运动的物体间传递转矩的执行电器。

图7-7多片式磨擦电磁离合器结构简图1—主动轴2—从动齿轮3—套筒4—衔铁5—从动磨擦片6—主动磨擦片7—电刷与滑环8—线圈9—铁心三、电磁离合器2023/11/7图7-8XA6132型卧式万能铣床电气控制原理图2023/11/7图7-8XA6132型卧式万能铣床电气控制原理图（续）2023/11/7图7-9床身左侧控制操作板电器公布图图7-10工作台前方控制操作板电器分布图图7-11床身左壁龛箱盖控制操作板电器分布图2023/11/7（一）主电路分析四、XA6132卧式铣床电气控制电路分析（二）控制电路分析

4）主轴变速冲动的控制

3）主轴上刀、换刀时的停车制动控制

2）主轴电动机M1的停车制动控制

1）主轴电动机M1的起动控制

1．主拖动电动机M1的控制

2023/11/7图7-12主轴电动机M1的电气控制原理图图7-13主轴变速操纵机构简图2023/11/72．进给拖动电动机M2的控制

图7-14进给电动机M2的电气控制原理图2023/11/71）长工作台纵向进给运动的控制

2）长工作台向前与向下进给运动的控制

3）长工作台向后与向上进给运动的控制

4）工作台进给变速时的冲动控制5）长工作台进给方向快速移动的控制6）圆工作台回转运动的控制

2023/11/73．冷却泵电动机M3和机床照明的控制4．机床电气控制电路的联锁与保护（1）机床主运动与进给运动的顺序联锁（2）长工作台6个运动方向的联锁（3）工作台机动运行的安全互锁（4）长工作台与圆工作台的联锁（5）长工作台进给与快速移动之间的联锁（6）XA6132型卧式万能铣床具有完善的保护2023/11/71．电气控制特点（三）XA6132卧式万能铣床控制特点及常见故障分析1）采用电磁磨擦离合器的传动装置，实现主轴电动机的停车制动和主轴上刀时的制动，以及实现对长工作台工作进给和快速进给的控制。2）主轴变速与进给变速均设有变速冲动环节。3）进给电动机M2的控制采用机械挂挡-电气开关联动的手柄操作，而且操作手柄扳动方向与工作台运动方向一致具有运动方向的直观性。4）电气控制采用两地控制，操作方便灵活。5）具有完善的联锁与保护，工作安全可靠。2023/11/72．常见故障分析

1）主轴停车制动效果不明显或无制动。2）主轴变速与进给变速时无变速冲动。3）工作台控制电路的故障。2023/11/7第四节交流桥式起重机的电气控制一、桥式起重机概述（一）桥式起重机的结构及运动情况桥式起重机由桥架（又称大车）、大车移行机构、小车及小车移行机构、提升机构及驾驶室等部分组成。1．桥架

2．大车移行机构3．小车4．驾驶室2023/11/7图7-15桥式起重机结构示意图1—驾驶室2—辅助滑线架3—控制盘4—小车5—大车电动机6—大车端梁7—主滑线8—大车主梁9—电阻箱2023/11/7图7-16小车机构传动系统图2023/11/7（二）桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求

1）具有合理的升降速度，空钩能实现快速下降，轻载提升速度大于重载时的提升速度。

2）具有一定的调速范围，普通起重机的调速范围为2~3。

3）提升的第1档作为预备档，用以消除传动系统中的齿间隙，将钢丝绳张紧，避免过大的机械冲击，该级起动转矩一般限制在额定转矩的一半以下。2023/11/7

5）为确保安全，提升电动机应设有机械抱闸并配有电气制动。

4）下放重物时，依据负载大小，提升电动机可运行在电动状态（强力下放）、倒拉反接制动状态，再生发电制动状态，以满足不同下降速度的要求。2023/11/7（三）起重机电动机工作状态的分析1．提升重物时电动机的工作状态提升重物时电动机负载转矩TL由重力转矩TW及提升机构磨擦阻转矩Tf两部分组成。当电动机电磁转矩T克服这两个阻转矩时，重物将被提升，当T=TL+Tf时，电动机稳定工作在机械特性的a点，以na转速提升重物。图7-17提升重物时电动工作状态2023/11/72．下降重物时电动机的工作状态1）反转电动状态2）再生发电制动状态3）倒拉反接制动状态图7-18下放重物时电动机的三种工作状态a）反转电动状态b）再生发电制动状态c）倒拉反接制动状态2023/11/7二、主提升机构主令控制器控制电路分析图7-19提升机构PQR10B主令控制器电路2023/11/7当主令控制器手柄置于不同控制档位时，获得如图7-20所示的机械特性。图7-20PQR10B主令控制器控制电动机机械特性2023/11/71．提升重物的控制2．下放重物的控制

1）下降“1”档为预备档

2）下放“2”档是为重载低速下放而设3）下放“3“挡是为中型载荷低速下放而设

4）控制手柄在下放“4”、“5”、“6”位时为强力下放2023/11/73．电路的联锁与保护

1）由强力下放过渡到反接制动下放时，为避免重载高速下放而设置的保护

2）确保反接制动电阻串入情况下进行制动下放的环节3）制动下放档位与强力下放档位相互转换时切断机械制动的保护环节4）顺序联锁保护环节

5）完善的其它保护

2023/11/7三、起重机电气控制中的保护设备（一）保护箱图7-21XQB1型保护箱主电路图2023/11/7图7-22XQB1型保护箱控制电路图2023/11/7图7-23XQB1型保护箱照明与信号电路2023/11/7（二）制动器与制动电磁铁（三）其他安全装置1．缓冲器2．提升高度限位器3．载荷限制及称量装置2023/11/7四、20/5t交流桥式起重机电气控制分析2023/11/7（一）桥式起重机的供电特点滑触线供电：3根主滑触线

21根辅助滑触线（二）20/5t交流桥式起重机电气设备及其控制、保护装置2023/11/7（三）20/5t交流桥式起重机电气线路分析1．主接触器KM的控制2．凸轮控制器的控制3．主令控制器的控制（四）电气线路常见故障分析2023/11/7阅读与应用一M7120型平面磨床的电气控制一、平面磨床主要结构及运动情况图7-25卧轴矩台平面磨床外形图图7-226矩形工作台平面磨床工作图2023/11/7二、M7120型平面磨床电力拖动特点与控制要求1）采用多电动机拖动，设有主轴砂轮电动机M2、进给液压泵电动机M1、冷却泵电动机M3及砂轮升降电动机M4。（一）电力拖动特点：2）工作台往复运动采用液压传动3）砂轮电动机采用两极笼型异步电动机并与砂轮轴同轴4）磨削加工时需使用冷却液5）采用电磁吸盘吸持工件6）具有完善联锁与保护环节和工件退磁环节2023/11/71）M1、M2、M3都只要求单方向旋转，M4需正、反向旋转。（二）电气控制要求：2）M3应随M1起动而起动，当不需要冷却液时，可单独关断M3。3）当电磁吸盘吸力不足或吸力消失时，M1和M2立即停止工作。在不加工情况下，当电磁吸盘不工作时，应允许M2、M3起动，以便机床做调整运动。4）电磁吸盘设有正向励磁与反向励磁环节。5）具有完善的保护环节。6）具有机床安全照明和工件去磁控制环节。2023/11/7三、M7120型平面磨床电气控制电路分析图7-27M7120型平面磨床电气控制电路图2023/11/7（一）主电路分析（二）电磁吸盘控制电路图7-28电磁吸盘结构与原理示意图1电磁吸盘结构与工作原理2电磁吸盘控制电路分析3电磁吸盘保护环节图7-29电磁吸盘控制电路2023/11/7图7-30M7120型平面磨床电动机控制电路（三）电动机控制电路分析2023/11/7图7-31M7120型平面磨床辅助电路（四）辅助电路分析2023/11/7四、M7120型平面磨床电气控制电路常见故障分析1.电磁吸盘无吸力。2.电磁吸盘吸力不足。3.电磁吸盘退磁效果差。4.M1、M2、M3三台电动机都不能起动。2023/11/7阅读与应用二T68型卧式镗床电气控制电路分析一、机床主要结构和运动形式图7-32T68卧式镗床结构示意图1-床身2-镗头架3-前立柱4-平旋盘5-镗轴6-工作台T68卧式镗床主要由床身、前立柱、镗头架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作台等部分组成。2023/11/7辅助运动：工作台的回转，后立柱的轴向移动，尾座的垂直移动及各部分的快速移动等。T68卧式镗床的运动形式有：主运动：镗轴和平旋盘的旋转运动。进给运动：镗轴的轴向进给，平旋盘刀具溜板的径向进给，镗头架的垂直进给，工作台的纵向进给和横向进给。2023/11/7二、电力拖动方式和控制要求T68卧式镗床控制要求是：1）主轴旋转与进给量都有较大的调速范围，主运动与进给运动由一台电动机拖动，为简化传动机构采用双速笼型异步电动机。2）由于各种进给运动都有正反不同方向的运转，故主电动机要求正、反转。3）为满足调整工作需要，主电动机应能实现正、反转的点动控制。4）保证主轴停车迅速、准确，主电动机应有制动停车环节。2023/11/75）主轴变速与进给变速可在主电动机停车或运转时进行。为便于变速时齿轮啮合，应有变速低速冲动过程。6）为缩短辅助时间，各进给方向均能快速移动，配有快速移动电动机拖动，采用快速电动机正、反转的点动控制方式。7）主电动机为双速电机，有高、低两种速度供选择，高速运转时应先经低速起动。8）由于运动部件多，应设有必要的联锁与保护环节。2023/11/7三、电气控制电路分析图7-33T68型卧式镗床电气原理图2023/11/7（一）主电路分析（二）控制电路分析