千斤顶液压缸加工专用机床电气控制课程设计.doc

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，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，L1~L5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QS的选择主要考虑电动机M1~M3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=(1.5~2.5)IMN
式中：INF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 ；INF2=INF3=30.8A ；INF4=3.2A
所以QF1、QF2、QF3的额定电压都选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：IN=2*20IN`=49A
所以FU1选择RC1A-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=(0.95~1.05)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（0.2~30S），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M1、M2电流为15.4A，所以导线选L121型4芯铜线(4mm2)；电动机M3电流为1.6A，导线选BVR型4芯铜线（1mm2）。
2)控制电路导线选择BVR型4芯铜线（1mm2）

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
KM1
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,100A
1
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YV1
KA2
中间继电器
JZ7-44
127V
1
控制电磁阀YV2
KA3
中间继电器
JZ7-44
127V
1
控制电磁阀YV3
KA4
中间继电器
JZ7-44
127V
1
控制电磁阀YV4
KA5
中间继电器
JZ7-44
127V
1
控制电磁阀YV5
KA6
中间继电器
JZ7-44
127V
1
控制延时继电器KT5
KT2
时间继电器
JS23-1
127V
1
控制接通KA2
KT3
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KA6
KT6
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
RC1A-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
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、36
1
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，我们知道，这是我们三个一起努力的结果。在以后的学习中，我们依然会像这次课设这样努力，不断提高

原理图