1、千斤顶液压缸加工专用机床电气控制设计摘要：本机床为专用千斤顶液压缸两端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进、快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁方法实现位置控制。关键字：液压系统，行程开关，联锁与保护1 设计任务1.1 设计任务1）设计与绘制电气控制电路和主电路图，选择电气元件，制订元件目录表；2）编制设计说明书与设计小结；3）列出设计参考资料目录，不少于 5 个。1.2 设计方案千斤顶液压缸加工专用机床设计的主要结构有工件台，即可装卸工件的部分，当工件处于可被加工位置时，先用定位油压缸对其进行定位夹紧，工件处于固定不动的状
2、态，这样可以进行高精度的加工；动力头，用动力头电机带动，它能够同时完成刀具切削运动和进给运动，在液压系统中动力头主要完成刀具的切削运动，进给运动主要靠液压滑台来实现；液压滑台，主要是由油泵电机控制来完成两个动力头的进给运动，即快进、工进和快退。它的换向主要靠电磁阀改变压力油路来实现的，因为液压系统可以方便地进行无级调速，正反向平稳，冲击力小，便于频繁的换向，它可以与电气控制系统相配合。2 千斤顶液压缸加工专用机床工作原理2.1 主电路工作原理1）油泵电动机 M3 的控制 油泵电动机 M3 只是带动油泵的输出压力油，所以只需要单相运行。当按下 SB2 时，油泵电机启动，对应的其他控制接在压力继电
3、器的后面，所以当油泵电机启动后，才能进行其他控制。2）电动机 M1、M2 的控制电动机 M1、M2 是分别带动左、右动力头的刀具切削运动，它的进给换向主要靠液压滑台来实行，所以也只需要单相运行。并分别用接触器 KM1、KM2 控制。只有当油压达到一定数值后，压力继电器闭合才能接通控制 M1、M2 的电路进行工件加工。2.2 控制电路工作原理1）合上电源开关 QS 后按下按钮 SB2，KM3 得电并自锁，油泵电动机启动，当油压达到一定数值时，压力继电器闭合，中间继电器KA 得电，KA 常开触点闭合，接通后面控制电路。2）零件定位当启动油泵电机，压力继电器闭合后，按下 SB3，工人将零件装入夹具后
4、，碰到行程开关 SQ1，SQ1 常开触点闭合使中间继电器KA1 得电并自锁，同时 KA1 常开触点闭合接通时间继电器 KT2 并使电磁阀 YV1 得电。即可对零件进行定位3）零件夹紧零件定位后时间继电器 KT2 延时 15S，KT2 常开触点闭合，接通中间继电器 KA2 并自锁。同时 KA2 常开触点闭合使电磁阀 YV2得电。YV2 改变油路对零件进行夹紧。4）滑台入位当夹紧动作完成时，触碰行程开关 SQ2，SQ2 常开触点闭合接通时间继电器 KT4 并自锁。确保定位油缸退出。延时 15S 后 KT4常开触点闭合接通中间继电器 KA3 并自锁，同时使 KM1、KM2 得电，电动机 M1、M2
5、启动为加工做准备。KA3 常开触点闭合使电磁阀 YV3 得电且 KA3 常闭触点断开，KA1 断电使 YV1 失电。滑台带动动力头一起快速进入加工位置。5）加工零件滑台入位后触碰行程开关 SQ3，SQ3 常开触点闭合接通KA4、KA5 并自锁，同时 KA4、KA5 常开触点闭合使 YV4、YV5得电，滑台带动动力头对零件进行加工，工进开始。6）加工停止当动力头加工到达终点位置时，滑台碰到行程开关 SQ4，SQ4常开闭合使时间继电器 KT3 得电并自锁。同时 SQ4 常闭触点断开，KA2、KA3、KA4、KA5 失电使电磁阀 YV2、YV3 、YV4、YV5 同时断电，停止工进。7）滑台退位时间
6、继电器 KT3 延时 30S 后，KT3 常闭触点断开，使KM1、 KM2 线圈失电，电动机 M1、M2 停转。同时 KT3 常开触点闭合，再次接通 KA2、KA3 使电磁阀 YV2、YV3 得电，滑台快速退位。8）滑台复位当滑台退到原位时，压下行程开关 SQ5，SQ5 常开触点闭合，使中间继电器 KA6 得电并自锁。同时 KA6 常闭触点断开，KA3 失电使 YV3 断电，实现滑台复位。 KA6 常开触点闭合接通时间继电器KT5，延时 15S 后 KT5 常闭触点断开切断中间继电器通路。9）夹具松压滑台复位后，压下行程开关 SQ6，SQ6 常闭触点断开，使 YV2断电，达到夹具松压。SQ6
7、常开触点闭合接通时间继电器 KT6 并自锁，延时 15S 后 KT6 常闭触点断开切断时间继电器KT2、 KT3、KT4、KT6 通路。2.3 指示照明电路工作原理EL 起机床照明作用，L1L5 分别指示机床的各个工作情况，由KA1、KA2、KA3、KA4、KA5 常开触点的闭合控制。3 千斤顶液压缸加工专用机床元器件的选择3.1 电机的选择油泵电动机 M3 选用 Y801-4，性能指标为 0.55KW 1.6A 380V;左右动力头电动机 M1、M2 选用 Y132S-4，性能指标为 5KW 15.4A 380V。3.2 电源开关 QS 的选择1）QS 主要用于电源与电气元件的连接，因此 Q
8、S 的选择主要考虑电动机 M1M3 的额定电流和启动电流。由 3.1 知额定电流数值，计算得额定电流之和为 32.4A，所以 QS 选择 HK10-60/3 型刀开关，额定电流 60A。2）QS1 作为照明灯的开关，照明灯电压为 36V，功率选 40W，电流为 1A 左右，所以选择刀开关 HK1-10/1 型，额定电流为 10A。3.3 熔断器的选择熔体电流计算公式为 INF=(1.52.5)IMN式中：I NF 是熔体额定电流IMN 是电动机的额定电流取系数为 2.0 计算1） INF1=47.8A ；I NF2=INF3=30.8A ；I NF4=3.2A所以 QF1、 QF2、QF3 的
9、额定电压都选 380V,QF1 熔体额定电流为50A，QF2、QF3 熔体额定电流为 40A。熔断器额定电流为 60A，选用型号为 RC1A-60。QF4 额定电压为 380V，熔断器额定电流为10A，熔体额定电流为 4A，选用型号为 RC1A-10。2） FU1 起控制回路的短路保护作用，熔体额定电压、额定电流只要大于等于控制回路的实际负载电压电流即可。控制回路负载电流为各线圈吸合时的工作电流，由于各个继电器及接触器的线圈额定电压为 127V，吸收功率为 156W，单个线圈电流为：IN=P/U=156/127=1.22A合计有 20 个线圈：I N=2*20IN=49A所以 FU1 选择 R
10、C1A-60 型熔断器，熔体电流为 50A。3） FU2 作为照明电路的短路保护。因选电压为 36V 功率为 40W的照明灯，其消耗电流为 2.78A，故选用 RL1-15 型熔断器，熔体电流为 4A。3.4 中间继电器的选择共用了 7 个中间继电器，主要起中间转换作用，对它们选择的主要技术参数为线圈额定电压、常开常闭触点数量，以及中间继电器的额定电压。因控制回路电压为交流 127V，所以中间继电器选用JZ7-44 型。3.5 热继电器的选择热继电器的作用是电动机的过载保护的自动电器，热继电器主要根据电动机的额定电流来确定其型号、热元件的电流等级和整定电流。其计算公式如下：IJN=(0.951
11、.05)IN所以 FR1、FR2、FR3 选择的型号分别为:JR16-20/3、JR16-20/3 、JR10-10/3 。3.6 接触器的选择根据负载回路的电压电流，接触器所控制回路的电压及所需触点的数值来进行接触器的选择。接触器线圈额定电压为 127V，接触器主要用于接通和分断电路，所以它的实际电流远远大于所控制支路的电流，通常取额定电流的 6 倍左右。所以 KM1、KM2 选 CJ20-160 （主触头额定电流为 100A）KM3 选 CJ20-40 (主触头额定电流为 25A)3.7 时间继电器的选择选用 JS23-1 型通用延时继电器，这种继电器是在线圈得电后延迟一定时间（0.230
12、S） ，触头才动作。3.8 行程开关的选择本设计中选用双轮自动复位式行程开关，查相关手册可选用JLXK1-222。3.9 压力继电器的选择查电气手册可选压力继电器为 YJ-1。3.10 按钮的选择本设计共用了 3 个按钮，大部分按钮额定电流为 5A 能满足控制回路的电流要求。根据控制回路电压为交流 127V，选定各按钮型号为 LA18（即一常开一常闭触点）额定电压为交流 127V。SB1 为停止按钮，颜色为红色。SB2、SB3 为启动按钮为绿色。3.11 变压器的选择根据控制要求，需 AC127V、AC36V 电源，查手册选用 BK-100 型变压器。3.12 导线的选择1）主电路中电动机 M
13、1、M2 电流为 15.4A，所以导线选 L121 型 4芯铜线(4mm 2)；电动机 M3 电流为 1.6A，导线选 BVR 型 4 芯铜线（1mm 2） 。2)控制电路导线选择 BVR 型 4 芯铜线（1mm 2）4 元件目录表元器件明细表 符号名称 型号 规格 件数作用M1 左动力头电动机 Y132S-4 5KW 1 带动动力头加工零件M2 右动力头电动机 Y132S-4 5KW 1 带动动力头加工零件M3 油泵电动机 Y801-4 0.55KW 1 带动油泵工作QS 刀开关 HK-60/3 380V,60A 1 引入电源QS1 照明开关 HK-10/1 36V,10A 1 照明灯开关K
14、M1 交流接触器 CJ20-160 127V,100A 1 控制左动力头电动机工 作KM2 交流接触器 CJ20-40 127V,100A1 控制右动力头电动机工 作KM3 交流接触器 CJ20-40 127V,25A 1 控制油泵电动机工作KA 中间继电器 JZ7-44 127V 1 控制压力继电器KA1 中间继电器 JZ7-44 127V 1 控制电磁阀 YV1KA2 中间继电器 JZ7-44 127V 1 控制电磁阀 YV2KA3 中间继电器 JZ7-44 127V 1 控制电磁阀 YV3KA4 中间继电器 JZ7-44 127V 1 控制电磁阀 YV4KA5 中间继电器 JZ7-44
15、127V 1 控制电磁阀 YV5KA6 中间继电器 JZ7-44 127V 1 控制延时继电器 KT5KT2 时间继电器 JS23-1 127V 1 控制接通 KA2KT3 时间继电器 JS23-1 127V 1 控制切断两台动力头KT4 时间继电器 JS23-1 127V 1 控制延时停留KT5 时间继电器 JS23-1 127V 1 控制切断中间继电器 KA6KT6 时间继电器 JS23-1 127V 1 控制切断所有时间继电 器SB1 按钮 LA18 红色 1 停止按钮SB2 按钮 LA18 绿色 1 油泵电动机启动SB3 按钮 LA18 绿色 1 定位油缸的启动QF1 空气自动开关 R
16、C1A-60 60A 1 总电源短路QF2 空气自动开关 RC1A-60 60A 1 M1 短路保护QF3 空气自动开关 RC1A-60 60A 1 M2 短路保护QF4 空气自动开关 RC1A-10 10A 1 M3 短路保护FU1 熔断器 RC1A-60 60A 1 控制电路的短路保护FU2 熔断器 RL1-15 15A 1 照明电路的短路保护FR1 热继电器 RJ16-20/3 20A 1 左动力头电机过载保护FR2 热继电器 RJ16-20/3 20A 1 右动力头电机过载保护FR3 热继电器 RJ10-10/3 10A 1 油泵电动机过载保护KP 压力继电器 YJ-1 380V 1
17、控制油压EL 照明灯 YJ-1 36V 1 局部照明HL 指示灯 YJ-1 36V 5 信号指示T 控制变压器 BK-100 380/27、361 给控制回路提供电压5 参考文献1 张万忠、刘明芹 电器与 PLC 控制技术第二版 化学工业出版社2李中年 控制电器及应用 清华大学出版社3谭维瑜 电机与电气控制 机械工业出版社4丁树模 机械工程学 机械工业出版社5范正翘 电力传动与自动控制系统 北京航空航天大学出版社6大连组合机床研究所主编 组合机床设计 机械工业出版社6 小结经过两个星期的努力，我们小组的课程设计在今天考完试匆匆忙忙跑去找马老师请教完最后几个问题时，正式宣告，可以不夸张的说是圆满结束吧。当然首先要感谢马老师这几天的耐心指导。每次答疑的时候，马老师都是被大家围在最中心，一层又一层。一讲就是好几个小时，在这里真心的说一声马老师，您辛苦了。这次的课程设计是我们唯一的一次，完全自己做的。以前都是从网上搜一个应付了事，但这次的不同，在马老师的严格要求下，我们从一开始的一无所知到后来对电气控制有了初步了解并能自己设计简单的机床操作，我们的专用机床设计每有一点小进展都会让我们三个高兴好一阵。直到今天完成的时候，一种成就感油然而生，
