Z35型搖臂鉆床電氣控制電路設(shè)計(jì)

1、渤海石油職業(yè)學(xué)院電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)課程論文z35型搖臂鉆床電氣控制電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：閆亞濤專業(yè)班級(jí)：09 電氣自動(dòng)化2班指導(dǎo)教師： _ 趙鳳新 _ 完稿日期2011-12-23 課程設(shè)計(jì)（論文）題目t: 如容o 口過運(yùn)屋、1mk12程設(shè)計(jì)論、o33o 、4文任o55務(wù)o 吉纟指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)?nèi)誻 月鳳年指成課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)目的工廠電氣控制設(shè)備課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，同時(shí)還培養(yǎng)學(xué)生查閱圖書資料、手冊(cè)、各種工具書的能力，培養(yǎng)學(xué)生繪圖和書寫技術(shù)報(bào)告的能力。二、 設(shè)計(jì)班級(jí)2009 電氣三、 設(shè)計(jì)題目z35 搖臂鉆床的電氣控制線路四、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：

2、1、設(shè)計(jì)要求：z35搖臂鉆床有四臺(tái)籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)m1的功率3kw搖臂升降電動(dòng)機(jī)m2功率1.1kw 點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，液壓泵電動(dòng)機(jī)m3的功率0.6kw 冷卻泵電動(dòng)機(jī)m4功率0.125kw控制電路采用十字開關(guān)操作，它能實(shí)現(xiàn)主軸起停和搖臂升降的聯(lián)鎖，它有五個(gè)位置，各位置工作情況如下表：手柄位置實(shí)物位置接通微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)工作情況中都不通停止左4 - sa1-1零壓保護(hù)右- ?sa1-2主軸運(yùn)動(dòng)上sa1-3搖臂上升下sa1-4搖臂下降2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1） 畫出主線路和控制線路（2） 有短路、過載和零壓保護(hù)（3） 有必要的照明電路（4） 并敘述搖臂上升的操作過程（5） 選擇電器元件，編制元件目錄清單

3、（6） 繪制電器元件的布置圖和安裝接線圖五、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求：1、 封面：寫清題目、班級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師。2、 目錄3、 正文：要求字跡工整，思路清晰4、 課程設(shè)計(jì)的體會(huì)5、 參考書目六、 考核辦法及成績(jī)總成績(jī)我擬控制系統(tǒng)效果成績(jī)+課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)+答辯成績(jī)第 1 章 z35型搖臂鉆床的簡(jiǎn)介. 11.1 z35型搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu). . 11.2 z35型搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)形式. . 11.3 z35型搖臂鉆床電氣拖動(dòng)特點(diǎn)及控制要求. . 11.4搖臂鉆床的日常保護(hù) . 2第 2 章 z35型搖臂鉆床的傳動(dòng)方案. 32.1 z35型搖臂鉆床的調(diào)速. . 32.2 z35型搖臂鉆床的正反轉(zhuǎn). .

4、3第 3 章 z35型搖臂鉆床電氣控制線路. 43.1主電路設(shè)計(jì) . 43.2控制電路設(shè)計(jì) . 4第 4 章 z35型搖臂鉆床電器元件選擇. 6第 5 章電器元件布置圖7第 6 章課程設(shè)計(jì)總結(jié). 8參考文獻(xiàn) . 9第 1 章 z35型搖臂鉆床的簡(jiǎn)介1.1 z35型搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺(tái)等部分組成。內(nèi)立1柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360度搖臂的一端為套筒，它套裝在外立柱做上下移動(dòng)由于絲桿與外立柱連成一體，而升降螺母固定在搖臂上，因此搖臂不能繞外立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱來回轉(zhuǎn)主軸箱是一個(gè)復(fù)合部件，由主

5、傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給和變速機(jī)構(gòu)、機(jī)床的操作機(jī)構(gòu)等部分組成主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。1.2 z35型搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)形式當(dāng)進(jìn)行加工時(shí)，由特殊的加緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導(dǎo)軌上，而外立柱緊固在內(nèi)立柱上搖臂緊固在外立柱上，然后進(jìn)行鉆削加工一邊進(jìn)行縱向進(jìn)給，其運(yùn)動(dòng)形式為：（1）搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；（2）入給運(yùn)動(dòng)為主軸的縱向入給；（3）輔助運(yùn)動(dòng)有：搖臂沿外立柱垂直移動(dòng)，主軸箱沿?fù)u臂長(zhǎng)度方向的移動(dòng)，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1.3 z35型搖臂鉆床電氣拖動(dòng)特點(diǎn)及控制要求（1）搖臂鉆床運(yùn)動(dòng)部件較多，為了簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置采用多臺(tái)

6、電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)例如z35型搖 臂鉆床采用4臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。他們分別是主軸電動(dòng)機(jī)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)，液壓泵電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)，這些電動(dòng)機(jī)都采用直接啟動(dòng)方式。（2）為了適應(yīng)多種形式的加工要求，搖臂鉆床主軸的旋轉(zhuǎn)及入給運(yùn)動(dòng)有較大的調(diào)速范圍，一般情況下多由機(jī)械變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸變速機(jī)構(gòu)與進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)均裝在主軸箱內(nèi)。（3）搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均為主軸的運(yùn)動(dòng)，為此這兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)有一臺(tái)主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，分別經(jīng)主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給。（4）在加工螺紋時(shí)，要求主軸能正反轉(zhuǎn)搖臂鉆床主軸正反轉(zhuǎn)一般采用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)因此主軸電動(dòng)機(jī)僅需要單向旋轉(zhuǎn)。（5）搖臂升降電動(dòng)機(jī)要求能正反向旋轉(zhuǎn)。（6） 內(nèi)外主軸的夾

7、緊與放松、主軸與搖臂的夾緊與放松可用機(jī)械操作、電氣-機(jī)械裝置，電氣-液壓或電氣-液壓-機(jī)械等控制方法實(shí)現(xiàn)若采用液壓裝置則備有液壓泵電機(jī)。1.4搖臂鉆床的日常保護(hù)1. 清洗鉆床時(shí)，注意要內(nèi)外清洗，要顧及到每一個(gè)死角。對(duì)于工作臺(tái)面上的毛刺要也認(rèn)真清洗；22. 對(duì)于各個(gè)部件的靈活性也可不間斷的檢查，以免在運(yùn)行是發(fā)生故障；3. 在檢查主軸進(jìn)刀箱時(shí)，要記得檢查油質(zhì)，保證油量的供給；4. 檢查電源、門蓋等基本部位是否有松動(dòng)問題；5. 時(shí)刻檢查各電器控制開關(guān)的靈活程度；6. 注意液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行，是否有漏洞現(xiàn)象發(fā)生。這些都是一般最基本的搖臂鉆床檢查與保養(yǎng)的小常識(shí)，但卻需要大家多多注意這些小細(xì)節(jié)。第 2 章

8、 z35型搖臂鉆床的傳動(dòng)方案2.1 z35型搖臂鉆床的調(diào)速鉆床可以進(jìn)行多種形式的加工，如：鉆孔，鏜孔，鉸孔及攻螺紋。因此要求鉆床的主軸運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有較寬的調(diào)速范圍。z35型搖臂鉆床的主軸的調(diào)速范圍為50：1, 正 轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速為40 r/min，最高為2000 r/min，進(jìn)給范圍為0.05?1.60 r/min 。它的調(diào)速是通過三相交流異步電動(dòng)機(jī)和變速箱來實(shí)現(xiàn)的。也有的是采用多速異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，這樣可以簡(jiǎn)化變速機(jī)構(gòu)。鉆床的種類很多，有臺(tái)鉆，立鉆，臥鉆，專門化鉆床和搖臂鉆床。臺(tái)鉆和立鉆的電氣電路比較簡(jiǎn)單，其他型式的鉆床在控制系統(tǒng)上也大同小異。搖臂鉆床除了主軸的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)外，還有搖臂的上升，

9、下降及立柱的夾緊和放松。搖臂的上升，下降由一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸箱，立柱的夾緊和放松由另一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。通過電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)齒輪泵，供給夾緊裝置所需要的壓力油。而搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動(dòng)通常采用手動(dòng)。此外還有一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)對(duì)加工的刀具進(jìn)行冷卻。2.2 z35型搖臂鉆床的正反轉(zhuǎn)搖臂鉆床適合于在大，中型零件上進(jìn)行鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔及攻螺紋等工作，在具有工藝裝備的條件下還可以進(jìn)行鏜孔。搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸的正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過機(jī)械轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。故主電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。搖臂鉆床主軸正反轉(zhuǎn)一般采用機(jī)械方法來實(shí)現(xiàn)，這樣主軸電動(dòng)機(jī)只需單方向旋轉(zhuǎn)。搖臂的

10、升降由升降電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，要求電動(dòng)機(jī)能正，反轉(zhuǎn)。3第 3 章 z35型搖臂鉆床電氣控制線路3.1主電路設(shè)計(jì)主電路設(shè)計(jì)（2?7區(qū)），三相電源l1l2l3由電源開關(guān)qs控制，熔斷器fu1實(shí)現(xiàn)對(duì)全電路的短路保護(hù)（1區(qū)）。從2區(qū)開始就是主電路。主電路有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)。1）m4（2區(qū)）是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)冷卻泵供給工件冷卻液。由于m4容量較小，因此不需要過載保護(hù)，由轉(zhuǎn)換開關(guān)qs2直接控制。m4直接起動(dòng)，單向旋轉(zhuǎn)。2）m1（3區(qū)）是主軸電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)，是主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。它由km1的主觸點(diǎn)控制，其控制線圈在13區(qū)。熱繼電器fr1做過載保護(hù)，其常閉觸點(diǎn)在13區(qū)。m1直接起動(dòng)，單向旋轉(zhuǎn)。主

11、軸的正反轉(zhuǎn)由液壓系統(tǒng)和正反轉(zhuǎn)摩擦離合器來實(shí)現(xiàn)，空檔，制動(dòng)及變速也由液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。3）m2（4?5區(qū)）是搖臂升降電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)搖臂沿立柱的上下移動(dòng)。它由km2 km3的 主觸點(diǎn)控制正反轉(zhuǎn)，其控制線圈分別在15, 16區(qū)。電動(dòng)機(jī)m2是短時(shí)運(yùn)行，因此不需要過載保護(hù)。4）m3（6?7區(qū)）是液壓泵電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)液壓泵送出壓力油以實(shí)現(xiàn)搖臂的松開，夾緊和主軸箱的松開，夾緊控制。它由km4,km5勺主觸點(diǎn)控制其正反轉(zhuǎn)，控制線圈分別在17, 18區(qū)。熱繼電器fr2作過載保護(hù)。其常閉觸點(diǎn)在17區(qū)。熔斷器fu2作搖臂升降電動(dòng)機(jī)m2,液壓電動(dòng)機(jī)m3和控制電路的短路保護(hù)。4圖 3-1 主電路圖3.2控制電路設(shè)計(jì)控制電路的

12、設(shè)計(jì)（13?19控制電區(qū)），控制電路由控制變壓器tc（8區(qū)）將380v交流 電源降為127乂1）主軸電動(dòng)機(jī)m1的控制電路（13區(qū)）。主軸電動(dòng)機(jī)m1的控制電路是典型的電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)控制電路。sb1,sb2分別為砂輪電動(dòng)機(jī)m1的停止和啟動(dòng)按鈕。2）搖臂升降的控制電路（14?19區(qū)）。搖臂升降由搖臂升降電動(dòng)機(jī)m2作動(dòng)力，按鈕sb3,sb4分別為搖臂上升，下降的點(diǎn)動(dòng)按鈕，和km3,km2&成接觸器按鈕雙重連鎖的正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制電路（15?16區(qū)）。由于搖臂的升降控制須與夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)緊密配合：搖臂升降前，先把搖臂松開，再由m2驅(qū)動(dòng)升降；搖臂升降到位后，再重新夾緊。由此可見，搖臂升降的電氣控制是

13、與松緊機(jī)構(gòu)液壓- 機(jī)械系統(tǒng)（m3與丫“的控制配合進(jìn)行的?，F(xiàn)以搖臂上升為例，來分析控制的全過程：搖臂的下降由sb4控制km3使m2反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，工作過程與搖臂上升相似。搖臂松開由行程開關(guān)sq2控制，搖臂夾緊由行程開關(guān)sq3控制。如果夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，搖臂不能夾緊；或者因sq3的位置安裝不當(dāng)，在搖臂已夾緊后sq3仍不 能動(dòng)作，那么sq3的常閉觸點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間不能斷開，會(huì)使液壓泵電動(dòng)機(jī)m3處于長(zhǎng)期過載狀態(tài)。因此，m3采用熱繼電器fr2作過載保護(hù)。3）主軸箱和立柱松緊的控制（17?18區(qū)）。主軸箱和立柱的松緊控制是同時(shí)進(jìn)行的。sb5和sb6分別為松開和夾緊控制按鈕，和km4,km5&成接觸器連

14、鎖的正反轉(zhuǎn)電動(dòng)控制5電路。其工作過程如下：由于sb5,sb6的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在yv線圈支路中，因此在按下sb5,sb6使m3點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)的過程中，電磁閥yv線圈不吸合，液壓泵送出壓力油，進(jìn)入主軸箱和立柱的松開, 夾緊油箱，推動(dòng)松緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸箱的松開和夾緊。3輔助電路設(shè)計(jì)（8?12區(qū)）4輔助電路包括信號(hào)燈電路（9?11區(qū)）和照明電路（12區(qū)）。第 4 章 z35型搖臂鉆床電器元件選擇z35型搖臂鉆創(chuàng)電器元件中關(guān)于熱繼電器fr1的選擇型號(hào)為jr16-20/3d，用此型號(hào)的繼電器做過載保護(hù)，因?yàn)槠?；熱元件?1a,調(diào)節(jié)范圍6.8-11a適合搖臂鉆創(chuàng)的控制線路系統(tǒng)最大電流及其過載保護(hù)電路的范圍。fr2選

15、擇原因同上。對(duì)于km1交流接觸器的選擇型號(hào)為cj10-20原因?yàn)槠湟?guī)格整體電流為20a，線圈電壓最大為127v控制整體線路電動(dòng)機(jī)m1，實(shí)現(xiàn)m1正反轉(zhuǎn)。對(duì)于km2/km3及km4/km5的選擇型號(hào)為cj10-20 型。因其性能穩(wěn)定，線路電流為10a，電壓為127v，其主要負(fù)責(zé)圖3-2中m2電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)及搖臂的上升和下降，其最5信號(hào)燈的工作電壓6v由控制變壓器tc提供。6照明燈的工作電壓36v仍有控制變壓器tc提供。按下照明燈開關(guān)sa鉆床照明指x 4u i$1u-is：s*x?x3ix.$x117典el的一端接地。熔斷器fu3作照明電路的短路保護(hù)。1示燈el亮。為保證安全 , . 陽戀圖 3-2

16、 z35 型搖臂鉆床控制原理圖ifkkm1 rm km56大電流和電壓包含了z35搖臂鉆床在支路中電壓電流在m2電動(dòng)機(jī)和搖臂鉆創(chuàng)上升下降的工作最大范圍。對(duì)于m3液壓泵電動(dòng)機(jī)的選擇條件比較通用，不做詳細(xì)解釋，其余電器元件選擇原因及注解詳詢參考文獻(xiàn)機(jī)械原理教程及機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書等文獻(xiàn)，下表為整體控制線路電器元件的選擇表，如下：表 4.1 電器元器件選擇符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量用途m1主軸電動(dòng)機(jī)y100i2 43kw 6.8a 1420r/mi n1主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)動(dòng)力m2搖臂升降電動(dòng)機(jī)y90l-41.5kw 3.7a 1400r/mi n1搖臂升降動(dòng)力m3液壓泵電動(dòng)機(jī)y802-40.75kw 2

17、.1a 1390r/mi n1驅(qū)動(dòng)液壓泵m4冷卻泵電動(dòng)機(jī)aob-2590w 2800r/mi n1驅(qū)動(dòng)冷卻液泵fr1熱繼電器jr16-20/3d熱元件整定電流6.8a1m1的過載保護(hù)fr2熱繼電器jr16-20/3d熱元件整定電流2.1a1m3的過載保護(hù)km1交流接觸器cj10-2020a線圈電壓127v1控制m1km2/ km3交流接觸器cj10-1010a線圈電壓127v1控制m2正/反轉(zhuǎn)（搖臂上升/7下降）km4/ km5交流接觸器cj10-1010a線圈電壓127v1控制主軸箱和立柱松開/拉 緊kt時(shí)間繼電器js7-4a線圈電壓127v3搖臂升降夾緊延時(shí)第 5 章 電器元件的布置圖qs

18、1| fu1lifu2km1明1km：| |km4km5km6fr1 kt1kt2ka廠1.xt8第 6 章課程設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)終于在我的不懈努力下完成了，皇天不負(fù)有心人，每一分耕耘換來每一分收獲！在實(shí)踐中獲取理論知識(shí)中的不足，彌補(bǔ)動(dòng)手能力上的缺憾！我覺得每一次的課程設(shè)計(jì)對(duì)我自己來說非常有意義，非常實(shí)在。它給我的大學(xué)生活添上了精彩的一筆。讓我更貼近實(shí)踐工作的生活，讓我增長(zhǎng)了更多的專業(yè)知識(shí)，讓我認(rèn)識(shí)到自己的長(zhǎng)處與不足。搖臂鉆床電氣拖動(dòng)特點(diǎn)及控制要求搖臂鉆床運(yùn)動(dòng)部件較多，為了簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，采用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。例如z35型搖臂鉆床采用4臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，它們分別是主軸電動(dòng)機(jī)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)，液壓泵電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)，這些電動(dòng)機(jī)都采用直接啟動(dòng)方式。一年后我們就業(yè)的時(shí)候，就業(yè)單位不會(huì)像老師一樣點(diǎn)點(diǎn)滴滴細(xì)致入微的把要做的歐諾工作告訴我們，更多的是需要我們自己去觀察和學(xué)習(xí)。不具備這種能力就難以勝任未來的挑戰(zhàn)。隨著科學(xué)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，會(huì)有很多領(lǐng)域是我們未曾接觸過的，只有敢于嘗試才能有所突破，有所創(chuàng)新。兩周的課程設(shè)計(jì)給我們帶來的不全是我們所接觸的那些操作技能，更多的則需要我們每個(gè)人在課程設(shè)計(jì)結(jié)束后根自己的情況去感悟，去思考，勤時(shí)自勉，有所收獲，使這次課程設(shè)計(jì)達(dá)到了它真正的目的