机电传动磨床课程设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流机电传动磨床课程设计.精品文档.东 华 理 工 大 学课程设计报告课程设计题目:M7120磨床传动系统设计 学生姓名:xxx、xxx、xxx 班 级:xxxxxxxx专 业:机械工程及自动化指导教师:xxx2013年 6 月 30 日目录前言2第1章:课程设计的目的3第2章:课程设计具体内容3第3章:课程设计题目描述与要求33.1结构33.2主要运动形式和控制要求5第4章 M7120磨床电气控制系统设计64.1电动机的选择64.1.2电动机其他参数的选择64.1.4电动机的控制方案74.2电气控制线路设计74.2.1液压电动机分析设计74.2
2、.2 砂轮电动机分析设计94.2.3砂轮升降电动机分析设计104.2.4砂轮与液压电动机控制电路和电磁吸盘电路114.2.5信号指示及照明电路134.3选择电器元件154.3.1断路器的选择154.3.2熔断器的选择15 4.3.3交流接触器的选择16 4.3.4热继电器的选择174.3.5按钮的选择184.3.6导线的选择194.4制定电气元件明细表194.5绘制电气元件安装及接线图204.5.1电气元件安装及接线图204.5.2电气接线的步骤204.5.3电气线路安装的质量要求204.5.4 M7120平面磨床的电气控制安装应注意事项20设计总结22参考文献23 前言磨床是用砂轮机周边或端
3、面进行加工的精密机床。磨床的种类很多,根据其工作性质大致可分为平面磨床、内圆磨床、外圆磨床、工具磨床以及一些专用磨床。其中平面磨床是用砂轮来磨削加工各种零件的平面的应用最普遍的一种机床。本课题以M7120平面磨床为例进行其电气控制系统设计。培养我们学生掌握控制系统设计的基本思路,学会设计电气控制系统。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
4、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。磨床作为最常见的机床之一,了解并学习起控制系统设计是非常必要的。控制系统的设计同样也是我们机电学院学生必须掌握的。第1章:课程设计的目的(1)培养学生具备机械、电气知识的综合运用能力;(2)培养学生具备分析机电传动控制系统的组成及原理的能力;我们组的主要目的是熟悉M7120型磨床的主要电气设备及工作原理;(3)培养学生具备设计机电传动控制系统的基本电气原理图的能力;
5、(4)培养学生具备编写设计说明书、操作说明书能力。第2章:课程设计具体内容(1)分析对象: 熟悉被控对象的组成、电力拖动的要求及控制的具体要求。(2)电路图设计:根据任务要求,设计主电路及其保护电路,根据任务的控制关系设计控电路及其保护电路,设计开关面板图,选定所需的电气元件,列出清单,修改图纸,定稿。(3)撰写说明书:编写电气原理说明书和操作说明书。第3章:课程设计题目描述与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
6、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。3.1结构 M7120平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱等部组成。 图31 M7120平面磨床结构图 图32 M7120平面磨床实物图 1床身;2工作台;3电磁吸盘; 1床身 4砂轮箱;5砂轮箱横向移动手轮; 2工作台 6滑座;7立柱; 3电磁吸盘 8工作台换向撞
7、块; 4砂轮箱 9工作台往复运动换向手柄; 5立柱10活塞杆;11砂轮箱垂直进刀手轮。 1、 床身:其中装有液压传动装置,以使矩形工作台做往复运动(纵向)2、工作台: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。3、电磁吸盘:夹紧工件4、砂轮箱:沿滑座水平导轨作横向运动5、M7120型平面磨床的技术参数 工作台工作高度:180mm 工作台工作面长度:460mm 工作台T形槽数及宽:1mm,14mm 工作台纵向行程:480mm 工作台横向行程:210mm 磨头垂向行程:460mm 工作台最大承载重:123kg 主轴中心至工作台面距离:70mm-530mm 主轴转速:2850r/mi
8、n 主电机功率:1.5kw 砂轮尺寸:200mm20mm32mm 冷却泵功率:0.15kw 机床净重:1100kg 机床外形尺寸(长宽高):1355mm1235mm1870mm3.2主要运动形式和控制要求(一)、根据磨床的结构可知它有3种运动形式: (1)主运动是砂轮的高速旋转运动; (2)进给运动:垂直进给,砂轮架的升降运动,即滑座在立柱上的上下运动; 槽向进给,砂轮架在滑座上的水平运动; 纵向进给,工作台沿床身的往复运动 (3)辅助运动:工件的夹紧;工作台的快速移动; 工件的放松;工件的冷却。(二) 、电力拖动特点: (1)M7120平面磨床采用电动机拖动,所需电动机有砂轮电动机、液压电动
9、机、冷却泵电动机、砂轮升降电动机。砂轮电动机拖动砂轮旋转;液压电动机驱动液压泵,供压力油,经液压传动机构实现工作台往复运动与砂轮架的横向自动进给,还承担工作台导轨的润滑;冷却泵电动机拖动冷却泵,供给磨削加工时需要的冷却泵;砂轮升降机用来调整砂轮与工件之间的位置。 (2)M7120平面磨床为精密加工机床,为保证加工精密,保持机床运行平稳,工作台往复运动换向惯性小、无冲击、采用液压传动。 (3)为保证磨削加工精密,要求砂轮有较高转速,因此一般采用两级笼型异步电动机拖动;为提高砂轮主轴的刚度,采用装入式电动机直接拖动,电动机与砂轮轴同轴。 (4)为减小工件在磨削加工中的热变形,并在磨削加工时及时冲走
10、磨屑和砂粒以保证磨削精度,需使用冷却液。 (5)平面磨床常用电磁吸盘来保持小工件,并使工件在磨削加工中因受热变形可以自由伸展从而保证加工精度。(三)、电气控制要求: (1)砂轮、液压泵、冷却泵3台电动机都只要求单方向旋转。砂轮升降电动机需正、反双向旋转。 (2)冷却泵电动机应伴随砂轮电动机的开动而开动,当不需要冷却液时,可单独关断冷却泵电动机。 (3)在正常加工中,若电磁吸盘的吸力不足或消失时,砂轮电动机与液压泵电动机应立即停止工作,以防工件被砂轮切向力打飞而发生人身和设备事故。当不加工时,即电磁吸盘不工作时,应允许砂轮电动机与液压泵电动机起动,以便机床作调整运动。 (4)电磁吸盘励磁线圈具有
11、吸牢工件的正向励磁、松开工件的断开励磁以及抵消剩磁便于取下工件的反向励磁控制环节。 (5)具有完善的保护环节。各电路的短路保护,各电动机的长期过载保护,零压、欠压保护,电磁吸盘吸力不足的欠电流保护,以及线圈断开时产生高电压而危及电路中其他电气设备的过压保护。 (6)机床安全照明电路与工件去磁的控制环节。第4章 M7120磨床电气控制系统设计4.1电动机的选择 4.1.1电动机型号确定(1)液压电动机: 由液压泵电动机M1的参数: 1.1KW 380V 1410r/min查实用机械电气技术手册,得型号:Y802-2 额定功率:P=1.1kw 、转速:n=2830r/min 、额定电流:I=2.5
12、A 、效率:77%、功率因数:0.86、Ist/IN=7、Tst/TN=2.2(2)砂轮电动机: 由砂轮电动机M2的参数: 3KW 380V 2860r/min查实用机械电气技术手册,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:0.87、Ist/IN=7、Tst/TN=2.2(3)冷却泵电动机: 由冷却泵电动机M3的参数: 0.15KW 380V 2790r/min查实用机械电气技术手册,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
13、:0.84、Ist/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: 0.75KW 380V 1410r/min查实用机械电气技术手册,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:0.84、Ist/IN=7、Tst/TN=2.24.1.2电动机其他参数的选择 由于要求电动机直接启动,因此采用笼型异步电动机,可以满足要求。笼型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。这些电动机均安装在机床上防止从任何方向飞来的水滴和其他物
14、体侵入。4.1.3电动机的参数 M1液压泵电动机: 1.1kW 380V 2.7A 1410r/minM2砂轮电动机: 3kW 380V 5A 2860r/minM3冷却泵电动机: 0.15kW 380V 0.43A 2790r/minM4砂轮升降电动机:0.75Kw 380V 2.0A 1400r/min4.1.4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;以及液压电动机功率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18
15、0KVA(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。4.2电气控制线路设计4.2.1液压电动机分析设计 图4-1主电路电气原理图主电路共有四台电动机。其中
16、M1为液压电动机,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为砂轮电动机,带动砂轮转动来完成磨削加工工作。M3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,因此装有热继电器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。(1)电动机
17、配置情况及其控制主电路有一台电动机。M1为液压泵电动机,实现工作台的往复运动,由接触器KM1的主触头控制,单向转动。其中热继电器FR1对电路进行过载保护,熔断器FU对其作短路保护。(2)控制电路按下启动按钮SB2,接触器KM1得电吸合并自锁,液压泵电动机M1启动运转。按下停止按钮SB1,KM1失电释放,M1失电停转。电路控制图如图4.1.1所示: 图4.1.1 液压泵电动机的控制电路4.2.2 砂轮电动机分析设计(1)电动机配置情况及其控制主电路有2台电动机。其中M2为砂轮电动机,带动砂轮转动来完成磨削加工工作;M3是冷却泵电动机,M2和M3同由接触器KM2的主触头控制,单向旋转。其中热继电器
18、FR1、FR2对电路进行过载保护,熔断器FU对其作短路保护。(2)控制电路按下启动按钮SB2,接触器KM1得电吸合并自锁,M2和M3同时启动运转。按下停止按钮SB1,KM1失电释放,M2和M3同时失电停止。(注:若加工中不需要冷却液,则可单独关断冷却泵电动机。)电路控制图如图4.1.2所示: 图4.1.2 电动机M2M3的控制电路4.2.3砂轮升降电动机分析设计(1)电动机配置情况及其控制主电路有一台电动机。M4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,有接触器KM1和KM2的主触头控制,双向转动。其中熔断器FU对其作短路保护。砂轮升降电动机是短期工作的,因此不设过载保护。(
19、2)控制电路砂轮升降电动机只有在调整工件和砂轮之间的位置时才使用,因此用点动控制。按下点动按钮SB1时,接触器KM1得电吸合,电动机M4启动正转,砂轮上升。按下点动按钮SB2时,接触器KM2得电吸合,电动机M启动反转,砂轮下降。砂轮达到所需位置时,松开SB1或SB2,KM1或KM2失电释放,电动机停转,砂轮停止上升或下降。电路控制图如图4.1.3所示: 图4.1.3 砂轮升降电动机的控制电路4.2.4砂轮与液压电动机控制电路和电磁吸盘电路根据控制要求,我们在砂轮电动机与冷却泵电动机的控制电路中添加了动合触头KUD,该触头为欠压继电器KUD的动合触头。电磁吸盘控制电路通过欠电压继电器KUD进行联
20、系,当电源电压过低时,电磁吸盘吸力不足,会导致加工过程中工件飞离吸盘的事故,因此,吸盘线圈并接有欠电压继电器KUD。当电源电压过低时,KUD不吸合,串接在KM1、KM2线圈控制电路中的动合触头KUD断开,切断KM1、KM2线圈电路,是砂轮电动机和液压泵电动机停止工作,确保安全生产。电路控制图如4.2.1所示1.电磁吸盘电路(1)充磁过程按下充磁按钮SB8,接触器KM3得电吸合并自锁,其主触头闭合,电磁吸盘YH线圈得电,工作台充磁吸住工件,同时KM5辅助动断触头断开,使KM6不能得电,实现互锁。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
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