2022年CW卧式车床电气控制系统设计 .pdf

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1、机电传动控制课程设计题 目：CW6163 卧式车床电气控制系统设计学 院：机械与电子工程学院专 业：机械工程及其自动化学 号：姓 名：指导老师：2013 年 6 月 28 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - 1 目录第 1 章 课程设计目的 .2第 2 章 课程设计主要内容 .2第 3 章 课程设计题目描述与要求.3第 4 章 CW6163 卧式车床电气控制系统设计.4第 5 章 课程设计总结 .13附录一CW6

2、163 卧式车床零件清单 .14附录二CW6163 卧式车床电气原理图 .15 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - 2 第 1 章 课程设计目的1.1 具备机械、电气知识的综合运用能力；1.2 具备分析机电传动控制系统的组成及原理的能力；1.3 具备设计机电传动控制系统的基本电气原理图的能力；1.4 具备编写设计说明书、操作说明书能力。第 2 章 课程设计主要内容2.1 分析对象： 熟悉被控对象的组成、 电力拖动的

3、要求及控制的具体要求。2.2 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。2.3 撰写说明书：编写电气原理说明书和操作说明书。2.4 课程设计总结名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - 3 第 3 章 课程设计题目描述与要求题目： CW6163 卧式车床电气控制系统设计CW6163 系列卧式车床适用于加工

4、各种钢材、铸铁和有色金属及中、 小型金属工件。机床功率大 , 刚性好，适用于强力或高速切削。本机床主要用于车削各种工件的内圆、外圆、端面、以及公制、英制、模数和螺纹并可承担钻孔、镗孔等工艺。机床主轴为变频无级调速，可实现不停车变速及变速范围宽，可适合粗、精加工工艺的需求。床身采用树脂砂造型的高强度铸件，床身导轨经过超高频淬火处理和精密磨削，耐磨性和精度保持性好，承载能力强。溜板箱内装有安全机构，防止因过载而对机床造成损坏，保证使用安全可靠。该机床设有刀架纵、横向机动及快速运动手柄，操作灵活，宜人性好。CW6163 型卧式车床是以继电器接触系统的控制方式的传统车床，其主轴正反转运动，主轴的制动采

5、用液压制动器，进给运动的纵向左右运动，横向前后运动及快速移动均由一个手柄操作控制。可完成工件最大车削直径为630mm ，工作最大长度为 1500mm. 采用三台电动机控制（1）通常车削加工近似于恒功率负载，同时考虑经济性，工作可靠，主轴电动机M1通常选用三相异步电动机，完成主运动和刀具进给运动的驱动。（2）车削时产生的高温，可由一台普通冷却泵电动机加以控制。冷却电动机在加工时提供切削液，采用直接启动的方式。（3）根据车床工作的要求，需要配备一台快速移动电动机M3 ，用于完成溜板箱快速移动的驱动，可随时手动启停。（3）根据整个生产线状况，要求配备一套局部照明装置及必要的工作状态指示灯，局部照明电

6、路采用独立回路。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - 4 第 4 章 CW6163 卧式车床电气控制系统设计4.1 电动机的选择1、电动机的一般选择原则1. 电动机应完全满足生产机械提出的有关机械特性的要求。2. 电动机在工作过程中，功率能被充分利用。电动机的结构形式适合周围环境条件2、电动机容量的选择电动机的容量反映了它的负载能力，它与电动机的过载能力有关。电动机容量的选择有俩种方法：一种是调查统计类比法；一种是分

7、析计算法。调查统计类比法是在不断总结经验的基础上，选择电动机容量的一种方法，此法比较简单。CW6163 普通型卧式车床加工工件的最大直径为630mm 。所以：由统计分析法公式p = 36.5 D54.1得；P = 36.5 0.6354.1=11KW P取 11KW一般情况下，普通车床选用同步转速为1500r/min 的电动机。因为这个转速的电动机适应性较强，而且功率因数和效率也很高。若电动机的转速与该机械的转速不一致可选取速度稍高一些的电动机通过机械变速装置使其一致。根据前面的设计要求可知，本设计需配备三台电动机，各自分别为：1. 主轴电动机：M1型号选定为 Y160M-4 ， 性能指标为：

8、11KW ， 380V， 22.6A， 1460r/min 2. 冷却泵电动机：M2型号选定为 JCB-22， 性能指标为：0.125KW 。 0.43A， 2790r/min 3. 快速移动电动机： M3 ， 型号选定为 Y90S-4， 性能指标为：1.1KW ， 2.7A， 1400r/min 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - 5 4.2 连接导线的粗细选择电缆截面的选择必须满足：导线的允许载流量Ial不小于

9、通过电线的计算电流I M1的额定电流为 22.6A，采用的是直接启动，由于启动时间为短时，启动电流大约为额定电流的 1.5 倍，查相关手册得， 4mm2铜芯导线允许载流量为41A22.6A ，满足要求。电动机 M2功率较小，额定电流为0.43A，选择导线截面积为1mm2的铜芯导线满足要求。电动机 M3用于溜板箱的拖动，故选择连接导线为YHZ橡套电缆。辅助电路通过的电流较小，选择连接导线截面积为1mm2铜芯导线。4.3 电器控制线路设计4.3.1 CW6163 车床的工作原理所有电机启动前都要按下电源隔离开关QS. 1. 正转 Y降压起动控制过程如下：按起动按钮 SB2 接触器 KM1 得电并自

10、锁电动机 M得电（ Y形降压启动）接触器 KM3得电时间继电器 KT得电 KT延时断开触头断开 KT延时闭合触头闭合接触器 KM4得电电动机形正常运转 Y降压起动束接触器 KM3失电电动机 Y形断开。同时 KM3 动断触头恢复闭合， 为接触器 KM4得电作准备2. 反转 Y降压起动控制过程如下：按起动按钮 SB3 接触器 KM2得电并自锁电动机 M得电（ Y 形降压启动）接触器 KM3得电时间继电器 KT得电 KT延时断开触头断开 KT延时闭合触头闭合接触器 KM4得电电动机形正常运转Y降压起动结束接触器 KM3 失电电动机 Y 形断开。同时 KM3 动断触头恢复闭合，为接触器 KM4得电作准

11、备名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - 6 4.3.2 主电路设计（含设计思路说明，各部分设计原理图）图为主电气控制线路图。 图中 M1为主轴电动机， M2为冷却泵电动机， M3为工作台进给电动机。（1）主轴电动机 M1 根据设计要求，并根据车削工艺的特点，同时考虑到主轴电动机的功率较大，最后确定 M1采用正反转启动控制方式，由接触器KM进行控制。对 M1设置过载保护（热继电器 FR ） 。（2）冷却泵电动机 M2及

12、快速移动电动机M3 在设置保护时， 可考虑到 M3属于短时运行， 故不需设置过载保护。熔断器 FU1 、FU2 、FU3作短路保护综合以上考虑，绘出CW6163 型卧式车床的主电路图如图一所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - 7 图一4.3.3 控制电路设计（含设计思路说明，各部分设计原理图）（1）主轴电动机 M1的控制设计根据设计要求，主轴电动机要求实现两地控制。因此，可在机床的床头操作板上和刀架托板上分别设置

13、起动按钮SB2 ，SB3和停止按钮 SB1来进行控制。（2）冷却泵电动机 M2和快速移动电动机M3的控制设计根据设计要求和 M2 ，M3需完成的工作任务，确定M2采用单向起，停控制方式， M3采用点动控制方式。综合以上的考虑，绘出CW6163 型卧式车床的控制电路如图二所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - 8 图二434 信号指示及照明电路局部照明设备用照明灯EL。灯开关 SA和照明回路熔断器FU3来组合。信号指

14、示电路由两路构成：一路为三相电源接通指示灯HL1 （绿色） ，在电源开关QS接通以后立即发光，表示机床电气线路已处于供电状态；另一路指示灯HL2 （红色） ，表示主轴电动机是否运行。指示灯HL2由接触器 KM的动合和动断触电进行切换通断显示。熔断器 FU3做短路保护。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - 9 由此，绘出 CW6163 型卧式车床的照明及信号指示电路图如图三所示图三4.4 电器元件的选择441 电源开关

15、 QS 的选择 QS作为电源隔离开关用，并不用来直接起停电动机，可按三台电动机的额定电流来选，考虑到额定电流不大（23 + 0.43 + 2.8 = 26.23A） ，可选用额定电流 30A、电压380V的三极组合开关。所以， QS最终选择组合开关： HZ10-25/3型，额定电流为 25A。442 热继电器 FR的选择名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 16 页 - - - - - - - - - 10 热继电器主要用作电动机的过载保护，所以应按电动机的工

16、作环境、启动情况、负载性质等因素来考虑。（）热继电器结构型式的选择星形接法的电动机可选用两相或者三相结构的热继电器；三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。（）根据电动机的额定电流进行热继电器的选择。一般情况下使热继电器整定值为（0.951.05）IN（IN为电动机的额定电流）由前面 M1的额定电流，现选择如下：FR 选 用 JR0-40 型热继电器。热元件额定电流25A，额定电流调节范围为21.523.73A ，工作时调整在 22.6A。443 接触器 KM的选择选择接触器主要考虑以下技术参数1）电源种类；交流电或直流电。2）主触点额定电压、额定电流。3）辅助触点的种类、数

17、量及触点额定电流。4）电磁线圈的电源种类，频率和额定电压。5）额定操作频率（次 /h ）即允许的每小时接通的最多次数。（）接触器线圈电压的选择对于同一系列、同一容量等级的接触器，其线圈的额定电压有好几种规格，它是由控制回路电压决定的。根据前文控制电路设计可知，控制回路电压等级为127V，所以选择接触器线圈电压为 127V。（）主触点的额定电流的确定名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - 11 主触点的额定电流的计算公

18、式： IP103/KU。式中： P为电动机功率（ KW ） ；K为经验常数，一般取11.4 ；U为电动机额定线电压。KM1的选择由公式： IP103/KU =11103/1.2 380=24.2A 本设计中， KM主要对 M1进行控制，而M1的额定电流为22.6A，控制回路电压为127V。需主触点三对，辅助动合触点两对辅助动断触点一对，根据上述情况，选用CJ1040型接触器，主触点额定电流为40A，线圈电压为 127V 。444 熔断器的选择工业上选择熔断器一般从以下几个方面考虑: （1）熔断器的额定电压必须等于或高于熔断器工作点的电压；（2）熔断器的额定电流必须等于或高于所装熔体的额定电流；

19、（3）熔断器所装熔体额定电流的选择。对于没有冲击电流的负载，应使熔体的额定电流RI 等于或稍大于线路工作电流I ，即RI I对于像电动机这样有较大冲击电流的负载，熔体的电流RI=（1.5 2.5 ）edI，式中edI为电动机的额定电流。本设计中涉及的熔断器有三个：FU1.FU2 FU3. FU1主要对 M2和 M3进行短路保护， M2和 M3的额定电流分别为0.43A、2.7A。因此，熔体的额定电流为 IFU1(1.5-2.5)INmax+IN INmax 为最大电流IN为电流之和名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

20、名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - 12 计算可得 IFU1 7.18A ，因此， FU1选择 RL1-15型熔断器，熔体为10A。FU2主要对控制电路进行短路保护，控制电路的熔断器根据线圈的额定电流选择，查资料计算获知， KM1 线圈的额定电流为0.3A。FU3主要对照明电路进行短路保护，照明电路的额定电流为1.2A，（4）熔断器所用熔管额定电流的确定熔体额定电流确定以后，就可以确定熔管额定电流，应使熔管额定电流大于或者等于熔体额定电流。综上所述， FU1选择 RL1-15 型熔断器，熔体为10A。为了安全， FU2 、F

21、U3选用熔体额定电流为最小等级(2A) 的熔断器 RC1-15 ，熔体为 2A。445照明及指示灯的选择照明灯 EL 选择 JC2 型， 交流 36V、 40W， 与灯开关S 成套配合；指示灯 HL1 和 HL2 选择为 ZSD-0型，指标为6.3V ，0.25A，颜色分别为红色和绿色。为保证工作人员的安全，局部照明电流进行接地保护。446按钮的选择按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开 控制电路 （其中电流很小） ，从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。4.5 制定电气元件明细表见附录一4.6CW6163 型卧式车床的电气原理图见附录二名师资料总结 - - -精品资料

22、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 16 页 - - - - - - - - - 13 第 5 章 课程设计总结这次课程设计通过组员的共同努力完成了设计任务，学到了很多也意识到了许多不足。首先通过组员的分工合作，提高了效率，让我们认识到了团结的力量和集体合作的重要性。通过这次课程设计我知道了很多关于卧式机床的知识，虽然在做课程设计的过程中遇到很多问题，但是我也从中收获到了许多原来不知道的知识。我发现我对 CW6163 卧式车床的认识还很少 , 我要学习的东西还有很多,多翻看书籍是必不可少的

23、。在设计过程中，老师的解惑也是大有裨益，很多不懂的地方经过老师的指点后茅舍顿开，才能把整体联系起来，达到系统看问题的目的，在此万分感谢指导老师。在设计的过程中也意识到许多的不足，比如绘图软件不会用，电气元件选择经验缺失，对现实状况的不了解，以至于很多元器件的选择毫无概念等一系列问题，我们将针对出现的问题作出改进，增强自身的能力。在整个设计中培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。名师资料总结

24、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 16 页 - - - - - - - - - 14 附录一CW6163 卧式车床零件清单符号名称型号规格数量 M1 三相异步电动机Y160M-4 11kW,380V,22.6A ，1460r/min 1 M2 冷却泵电动机JCB-22 0.125kW,0.43A ，2790r/min 1 M3 三相异步电动机Y90S-4 1.1kW,2.7A,1400r/min 1 QS 组合开关HZ10-25/3 三级， 500V，25A 1 KM

25、 交流接触器CJ20-40 40A,线圈电压127V 1 FR1 热继电器JR0-40 热元件额定电流25A 整定电流22.6A 1 FR2 热继电器JR0-40 热元件额定电流0.64A ，整定电流0.43A 1 FU1 熔断器RL1-15 500V,熔体 10A 1 FU2 、FU3 熔断器RC1-15 500V,熔体 2A 2 SB2、SB3 、SB5、SB6 控制按钮LA-18 5A, 红色3 SB1 、SB4 控制按钮LA-18 5A, 黑色3 HL1、HL2 指示灯ZSD-0 6.3V, 绿色 1，红色 1 2 EL、SA 照明灯及灯开关36V,40W 2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 16 页 - - - - - - - - - 15 附录二CW6163 卧式车床电气原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - -