電機與電氣控制技術項目式教程 第2版 課件 模塊6、7 典型機械設備電氣控制系統(tǒng)分析、電氣控制系統(tǒng)設計

項目15橋式起重機的電氣控制系統(tǒng)模塊六

典型機械設備電氣控制系統(tǒng)分析項目14銑床的電氣控制系統(tǒng)項目12平面磨床的電氣控制系統(tǒng)項目13搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)

項目11普通車床的電氣控制系統(tǒng)1項目11普通車床電氣控制系統(tǒng)車床是機械加工業(yè)中應用最廣泛的一種機床，約占機床總數的25～50％左右。在各種車床中，應用最多的就是普通車床。普通車床主要用來車削外圓、內圓、端面和螺紋等，還可以安裝鉆頭或鉸刀等進行鉆孔和鉸孔等項的加工。本節(jié)對應用較多的C620－1、C650－2型普通車床進行分析。2

C620-1車床結構1電動機;2帶輪;3進給箱;4掛輪架;5主軸箱;6卡盤;7溜板箱8刀架;9橫溜板;10尾架;11絲桿;12光桿車床的切削加工包括主運動、進給運動和輔助運動。主運動為工作的旋轉運動：由軸通過卡盤或頂尖帶動工件旋轉。進給運動為刀具的直線運動：由進給箱調節(jié)加工時的縱向或橫向進給量。輔助運動為刀架的快速移動及工件的夾緊、放松等3電氣控制M1為主軸電動機

M3為快速移動電動機M2為冷卻泵電動機

4車床的電氣控制研討題1：主軸電動機不能起動。研究分析：主要原因可能是配電箱或總開關中的熔絲已熔斷。熱繼電器已動作過，其常閉觸點尚未復位。電源開關接通后，按下起動按鈕，接觸器沒有吸合，可能是控制電路中FU2熔絲熔斷、起動按鈕或停止按鈕內的觸點接觸不良、交流接觸器KM的線圈燒毀或觸點接觸不良等。電動機損壞。檢查處理：檢查發(fā)現熱繼電器因長期過載已動作。將熱繼電器復位，電動機就可以起動了。5車床的電氣控制研討題2：按下起動按鈕，電動機發(fā)出嗡嗡聲，不能起動。研究分析：這是因為電動機缺相運行造成的。可能的原因有：熔斷器有一相熔絲燒斷、接觸器有一對主觸點沒有接觸好、電動機接線有一處斷線等。檢查處理：立即切斷電源，檢查發(fā)現電動機接線有一處斷線。重新接線后故障排除。研討題3：主軸電動機起動后不能自鎖。研究分析：按下起動按鈕，電動機能起動；松開按鈕，電動機就自行停止。故障的原因是接觸器KM自鎖用的輔助常開觸頭接觸不好或接線松開。檢查處理：檢查發(fā)現接觸器KM自鎖用的輔助常開觸頭接線松開。重新接好后故障排除。6車床的電氣控制研討題4：按下停止按鈕，主軸電動機不會停止。研究分析：出現此類故障的原因一方面是接觸器主觸點熔焊、主觸點被雜物卡住或有剩磁，使它不能復位。另一方面是停止按鈕常閉觸點被卡住，不能斷開。檢查處理：先斷開電源，檢查接觸器主觸點熔焊，更換主觸點后故障排除。研討題5：冷照明燈不亮。研究分析：這類故障的原因可能是照明燈泡已壞、照明開關QS3已損壞、熔斷器FU3的熔絲已燒斷、變壓器原繞組或副繞組已燒毀。檢查處理：檢查發(fā)現熔斷器FU3的熔絲已燒斷。更換熔絲后故障排除。7項目12平面磨床電氣控制系統(tǒng)磨床是用砂輪的端面或周邊對工件的表面進行磨削加工的精密種機床。按其工作性質可分為平面磨床、外圓磨床、內圓磨床、工具磨床以及一些專用磨床。在各種磨床中，應用最多的就是平面磨床。平面磨床根據工作臺的形狀和砂輪軸與工作臺的關系又可分為臥軸矩臺平面磨床、立軸矩臺平面磨床等。主要用來磨削平面的。本節(jié)以M7130型臥軸矩臺平面磨床為例進行分析。8平面磨床的電氣控制M7130平面磨床的電氣控制線路9主電路分析砂輪泵電動機M1和冷卻電動機M2同時起動或停止，液壓泵由電動機M3拖動。10控制回路分析11平面磨床的電氣控制

研討題1：磨床中各電動機不能起動。研究分析：可能是主電路回路不正?；蚴强刂齐娐饭收稀z查處理：首先檢查3-4之間的欠電流繼電器KI的觸點以及轉換開關SA1的觸點是否接觸不良、接線松動脫落或有油垢；再檢查熱繼電器FR1、FR2是否動作過，以及SB1、SB2、SB3、SB4常開、常閉接點是否正常。逐項排除后直到正常工作為止。研討題2：砂輪電動機的熱繼電器FR1脫扣。研究分析：可能原因有：砂輪電動機前軸瓦磨損，電動機發(fā)生堵轉而電流增大很多；砂輪進刀量太大，使電動機堵轉，電流很大；更換后的熱繼電器FR1規(guī)格不符合要求或未調整好。檢查處理：檢修時應根據具體情況進行處理，直到排除故障為止。12平面磨床的電氣控制研討題3：冷卻泵電動機不能起動。研究分析：可能的原因是冷卻泵電動機的插座或電動機已損壞檢查處理：檢查發(fā)現冷卻泵電動機的插座損壞，修復后故障排除。研討題4：液壓泵電動機不能起動。研究分析：可能是按鈕SB3或SB4的觸點接觸不良或接線脫落；接觸器KM2的線圈損壞或接線脫落；液壓泵電動機損壞。檢查處理：經檢查接觸器KM2接線脫落。重新接線后故障排除。研討題5：電磁吸盤沒有吸力研究分析：可能是三相電源的問題，或整流裝置輸出不正常，再有可能是電磁吸盤線圈接線不良或脫落。13平面磨床的電氣控制檢查處理：首先檢查三相交流電源是否正常，熔斷器FU1、FU2、FU4是否完好，接觸是否正常，插銷X3接觸是否良好；再檢查變壓器T2及整流裝置有無輸出。如上述檢查均未發(fā)現故障，則進一步檢查電磁吸盤線圈、KI線圈，發(fā)現KI線圈接線脫落。重新接線后故障排除。研討題6：電磁吸力不足。研究分析：常見的原因有交流電源電壓低，導致直流電壓相應下降，以致吸力不足。若直流電壓正常，則可能插銷X3接觸不良，也可能電磁吸盤線圈內部存在短路。另外的原因是橋式整流電路的故障。如整流橋有一橋臂發(fā)生開路，將使直流輸出電壓下降一半左右，使吸力減小。檢查處理：首先可測量交流電源電壓；再測量整流器輸出電壓，空載時應為130-140V。若下降一半則判斷為某一整流二極管斷路，更換損壞的二極管即可。若有一橋臂被擊穿而形成短路，則另一橋臂二極管也會過流損壞，這時變壓器升溫極快，應及時切斷電源。14項目13搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)鉆床是一種用途較廣的萬能機床，可以用來鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋及修刮端面等多種形式的加工。搖臂鉆床的電氣控制原理圖可分成三個部分，即主電路、控制電路和照明電路為例進行分析。15搖臂鉆床的電氣控制16搖臂鉆床的電氣控制研討題1：主軸電動機不能起動。研究分析：常見原因有十字開關的觸點SA1-2損壞或接觸不良；接觸器KM1的主觸點接觸不良或接線脫落；失壓繼電器KV的觸點接觸不良或接線脫落；熔斷器FU1的熔斷絲燒斷。檢查處理：針對上述情況應逐項檢查，發(fā)現熔斷器FU1的熔斷絲燒斷，更換后故障排除。研討題2：主軸電動機不能停止。研究分析：一般是由于接觸器KM1的主觸點熔焊造成。檢查處理：檢查KM1發(fā)現主觸點熔焊。斷開電源后更換接觸器KM1的主觸點，故障排除。17搖臂鉆床的電氣控制研討題3：搖臂升降后不能完全夾緊。研究分析：主要與搖臂夾緊的組合開關SQ2有關?？赡苁墙M合開關SQ2動觸點的位置發(fā)生偏移，或者轉動組合開關SQ2的齒輪與拔叉上的扇形齒輪的嚙合位置發(fā)生了偏移，當搖臂未能夾緊時，觸點SQ2-1（搖臂下降）或觸點SQ2-2（搖臂上升）就過早地斷開了，未到夾緊位置電動機M3就停轉了。檢查處理：檢查后發(fā)現組合開關SQ2動觸點的位置發(fā)生偏移，重新調整后故障排除。研討題4：搖臂升降方向與十字開關標志的扳動方向相反。研究分析：該故障的原因是升降電動機的電源相序接反了。18搖臂鉆床的電氣控制檢查處理：檢查發(fā)現升降電動機的電源A、B相序接反。發(fā)生這一故障是很危險的，應立即斷開電源開關，及時調整好升降電動機的電源相序。研討題5：搖臂升降不能停止。研究分析：一般是因為檢修時誤將轉換開關SQ2的兩對觸點的接線互換了。以十字開關扳到上升位置為例，接觸器KM2通電吸合，電動機M3通電正轉，搖臂先松開后上升，松開后應是觸點SQ2-2閉合，為夾緊作準備，接線接錯后變?yōu)镾Q2-1閉合，往后將十字開關扳回中間位置以及終端限位開關觸點SQ1-1斷開也不會停止上升。檢查處理：轉換開關SQ2的兩對觸點的接線接錯，調換后故障排除。19搖臂鉆床的電氣控制研討題6：立柱松緊電動機不能起動。研究分析：發(fā)生故障的原因可能有：按鈕SB1、SB2的觸點接觸不良或接線脫落；接觸器KM4、KM5的主觸點接觸不良或接線脫落；熔斷器FU2的熔絲燒斷。檢查處理：檢查后發(fā)現KM5的主觸點接觸接線脫落，重新接好后故障排除。研討題7：立柱松緊電動機不能停止研究分析：主要原因是接觸器KM4、KM5的主觸點熔焊檢查處理：KM4主觸點熔焊。立即斷開電源，更換接觸器主觸點后故障排除。20項目14銑床的電氣控制系統(tǒng)在金屬切削機床中，銑床在數量上占第二位，僅次于車床。銑床可用來加工平面、斜面和溝槽等，裝上分度頭后還可以銑切直齒齒輪和螺旋面，如果裝上圓工作臺還可以銑切凸輪和弧形槽。銑床的種類很多，有臥銑、立銑、龍門銑、仿形銑及各種專用銑床等?，F以應用廣泛的X62W臥式萬能銑床為例進行分析。21銑床的電氣控制22銑床的電氣控制研討題1：工作臺各個方向均不能進給。研究分析：從故障現象分析可能由于主電路接觸器接觸不良、電動機接線脫落和繞組斷路等。也可能由于控制回路電壓不正常造成的。檢查處理：先證實圓形工作臺控制開關是否在“斷開”位置。接著檢查控制回路電壓是否正常，若正常，可扳動操作手柄至任一運動方向，觀察其相關接觸器是否吸合，若吸合則斷定控制回路正常。檢查主電路，發(fā)現電動機接線脫落。重新接好后故障排除。研討題2：工作臺不能向上運動。研究分析：故障原因一般是由于縱向操作手柄不在零位造成的，或是因為機械磨損等因素，使相應電氣元件動作不正常或觸點接觸不良所致。23銑床的電氣控制檢查處理：發(fā)現縱向操作手柄位置不正確，調整至零位后故障排除。研討題3：工作臺前后進給正常但左右不能進給。研究分析：由故障現象分析M2的主回路正常。從控制線路中看，故障可能發(fā)生在SQ2-2、SQ3-2、SQ4-2或SQ5-1、SQ6-1上。檢查處理：檢查發(fā)現位置開關SQ6是沖動開關，變速時常受沖擊，易損壞。修復后故障排除。研討題4：工作臺不能快速進給，主軸制動失靈。研究分析：此故障原因一般是電磁離合器工作不正常造成的。24銑床的電氣控制檢查處理：首先應檢查整流器中四個二極管有否損壞。其次，電磁離合器是否燒毀。最后檢查離合器動片與定片是否損壞。檢查發(fā)現整流器有一個二極管損壞，更換后故障排除。研討題5：變速時沖動失靈。研究分析：故障的最常見原因是沖動開關的動合觸點在瞬間閉合時接觸不良。其次是變速手柄（主軸變速）或變速盤（進給變速）推回原位過程中，機械裝置未碰上沖動開關所致。檢查處理：檢查發(fā)現是變速手柄未推到位。重新將手柄推到位后，觸動沖動開關動作，故障排除。25項目15橋式起重機的電氣控制系統(tǒng)起重機是用來在短距離內提升和移動物體的機械，俗稱天車。它能減輕工人的體力勞動，提高生產效率，因而廣泛應用于工礦企業(yè)、港口、建筑工地等。它的種類很多，但都具有提升和移動機構。其中，橋式起重機具有一定的典型性和廣泛性，尤其在冶金和機械制造企業(yè)中，各種橋式起重機得到了廣泛的應用。26起重設備控制線路起重運輸機械是一種起吊和運輸重物的設備，大量運用于生產流水線上，是現代化生產中不可缺少重要設備之一。起重設備的種類多，其工作具有周期短，工作重復，操作頻繁等特點，其中的電葫蘆和橋式起重機具有代表性，以下就以此為例分析其電氣控制電路。電動葫蘆電氣控制電路橋式起重機電氣控制電路27電葫蘆控制電路

28橋式起重機電氣控制電路1小車滑線架，2控制盤，3電阻箱，4小車，5小車軌道，6大車軌道，7端梁，8大車軌道，9小車滑線，10大車，11駕駛室29橋式起重機主電路

橋式起重機電氣控制電路

30輔助電路控制分析31在控制線路中，QF是緊急開關當駕員在發(fā)現緊急情況時，斷開此開關，起動接觸器KM斷電，切斷全部電源，防止事故的發(fā)生。SQ1是駕馭室上方艙口門的行程開關，SQ2、SQ3、是大車兩端門的限位開關，串聯于起動回路中，當艙口打開，有人員出入工作時，起動回路就始終是斷開的，能避免由于誤操作而造成安全事故。SQ4是提升終端開關，作為提升的限位保護。SQ5、SQ6是小車的左右終端限位開關，作為小車的限位保護用。SQ7、SQ8是大車前后的終端限位開關，作大車的限位保護用。SA1、SA2、SA3是凸輪控制器的三對觸頭，是作零位保護用的，即只有當控制手柄在零位時，表明三臺電動機在停止狀態(tài)下才允許橋式起重機起動回路能接通電源，允許起動。32模塊七電氣控制系統(tǒng)設計電氣控制系統(tǒng)設計的主要內容電氣系統(tǒng)設計生產機械設備對電氣線路的基本要求任務一電氣控制系統(tǒng)設計的主要內容與要求電氣控制系統(tǒng)設計的主要內容

確定電力設備的拖動方案并選擇電動機；設計電氣控制電路；選擇各種控制電器；確定電氣設備的布局，繪制安裝接線圖；安裝調試。電氣控制系統(tǒng)的設計電氣控制電路設計的一般原則：電氣控制電路必須滿足機械裝備工藝要求；控制電路必須能安全可靠地工作；控制電路應力求在安裝、操作和維修時簡單、經濟、方便。電氣控制電路設計的一般規(guī)律當要求在幾個條件中只要具備其中任何一個條件，被控電器線圈就能得電時，可用幾個動合輔助觸點并聯后與被控線圈串聯來實現。當要求在幾個條件中只要具備其中任何一個條件，被控線圈就斷電時，可用幾個動斷觸點與被控線圈串聯的方法來實現。當要求必須同時具備其中幾個條件，被控線圈才能行電時，可用幾個動合觸點與被控線圈串聯的方法來實現。電氣控制電路設計的一般規(guī)律當要求必須同時具備幾個條件，被控電器線圈才能斷電時，可采用幾個動斷輔助觸點并聯后與被控線圈串聯來實現。電氣控制電路設計的注意事項合理選擇控制電源。防止電器線圈的錯誤連接。

電器觸點的布置要盡可能優(yōu)化。

防止出現寄生電路。

注意電器觸點動作之間的“競爭”問題。

電氣控制電路的設計方法電氣控制電路的設計方法通常有兩種：分析設計法和邏輯代數設計法。分析設計法也稱一般設計法、經驗設計法其步驟如下：（1）根據確定的拖動電機與拖動方案設計主電路。（2）根據主電路和工藝動作的要求，對控制電路的各個環(huán)節(jié)逐個進行設計。

（3）將控制電路的各個環(huán)節(jié)拼合成一個整體的設計草圖。

電氣控制電路的設計方法（4）設計好的草圖經檢查和驗證才能轉入施工設計。邏輯設計法是從生產機械的工藝資料（工作循環(huán)圖、液壓系統(tǒng)圖）出發(fā)，根據控制電路中的邏輯關系并經邏輯函數式的化簡，再繪出相應電路圖。體的設計草圖。邏輯設計法適合于較復雜的控制系統(tǒng)的設計，但目前在較復雜的控制系統(tǒng)中已逐步采用PLC控制。

生產機械設備對電氣線路的基本要求1.所設計的電氣線路必須滿足生產機械的生產工藝要求。

2.電氣控制線路的動作應準確，動作順序和安裝位置要合理。對電氣控制線路既要求其電器元件的動作準確，且要求當個別電器元件或導線損壞時，不應破壞整個電氣線路的工作順序。安裝時，安裝位置既要緊湊又要留有余地。

3.為防止電氣控制線路發(fā)生故障，對設備和人身造成傷害，電氣控制線路各環(huán)節(jié)之間應具有必要的聯鎖和各種保護措施。

生產機械設備對電氣線路的基本要求4.電氣控制線路要簡單經濟。在保證電氣控制線路工作安全、可靠的前提下，應盡量使控制線路簡單，選用的電器元件要合理，容量要適當，盡可能減少電氣元件的數量和型號，采用標準的電器元件；導線的截面積選擇要合理，截面不宜過大等；布線要經濟合理。5.維護和檢修方便。任務目標（１）根據生產機械的具體控制要求和工藝要求能夠準確的選擇電動機的功率；（２）能夠準確的選擇電動機的電氣參數。任務二電動機的選擇

１.電動機的工作制電動機的發(fā)熱和冷卻情況不但與其所拖動的載有關，而且與負載持續(xù)的時間有關。負載持續(xù)時間的不同，電動機的發(fā)熱情況就不同。所以，還要對電動機的工作方式進行分析。為了便于電動機的系列生產和供用戶使用，按國家標準將電動機工作方式分為三類。（１）連續(xù)工作制（２）短時工作制（３）斷續(xù)工作制２.電動機容量的選擇（1）長期連續(xù)工作制電動機容量的選擇

（2）短時工作制電動機功率的選擇（3）周期斷續(xù)工作制電動機功率的選擇3．選擇電動機功率的統(tǒng)計法和類比法統(tǒng)計法機床類型主電動機的功率（KW）備注臥式車床D為工件最大直徑，單位:m立式車床D為工件最大直徑，單位:m搖臂鉆床D為最大鉆孔直徑，單位:mm臥式鏜床D為鏜桿直徑，單位：mm龍門銑床B為工作臺寬度，單位：mm外圓磨