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1、三三 江江 学学 院院机电传动与控制课程设计题目 CW6136A 型卧式车床电气控制系统设计机械工程学院机械设计制造及其自动化（机电技术）专业学生姓名计凯学号 起讫日期 6/166/20指导教师姓名（签名）王卓君0目录目录第一章 卧式车床简介及运动分析.2一、CW6163 卧式车床的特点.2二、卧式车床各部分的名称和用途.2第二章 控制方案设计.4一、设备机械运动部分说明.4二、设备电气控制要求.4三、电动机的选择.4第三章 电气控制线路设计.6一、主回路设计.6二、控制电路设计.7第四章 电气元件的选择.9一、熔断器的选用.9二、接触器的选用.9三、热继电器的选用.10四、温度继电器 FC.
2、10五、电气元件明细表.10课程设计小结.12参考文献.131第一章第一章 卧式车床简介及运动分析卧式车床简介及运动分析一一、CW6163CW6163 卧式车床的特点卧式车床的特点1 车床的床身、床脚、油盘等采用整体铸造结构，刚性高，抗震性好，符合高速切削机床的特点。2床头箱采用三支承结构，三支承均为圆锥滚子轴承，主轴调节方便，回转精度高，精度保持性好。靠。坏。3 进给箱设有公英制螺纹转换机构，螺纹种类的选择转换方便、可4溜板箱内设有锥形离合器安全装置，可防止自动走刀过载后的机件损5 车机床纵向设有四工位自动进给机械碰停装置，可通过调节碰停杆上的凸轮纵向位置，设定工件加工所需长度，实现零件的纵
3、向定尺寸加工。尾座设有变速装置，可满足钻孔、铰孔的需要。7车机床润滑系统设计合理可靠，车头箱、进给箱、溜板箱均采用体内飞溅润滑，并增设线泵、柱塞泵对特殊部位进行自动强制润滑。二二、卧式车床各部分的名称和用途卧式车床各部分的名称和用途1 变速箱变速箱用来改变主轴的转速。主要由传动轴和变速齿轮组成。通过操纵变速箱和主轴箱外面的变速手柄枣改变齿轮或离合器的位置，可使主轴获得 12 种不同的速度。主轴的反转是通过电动机的反转来实现的。2 主轴箱主轴箱用来支承主轴，并使其作各种速度旋转运动；主轴是空心的，便于穿过长的工件；在主轴的前端可以利用锥孔安装顶尖，也可利用主轴前端圆锥面安装卡盘和拨盘，以便装夹工
4、件。3 挂轮箱挂轮箱用来搭配不同齿数的齿轮，以获得不同的进给量。主要用于车削不同种类的螺纹。4 进给箱进给箱用来改变进给量。主轴经挂轮箱传入进给箱的运动，通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的啮合位置，便可使光杆或丝杆获得不同的转速。5 溜板箱溜板箱用来使光杠和丝杠的转动改变为刀架的自动进给运动。光杠用于一般的车削，丝杠只用于车螺纹。溜板箱中设有互锁机构，使两者不能同时使用。26 刀架刀架用来夹持车刀并使其作纵向、横向或斜向进给运动。它由以下几个部分组成：1）床鞍。它与溜板箱连接，可沿床身导轨作纵向移动，其上面有横向导轨。2）中滑板。可沿床鞍上的导轨作横向移动。3）转盘。它与中滑板用螺钉紧固
5、，松开螺钉便可在水平面内扳转任意角度。4）小滑板。它可沿转盘上面的导轨作短距离移动；当将转盘偏转若干角度后，可使小滑板作斜向进给，以便车锥面。5）方刀架它固定在小滑板上，可同时装夹四把车刀；松开锁紧手柄，即可转动方刀架，把所需要的车刀更换到工作位置上。7尾座尾座用于安装后顶尖以支持工件，或安装钻头、铰刀等刀具进行孔加工。它主要由套筒、尾座体、底座等几部分组成。转动手轮，可调整套筒伸缩一定距离，并且尾座还可沿床身导轨推移至所需位置，以适应不同工件加工的要求。8床身床身固定在床腿上，床身是车床的基本支承件，床身的功用是支承各主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置。9 丝杠丝杠能带动大拖板作纵向
6、移动，用来车削螺纹。丝杠是车床中主要精密件之一，一般不用丝杠自动进给，以便长期保持丝杠的精度。10 光杠光杠用于机动进给时传递运动。通过光杠可把进给箱的运动传递给溜板箱，使刀架作纵向或横向进给运动。11 操纵杆操纵杆是车床的控制机构，在操纵杆左端和拖板箱右侧各装有一个手柄，操作工人可以很方便地操纵手柄以控制车床主轴正转、反转或停车。3第二章第二章 控制方案设计控制方案设计一一、设备机械运动部分说明设备机械运动部分说明CW6136A 型卧式车床的运动形式主要由主轴电动机 M1 经过一系列的变速机构以后，带动车床主轴做回转运动和进给运动进给运动能前后、左右横向及纵向进给。二二、设备电气控制要求设备
7、电气控制要求1）M1 有正反转功能2）M1 为双速电机，可实现反接制动3）M2 为单向运转（双向运转），不采用制动措施（反接制动、能耗制动、可直接启动（星-三角降压、串电阻降压、自耦变压器降压）4）机床要有照明灯，照明电路电压为 24V5）机床具有操作指示，指示灯电路电压为 6V6）M1 温度不能超过 95 度7）整个机床要有短路保护、M1 要有过载保护三三、电动机的选择电动机的选择电动机的选用原则：（1）根据负载的启动特性及运行特性，选出最适合于这些特性的电动机，满足生产机械工作过程中的各种要求。（2）选择具有与使用场所的环境相适应的防护方式及冷却方式的电动机，在结构上应能适合电动机所处的环
8、境条件。（3）计算和确定合适的电动机容量。通常设计制造的电动机，在75%-100%额定负载时，效率最高。因此应使设备需求的容量与被选电动机的容量差值最小，使电动机的功率被充分利用。（4）选择可靠性高、便于维护的电动机。（5）考虑到互换性，尽量选择标准电动机。（6）为使整个系统高效率运行，要综合考虑电机的极数及电压等级。本设计中根据 CW6136A 卧式车床的相关参数及工作要求P=35.5*（0.36）1.54=7.36kw4型号Y80M1-4Y80M2-4Y90S-4Y90L-4Y100L1-4Y100L2-4Y112M-4Y132S-4Y132M-4Y160M-4Y160L-4Y180M-4
9、Y180L-4Y200L-4Y225S-4Y225M-4Y250M-4Y280S-4Y280M-4Y315S-4Y315M-4Y315L1-4Y315L2-4Y355M1-4Y355M3-4Y355L2-4Y355L3-4电机选择表堵转 堵转电 最大额定 额定功率 转矩流转矩转速效率功率 电流因数 额定 额定电 额定转矩流转矩COS倍倍倍kWAr/min%同步转速1500r/min4级0.55 1.5139073.00.762.46.02.30.752139074.50.762.36.02.31.12.7140078.00.782.36.52.31.53.7140079.00.792.36.5
10、2.32.25143081.00.822.27.02.336.8143082.50.812.27.02.348.8144084.50.822.27.02.35.5 11.6 144085.50.842.27.02.37.5 15.4 144087.00.852.27.02.31122.6 146088.00.842.27.02.31530.3 146088.50.852.27.02.318.5 35.9 147091.00.862.07.02.22242.5 147091.50.862.07.02.23056.8 147092.20.872.07.02.23770.4 148091.80.87
11、1.97.02.24584.2 148092.30.881.97.02.255103 148092.60.882.07.02.275140 148092.70.881.97.02.290164 148093.50.891.97.02.2110 201 148093.50.891.86.82.2132 240 148094.00.891.86.82.2160 289 148094.50.891.86.82.2200 361 148094.50.891.86.82.2220 407 148894.40.871.46.82.2250 461 148894.70.871.46.82.2280 515
12、148894.90.871.46.82.2315 578 148895.20.871.46.92.2噪声1 级2 级dB(A)56675667616762676570657068747078717875827782778277827984798479848186859085909398961019610196101106108108108振动重量速度mm/skg1.81.81.81.81.81.81.81.81.81.81.81.81.81.81.81.82.82.82.82.82.82.82.84.54.54.54.51717252634354768791221421741922532943
13、273815356349121048110512601690180019451985本设计中根据 CW6136A 卧式车床的相关参数及工作要求，选用主电机及冷却泵电动机如下：主电机 M1：Y160M-4 11kW 380V 30A 1460r/min;冷却泵电机 M2：JCB-22 0.15kW 380V 0.43A 2790r/min;5第三章第三章 电气控制线路设计电气控制线路设计一一、主回路设计主回路设计主电路中共有两台电动机。其中主轴电动机 M1 是一台双速电动机，为普通车床的主拖动电动机，它带动主轴旋转及工作进给。控制主轴电动机的四种运行状态，即低速正转、低速反转、高速正转、高速反转
14、。机床的三相电源由电源引入开关 QS 引入。主电机 M1 具有过载保护，由热继电器 FR 来实现，它的短路保护可以由机床的前一级配电箱中的熔断器充任。熔断器FU2 冷却泵电动机 M2的过载保护装置，主电机 M1 与冷却泵电动机 M2 共同设有短路保护熔断器FU。在主轴电动机 M1 内设有温度继电器 FC，以便当电动机启动频繁或电流增大、电动机温度升高时及时切断电源，起到保护主轴电动机 M1 的作用电路说明和解释当接触器 KM1 和 KML 闭合时，主轴电动机 M1 处于低速正转运行状态；当接触器 KM2 和 KML 闭合时，主轴电动机 M1 处于低速反转状态；当接触器 KM1和 KMH、KM
15、闭合时，主轴电动机 M1 处于高速正转状态；当接触器 KM2 和 KMH、6KM 闭合时，主轴电动机 M1 处于高速反转状态。用接触器 KM1 控制电动机 M1的正转，用接触器KM2 控制电动机 M1 的反转，KML 控制主电动机的低速运动，KM 和 KMH 控制主电动机的高速运动。二二、控制电路设计控制电路设计考虑到操作方便，主电动机 M1 可在床头操作板上和刀架托板上分别设起停和停止按钮 SB2、SB3、SB1 进行操纵，主电动机的高低速转动由 SB5、SB4 按钮开关来选择控制。冷却泵电动机由 SB7、SB6 进行起停操作，装在车床床头的操作板上。控制电路中，SB6 为紧急停止按钮。根据
16、电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM、KMH、KML 控制电动机 M1 四种运行状态，即低速正转、低速反 转、高速正转、高速反转,冷却泵电动机 M2 主要由接触器 KM3 来控制。电路说明和解释主电动机 M1 的动作情况：（1）低速正转 当按 SB2 下按钮，KM1 线圈得电，KM1 主触点闭合，然后按下 SB4 按钮，KML 线圈得电，KML 主触点闭合，低速正转起动。（2）高速正转当按下 SB2 按钮，KM1 线圈得电，KM1 主触点闭合，然7后按下 SB5 按钮，KMH 线圈得电，KMH 线圈得电，KM 线圈得电，KMH 主触点闭合，同时 KM 主触点闭合，高速正转起动。（3）低
17、速反转当按下 SB3 按钮，KM2 线圈得电，KM2 主触点闭合，然后按下 SB4 按钮，KML 线圈得电，KML 主触点闭合，低速反转起动。（4）高速反转当按下 SB3 按钮，KM2 线圈得电，KM2 主触点闭合，然后按下 SB5 按钮，KMH 线圈得电，KM 线圈得电，KMH 主触点闭合，同时KM 主触点闭合，高速反转起动。冷却泵电动机 M2 的动作情况：按下 SB7 按钮，KM3 线圈得电，KM3 主触电闭合，同时形成自锁，电机启动。8第四章第四章 电气元件的选择电气元件的选择一、熔断器的选用一、熔断器的选用熔断器 FU1、FU2选择熔断器，主要是选择熔断器的种类、额定电流、熔断器的额定
18、电流等级和熔体的额定电流。FU1 是对 M1、M2 两台电动机进行保护的熔断器。熔体的电流为：Ir=(23*7+0.43)/2.5=64.6A可以选用 RL1-100 型熔断器，配用 80A 的熔体。2FU 可以选用 RL1-15 型熔断器，配用 2A 的熔体。二、接触器的选用二、接触器的选用接触器用于带负载主电路的自动接通或切断。分直流、交流两类，机床中应用最多的是交流接触器。选择接触器主要考虑一下技术数据：1）电源种类：交流、直流。2）主触点额定电压、额定电流。3）辅助触点的种类、数量及触点额定电流。4）电磁线圈的电源种类，频率和额定电压。5）额定操作频率，即允许的没小时接通的最多次数。主
19、触点额定电流，一般根据电动机容量 Pd 计算触点电流 Ic，即Ic=1000Pd/KUd式中，K经验常数，一般取 11.4；Pd电动机功率（kW）；Ud电动机额定线电压（V）；Ic接触器主触点电流（A）；主电机：接触器 KM1、KM2、KM、KML、KMH，根据主电动机 M1 的额定电流 Ie,控制回路电源 220V，KM1 需要主触点 3 对，动合触点 4 对，动断触点 1 对；KM2需要主触点 3 对，动合触点 3 对，动断触点 1 对；KML 需要要主触点 3 对，动合触点 1 对，动断触点 1 对；KMH 需要主触点 3 对，动合触点 2 对，动断触点 1对；KM 需要主触点 3 对。
20、根据上述情况，选用CJ0-40 型接触器，电磁线圈电压为 220V。冷却泵：由于 M2 电动机的额定电流较小，接触器KM3 可选用 CJ0-40 交流接触器，9线圈电压 220V,触点电流 5A，KM3 需要主触点 3 对，动合触点 1 对。三、热继电器的选用三、热继电器的选用热继电器用于电动机的过载保护。热继电器的选择主要是根据电动机的额定电流来确定其型号和规格。热继电元件的额定电流 Irt 应接近或者略大于电动机的额定电流 Ied，即：Irt=（0.951.05）Ied热继电器的整定电流值是指热元件通过的电流超过此值的 20%时，热继电器应当在 20min 内动作。选用时整定电流应与电动机
21、额定电流一致。主电动机 M1 额定电流 30A,热继电器 FR 应选用 JR0-40 型的，热元件的电流为 40A,整定电流调节范围 2540A,工作时将额定电流调节为 30A。四、温度继电器四、温度继电器 FCFC根据设计要求中 M1 电机温度不超过 95 度，综合各方面考虑，可选用JUC-1M 型温度继电器。五五、电气元件明细表电气元件明细表符号M1名称三相异步电动机冷却泵电动机型号Y160M-4规格11KW380V1460r/min0.125kW 380V2790r/min额定电流 40A220V数量1M2JCB-221KM1 KM2 KM3KMH KML KMFU1交流接触器CJ0-4
22、06熔断器RL1-100380V 100A熔体 80A380V15A熔体 2A100V.A380V/220V-24V-6V1FU2熔断器RL1-151TC控制变压器BK100110SB1 SB6按钮LA19-11红色5A2SB2、SB3、SB4SB5、SB7HL1、HL2按钮LA19-11绿色5A5指示灯信号灯ZSD-06V 绿色 1白色 1电压 24V额定功率 40W额定电流 40A，整定电流 30A95 度2ELFRFC照明灯JZ24-401热继电器JR0-401温度继电器JUC-1M111课程设计小结课程设计小结通过这次课程设计我知道很多关于卧式机床的知识，虽然在做程设计的过程中遇到很多
23、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。不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多书本上所没有学到过的知识。在课程设计的期间我去查书，查资料，请教同学的过程就是我提高的过程，久违的认真又体会了一次，尤其感谢老师的谆谆教诲，感谢同学们的积极帮忙，我的课程设计终于顺利完成了。我学到了许多关于卧式车床的知识，了解了卧式车床的各部分的组成，调速以及正反转。最后，经过一个星期的研究、学习与查阅相关资料，按要求完成了老师下发的课题，最终完成了设计，总体感觉收获还是蛮大的。12参考文献参考文献1齐占庆
24、等.电气控制技术.机械工业出版社，20022陈远龄等.机床电气自动控制.重庆大学出版社，19983王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术.机械工业出版社，20064赵明.工厂电气控制设备.机械工业出版社，19855陈伯时，等.交流调速系统.北京：机械工业出版社，19976方承远.工厂电气控制技术.北京：机械工业出版社，2006 7原魁.变频器基础及应用.北京：冶金工业出版社，19978陈绍华.机械设备电气控制.广州：华南理工大学出版社，19989孟建军电气控制基础与可编程控制器应用西安：西安电子科技大学出版社，200710韩安荣.通用变频器及应用.北京：机械工业出版社，2000 11周明溥机械原理课程设计上海科学技术出版社，1997 12罗洪田机械原理课程设计指导书高等教育出版社，199913