對輥機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
對輥機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì),對輥機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì),對于,機(jī)電,電機(jī),系統(tǒng),設(shè)計(jì)
黃河科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
工 學(xué)院 機(jī)械 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 專業(yè) 2008 級 1 班
學(xué)號 學(xué)生 指導(dǎo)教師
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目
對輥機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計(jì)技術(shù)要求、注意事項(xiàng)等）（紙張不夠可加頁）
主要內(nèi)容：
1、對輥機(jī)電氣系統(tǒng)的類型與分析研究；
2、對輥機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與組成；
3、對輥機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明書與設(shè)計(jì)圖紙；
4、寫出文獻(xiàn)綜述，翻譯外文資料。
基本要求：
1、所設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)符合生產(chǎn)實(shí)際，工作可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，維修方便；
2、所設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)有創(chuàng)新點(diǎn)，并選1—2個(gè)典型器件進(jìn)行校核；
3、在設(shè)計(jì)中應(yīng)發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神，綜合運(yùn)用在校期間所學(xué)的專業(yè)知識和技能。
主要參考資料：
對輥機(jī)設(shè)計(jì)有關(guān)資料、機(jī)械電氣設(shè)計(jì)手冊、教科書及相關(guān)中外文期刊。
時(shí)間及任務(wù)安排：
1、1----2周：考察調(diào)研，實(shí)習(xí)參觀，收集資料，完成開題報(bào)告；
2、3----4周：完成文獻(xiàn)翻譯，文獻(xiàn)綜述，初步擬定總體設(shè)計(jì)方案；
3、5----9周：完成設(shè)計(jì)說明書初稿，基本完成課題設(shè)計(jì)、計(jì)算繪圖等工作；
4、10-11周: 完成設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)圖紙，整理完成所有設(shè)計(jì)文件；
5、第12 周：做好答辯前的所有準(zhǔn)備工作。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 2012年 2 月 13 日至 2012 年 5 月 15 日
計(jì) 劃 答 辯 時(shí) 間： 2012年 5 月 19 日
專業(yè)（教研室）審批意見：
審批人（簽字）：
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告表
課題名稱
對輥機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
課題來源
教師擬訂
課題類型
AX
指導(dǎo)教師
學(xué)生姓名
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
學(xué) 號
一、資料準(zhǔn)備
1、通過到啟源公司和相關(guān)機(jī)械廠實(shí)習(xí)，初步了解了對輥機(jī)電氣控制系統(tǒng)的組成及工作原理；
2、參考了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、現(xiàn)代電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)、電機(jī)與電力拖動、電氣設(shè)計(jì)手冊、AutoCAD的二維及三維繪圖等相關(guān)書籍，查閱了與對輥機(jī)電氣控制系統(tǒng)有關(guān)的資料與中外文期刊；
3、通過實(shí)習(xí)和資料、資源整合，具備了輥機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路。
二、設(shè)計(jì)目的及要求
1、設(shè)計(jì)對輥機(jī)電氣控制系統(tǒng)，使其具有一定的實(shí)用性、先進(jìn)性；
2、所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)具有安全防護(hù)裝置，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；
3、電器元器件應(yīng)盡量選用國產(chǎn)元件，并按連續(xù)工作制選擇、校核；
4、在設(shè)計(jì)中應(yīng)發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神，綜合運(yùn)用在校期間所學(xué)的專業(yè)知識和技能。
三、設(shè)計(jì)思路與預(yù)期成果
1、通過資料收集和信息整合，進(jìn)行輥機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是控制電路的設(shè)計(jì)和相關(guān)的理論計(jì)算；
2、所設(shè)計(jì)的電路具有一定的創(chuàng)新性，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力、增強(qiáng)創(chuàng)新能力；
3、完成文獻(xiàn)綜述、外文資料翻譯、設(shè)計(jì)說明書各一份，繪制設(shè)計(jì)圖紙。
四、設(shè)計(jì)任務(wù)完成的階段及時(shí)間安排
1、1---2周 考察調(diào)研，實(shí)習(xí)參觀，收集資料，完成開題報(bào)告；
2、3---4周 完成文獻(xiàn)翻譯，文獻(xiàn)綜述，初步擬定總體設(shè)計(jì)方案；
3、5---9周 完成設(shè)計(jì)說明書初稿，基本完成整體設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖等工作；
4、10-11周 完成設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)圖紙，整理完成所有設(shè)計(jì)文件；
5、第12 周 做好答辯前準(zhǔn)備工作。
五、完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素
1、實(shí)習(xí)和相關(guān)資料的查閱、消化、整合；
2、在以前的學(xué)習(xí)中進(jìn)行過多次的課程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)的
進(jìn)行打下了基礎(chǔ)；
3、現(xiàn)代機(jī)械控制技術(shù)的不斷發(fā)展可以為設(shè)計(jì)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持；
4、良好的設(shè)計(jì)環(huán)境和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)。
指導(dǎo)教師簽名： 日期：
課題來源：（1）教師擬訂；（2）學(xué)生建議；（3）企業(yè)和社會征集；（4）科研單位提供
課題類型：（1）A—工程設(shè)計(jì)（藝術(shù)設(shè)計(jì)）；B—技術(shù)開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；E—調(diào)研報(bào)告 （2）X—真實(shí)課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題
要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 III 頁
對輥機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘 要
對輥機(jī)也叫雙輥破碎機(jī)或者輥式破碎機(jī)，是利用高強(qiáng)度耐磨合金磨輥相對旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高擠壓力來破碎物料。物料進(jìn)入破碎腔以后，受到磨輥的相對旋轉(zhuǎn)的擠壓力作用，在擠軋和嚙磨下，將物料破碎成理想顆粒排出。用于在水泥，化工，電力，冶金，建材，耐火材料等工業(yè)部門，破碎中等硬度的物料。
科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造，使工業(yè)生產(chǎn)邁入了機(jī)電一體化的發(fā)展階段，也為對輥機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)硬的技術(shù)支持。本次設(shè)計(jì)中，在安全性方面，采用了對射式光電開關(guān)進(jìn)行控制，并且通過在控制現(xiàn)場設(shè)置啟動、停止按鈕來進(jìn)一步對安全性進(jìn)行提高；在可靠性方面，采用先起動冷卻泵電動機(jī)再啟動主電動機(jī)的控制方法，很大程度上延長了對輥機(jī)的使用壽命。
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有四部分：
首先，通過對輥機(jī)電氣控制系統(tǒng)的調(diào)查分析和實(shí)際情況，確定最合理的電氣控制系統(tǒng)；
其次，通過框架系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和間隙調(diào)整系統(tǒng)的分析比較，確定傳動形式及電動機(jī)的型號；
再次，通過計(jì)算各電氣元器件的參數(shù)，確定其型號；
最后，電氣控制系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)和電氣控制柜的設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)是在已有的對輥機(jī)電氣控制系統(tǒng)和實(shí)際工程需要的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，經(jīng)過改進(jìn)后可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞 ：電氣控制，傳動系統(tǒng)，對輥機(jī)
The Electrical System Design for the Roller Machine
Author : Mo Yanli
Tutor : Mu Guohua
Abstract
The roller machine is also called as roll-on roll crusher or dual-roll crusher,which squeezes the material to use the high pressure of high trength wear-resi-stant alloys roller relative rotation.After the material enters the crushing chamber,the material is squeezed by the roller of the relative rotation.In rolling mill,the materials will be broken into particles. It is used in cement, chemicals, power, metallurgy, building materials, refractories, and other industrial sectors, for braking middle hardness of materials.
The continuous development of science and technology, which greatly promoted the cross-penetration of different disciplines, has led to the technological revolution and the transformation of the fields of engineering, industrial production has entered a stage of development of mechatronics , but also for the roller machine electrical control system designa strong technical support. This design, in terms of security, control of the photoelectric switch on the radio, and through the control field is set to start and stop buttons to improve further on the security; in terms of reliability, the first motor starter cooling pump start the main motor control method, greatly extending the service life of the roller machine.
The design elements have four parts.
Firstly,through the investigation and analysis of the electrical control system of the roller machine,I determine reasonably the disign plan of the electrical control system.
Secondly, through the compare and analysis of the frame system, transmission system and gap adjustment system ,I determine the transmission form and model of electromotor.
Thirdly, through the parameters of the electrical components ,I determine their type.
Finally,I finish the design of the electrical control system and the design of electrical control cabinet.
This design is based on the electrical control system of the roller machine and the actual works. Through improving,it can be applied to industrial production and have a certain value.
Keywords: Electrical Control, Drive System, The Roller Machine
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(文獻(xiàn)綜述) 第 6 頁
輥壓機(jī)概述與電氣系統(tǒng)原理
摘要：輥壓機(jī)是８０年代中期在國際上發(fā)展起來的新型粉磨設(shè)備。它利用相反方向旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)輥?zhàn)訉ξ锪线M(jìn)行擠壓來粉磨物料，粉磨力可通過液壓系統(tǒng)調(diào)整，壓力可達(dá)４００ｋＮ。實(shí)驗(yàn)證明采用這種方法粉磨物料節(jié)能效果較好。把輥壓機(jī)作為粉磨系統(tǒng)的預(yù)破碎設(shè)備組成一個(gè)破碎粉磨系統(tǒng)，可以使原來的粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量增產(chǎn)８０％～８５％、單產(chǎn)電耗可降低２０％～２５％、這樣的破碎粉磨工藝方面有著顯著的效果。所以成為發(fā)展粉磨工藝的一項(xiàng)新技術(shù)。為保證輥壓機(jī)整體技術(shù)的先進(jìn)性，我們在進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采用了看干擾能力較強(qiáng)的PLC控制技術(shù)和新型儀表技術(shù)，保證輥壓機(jī)安全平穩(wěn)地運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：輥壓機(jī), 電氣系統(tǒng), 發(fā)展
1 輥壓機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展
輥壓機(jī)是八十年代中期在國際上發(fā)展起來的新型粉碎設(shè)備。以它為主組成的擠壓粉磨新工藝在節(jié)能方面有著顯著的效果，受到國際水泥界的普遍重視，成為發(fā)展粉磨工藝的一項(xiàng)新技術(shù)。
該機(jī)應(yīng)用高壓料層粉碎能耗低原理，采用單顆粒粉碎群體化的工作方式。脆性物料經(jīng)過高壓擠壓（該機(jī)在壓力區(qū)的壓力約為150Mpa）使物料的粒度迅速減小，0.08mm的細(xì)粉含量達(dá)到20～30%，小于2mm的物料達(dá)到70%以上，并且在所有經(jīng)擠壓的物料中在在有大量的裂紋，使物料在下一個(gè)工序中粉磨時(shí)，所需的能耗大幅度降低。根據(jù)國外有關(guān)資料的報(bào)導(dǎo)和我們已取得的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，采用此設(shè)備的粉磨系統(tǒng)比未采用該設(shè)備的粉磨系統(tǒng)可增產(chǎn)50～200%，單產(chǎn)電耗可降低20～35%。并且由于磨輥的磨損小，使得單位磨耗大為降低，同時(shí)設(shè)備工作的噪音、粉塵等均較小，改善了工人勞動環(huán)境，充分顯示出其卓越的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
輥壓機(jī)裝備技術(shù)在發(fā)展中得到優(yōu)化。輥壓機(jī)粉磨技術(shù)經(jīng)過國家“七五”、“八五”、“九五”近20年的重大科技攻關(guān)，可以說其裝備技術(shù)已取得突破性進(jìn)展，設(shè)備的運(yùn)行可靠性、輥面的耐磨設(shè)計(jì)與修復(fù)、工藝與裝備參數(shù)的優(yōu)化和水泥顆粒形態(tài)與分布等一系列關(guān)鍵技術(shù)日趨成熟，水泥主機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率已達(dá)到球磨系統(tǒng)的水平，工藝系統(tǒng)吸收了打散分級機(jī)、高細(xì)磨、高效選粉機(jī)等多種先進(jìn)技術(shù)，使擠壓粉磨的高效節(jié)能特點(diǎn)得以更充分地發(fā)揮，因而成為目前日產(chǎn)1000噸、2000噸、2500噸熟料等大型水泥生產(chǎn)線粉磨系統(tǒng)的優(yōu)選方案。自1999年至2002年上半年，HFCG型輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)有近50條生產(chǎn)線投用，對企業(yè)節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)施水泥新標(biāo)準(zhǔn)起到了促進(jìn)作用。
2 輥壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡介
輥壓粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，載荷很大，系統(tǒng)、部件較多。為了更好地使用該設(shè)備，必須對其各個(gè)部件和每夜和必要的了解。該設(shè)備是由軸系、主機(jī)架，進(jìn)料裝置、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、輥罩、檢測系統(tǒng)組成。
現(xiàn)將該設(shè)備中主要部件簡介如下：
2.1 主軸軸系
該部件由堆焊有一定厚度耐磨材料的磨輥主軸、雙列球面滾子軸承，軸承座，以及內(nèi)、外軸承端蓋、定位環(huán)、端面熱電阻、水冷系統(tǒng)等零部件組成。見軸系裝配示意圖。
主軸采用分體式，由軸體和軸套兩部分組成，軸套表面堆焊了一層耐磨層，在耐磨層磨損后可在其上直接進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)，若軸套使用到無法修復(fù)的程度，則可更換一新軸套。主軸兩軸承支承處，均為圓錐段，使主軸承的拆卸可借助于超高壓油泵進(jìn)行，便于檢修更換。
主軸承采用具有自動調(diào)心功能的雙列球面滾子軸承。該軸承具有承載能力大，壽命長的特點(diǎn)。并采用集中干油潤滑，保證其具有良好的潤滑條件。
端面熱電阻是用以檢測主軸承工作溫度的，它緊貼在主軸承的外圈上，保證連續(xù)檢測，報(bào)警，控制主軸承溫度。
水冷系統(tǒng)是用來降低主軸及軸承的工作溫度，從而使軸系能穩(wěn)定地連續(xù)運(yùn)行。
2.2 主機(jī)架
主機(jī)架是整個(gè)擠壓粉碎基礎(chǔ)，擠壓粉碎力由其承受。為便于減輕重量全部采用焊接結(jié)構(gòu)，由上、下橫梁、左、右立柱、承載銷、定位銷、導(dǎo)軌及聯(lián)接螺栓組成。見主機(jī)架裝配示意圖。上、下橫梁及左、右立柱均在焊接后作了整體退火處理，以消除其焊接應(yīng)力。
上、下橫梁采用工字型結(jié)構(gòu)，具有較大的剛度和強(qiáng)度，左、右立柱和工字型與箱型結(jié)構(gòu)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，同樣具有較高的剛度，使整個(gè)機(jī)架可連接成為一個(gè)剛性的整體。
承載銷主要直到將立柱上所受的粉碎力傳遞到上、下橫梁上去的作用。在安裝時(shí)應(yīng)注意其標(biāo)記。
定位銷的主要作用是用于確定兩側(cè)上、下橫梁的中心距。
導(dǎo)軌是作為活動輥軸承座的導(dǎo)向裝置而設(shè)置的，兩側(cè)的軌寬度有所不同，靠近傳動側(cè)的導(dǎo)軌應(yīng)寬些。
螺栓組是確保機(jī)架聯(lián)接的關(guān)鍵所在。因此該高強(qiáng)度螺栓不可用普通螺栓代用，并且在擰緊時(shí)應(yīng)控制擰緊力矩。
2.3 進(jìn)料裝置
進(jìn)料裝置是保證物料能均勻，定量地進(jìn)入壓力區(qū)，并使物料受到良好擠壓的一個(gè)重要裝置。在工作中，物料始終充滿整個(gè)進(jìn)料裝置，由其導(dǎo)向進(jìn)入磨輥的壓力區(qū)。
2.4 主電機(jī)和傳動系統(tǒng)
主電機(jī)是整部輥壓機(jī)主動力源。采用兩臺高壓三相異步電動機(jī)，用戶可自購或委托制造商配套。
傳動系統(tǒng)采用國際上先進(jìn)的行星減速器懸掛傳動裝置。通過縮套聯(lián)軸器將行星減速器的輸出軸剛性地固定在磨輥主軸上。減速器的安裝定位基礎(chǔ)為磨輥主軸，并且減速器可以承受主軸作水平移動。
2.5 液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)是為磨輥提供所需的擠壓粉碎力而設(shè)置的，其主要作用是液壓彈簧，兼有液壓保護(hù)功能。它的性能直接影響到擠壓粉碎物料的質(zhì)量和設(shè)備的安全。該系統(tǒng)由泵站，閥臺和油缸三大部分組成（見液壓系統(tǒng)圖）。閥臺，泵站和油缸直接安裝在機(jī)架上，結(jié)構(gòu)緊湊。
2.6 潤滑系統(tǒng)
潤滑系統(tǒng)用于主軸承的潤滑，密封以及活動輥軸承座的潤滑，該套潤滑系統(tǒng)能適應(yīng)多粉塵的工作環(huán)境，可保證主軸承和活動輥軸承座在良好的潤滑狀況下工作。
潤滑泵打出的潤滑脂由遞進(jìn)式分配器按比例分配給各個(gè)潤滑點(diǎn)，系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)分油器，主機(jī)架兩側(cè)各一個(gè)。
該種分油器是一較為先進(jìn)的分油器，其特點(diǎn)是：所分出的各路中任何一路受阻，則整個(gè)系統(tǒng)停止工作。這樣避免了有一個(gè)或某幾個(gè)潤滑點(diǎn)斷油，而操作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的致命弱點(diǎn)。在分油器上設(shè)置了一個(gè)接近開關(guān)，一旦分油器停止工作，可立即發(fā)出信號，通知操作者。
2.7 檢測系統(tǒng)
檢測系統(tǒng)作為檢測控制各個(gè)信號和而分布在各系統(tǒng)中。由檢測元件檢測出來的信號，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的聯(lián)鎖，指示和報(bào)警。實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動控制。包括兩磨輥間的輥隙檢測、主軸承溫度檢測、液壓系統(tǒng)壓力檢測、潤滑系統(tǒng)工作檢測、液壓泵站濾油器壓差報(bào)警
2.8 輥罩
輥罩的主要作用：其一是防止發(fā)生意外的人員傷亡和設(shè)備損壞事故；其二是起到密封、減少揚(yáng)塵的作用。在兩輥罩上均開有觀察檢修門孔，可以在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)隨時(shí)檢查輥面磨損情況。
3 輥壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)原理
驅(qū)動兩個(gè)輥?zhàn)拥尿?qū)動電機(jī)采用自耦減壓起動方式起動，設(shè)有現(xiàn)場手動操作和控制室遙控操作功能，遙控操作時(shí)由PLC控制兩臺電機(jī)分時(shí)起動以降低電機(jī)起動是對電網(wǎng)的沖擊。還設(shè)有電機(jī)過流保護(hù)裝置，其接點(diǎn)接到PLC裝置中來控制停機(jī)，進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)。
液壓泵電機(jī)的控制方式有手動和自動兩種。手動操作方式下建立起液壓系統(tǒng)初始壓力，之后改為自動方式。在自動方式下，系統(tǒng)壓力由PLC根據(jù)液壓壓力檢測儀表電接點(diǎn)在壓力設(shè)定區(qū)間進(jìn)行自動控制，以保證輥壓機(jī)的合理工作壓力。液壓壓力測量的一次儀表采用擴(kuò)建硅壓力變送器，具有較長的工作壽命。為保證液壓系統(tǒng)正常進(jìn)行，液壓油油箱上安裝了鉑熱電阻測溫元件，用來檢測油溫，當(dāng)油溫過高或過低都會產(chǎn)生報(bào)警。油溫上的加熱器可以在發(fā)出油溫過低報(bào)警后起動，來對液壓油加熱。液壓系統(tǒng)回油濾油器裝有阻塞報(bào)警開關(guān)，濾芯較臟時(shí)濾油器阻塞發(fā)出報(bào)警通知操作人員及時(shí)更換濾芯。
甘油潤滑用于對輥?zhàn)又鬏S承潤滑?？墒謩涌刂茲櫥穗姍C(jī)起動和停止。起動電機(jī)時(shí)必須起動潤滑端電機(jī)。起動主電機(jī)時(shí)必須起動潤滑端電機(jī)，保證潤滑良好。輥?zhàn)虞S承的外圈端面上安裝了端面鉑熱電阻，用于測量軸承溫度，監(jiān)視軸承潤滑和冷卻效果，防止軸承超溫?fù)p壞。
輔助驅(qū)動電阻用于檢修輥?zhàn)訒r(shí)慢速拖動輥?zhàn)有D(zhuǎn)。他可單獨(dú)手動控制起動與停止，并且與主電機(jī)控制連鎖。
為監(jiān)視輥壓機(jī)實(shí)際工作情況，安裝了用于測量兩輥間隙的傳感器。采用的傳感器是差動式位移傳感器。機(jī)架兩側(cè)各裝一個(gè)，測的數(shù)值直接反映了兩輥間被擠壓物料的厚度。機(jī)架兩側(cè)還安裝了間隙過大限位保護(hù)開關(guān)，PLC通過檢測它決定是否進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。
在輥?zhàn)拥姆球?qū)動側(cè)，個(gè)安裝有一個(gè)接近開關(guān)。液壓了系統(tǒng)控制方面還設(shè)置了系統(tǒng)“卸荷”和“工作”轉(zhuǎn)換開關(guān)。
PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，一切操作信號、聯(lián)鎖信號、故障信號都要送到PLC中，由PLC統(tǒng)一處理，最后發(fā)出實(shí)際的控制信號和報(bào)警信號。
參考文獻(xiàn)
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單位代碼 02
學(xué) 號 080105046
分 類 號 TH6
密 級
畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)械系
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
2012年 3 月 10 日
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第頁
目 錄
1 緒論 1
1.1 課題背景及目的 1
1.2 課題研究方法 2
2 對輥機(jī)的發(fā)展及特性 3
2.1 破碎機(jī)起源和發(fā)展現(xiàn)狀 3
2.2 對輥破碎機(jī)簡介 4
2.2.1 對輥破碎機(jī)產(chǎn)品介紹 4
2.2.2 對輥破碎機(jī)設(shè)備特性 4
2.2.3 對輥破碎機(jī)技術(shù)參數(shù) 5
3 機(jī)電一體化及電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展 6
3.1 機(jī)電一體化的發(fā)展 6
3.1.1 “機(jī)電一體化”的發(fā)展歷程 6
3.1.2 典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品 6
3.1.3 發(fā)展“機(jī)電一體化”面臨的任務(wù) 6
3.1.4 “機(jī)電一體化”的核心技術(shù) 7
3.2 電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 7
4 對輥機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10
4.1 電氣控制方案的確定及控制方式的選擇 10
4.1.1 電氣控制方案設(shè)計(jì)的基本原則 10
4.1.2 電氣控制方案的選擇 10
4.1.3 控制系統(tǒng)的工作方式 11
4.1.4 控制線路的電源 11
4.2 電氣傳動形式的確定 11
4.2.1 傳動方式 11
4.2.2 確定調(diào)速方案 12
4.3 電動機(jī)的選擇及電動機(jī)的起動、制動和反向要求 12
4.3.1 電動機(jī)的選擇 12
4.3.2 電動機(jī)的起動、制動和反向要求 13
4.4 電氣線路中的保護(hù)措施 14
4.4.1 短路保護(hù) 14
4.4.2 過載保護(hù) 15
4.4.3 過流保護(hù) 15
4.4.4 零電壓和欠電壓保護(hù) 15
4.4.5 安全保護(hù) 16
4.5 電氣元器件的選用 16
4.5.1 電阻的選擇 16
4.5.2 各種按鈕、開關(guān)的選用 17
4.5.3 接觸器的選擇 18
4.5.4 繼電器的選擇 19
5 對輥機(jī)電氣控制板的設(shè)計(jì) 22
5.1 電氣設(shè)備總體配置設(shè)計(jì) 22
5.2元器件布置圖的設(shè)計(jì)及電器部件接線圖的繪制 23
5.3電氣箱及非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的設(shè)計(jì) 23
結(jié)語 26
致謝 27
參考文獻(xiàn) 28
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁
1 緒 論
隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動技術(shù)面臨著一場歷史革命，即更輕巧，更精確，更具自動化的可控制設(shè)備，更復(fù)雜操作更簡單的先進(jìn)控制系統(tǒng)已成為發(fā)展需要。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，各種設(shè)備的傳動部件大都離不開電氣傳動控制系統(tǒng)，工業(yè)控制自動化技術(shù)作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，無論高速大批量制造企業(yè)還是追求靈活、柔性和定制化企業(yè)，都必須依靠自動化技術(shù)的應(yīng)用。雖然電氣傳動控制系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題，對企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用[5]。
1.1課題背景及目的
電力拖動控制、電力電子、檢測、計(jì)算機(jī)和控制理論的發(fā)展，為機(jī)床電氣控制系統(tǒng)不斷發(fā)展提供了物質(zhì)和科技條件。20世紀(jì)40年代以前，機(jī)床的電氣控制主要采用交流電動機(jī)拖動的繼電器-接觸器控制。由于當(dāng)時(shí)的交流電動機(jī)難以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，只能通過皮帶、齒輪等機(jī)械機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)有級變速，因而機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，同時(shí)還限制了加工精度的提高。繼電器接觸器控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各種運(yùn)動控制（如啟動、制動、 反轉(zhuǎn)、變速等，并可實(shí)現(xiàn)邏輯控制、聯(lián)鎖控制、異地控制等，因而大大提高了機(jī)床的自動化水平，有助于減輕工人的勞動強(qiáng)度。這種控制系統(tǒng)技術(shù)簡單、易于掌握，至今仍被廣泛采用。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)是由各種電器組成的，而這些電器的機(jī)械動作壽命是有限的，必須按時(shí)更換損壞的電器，以免影響系統(tǒng)的可靠性。另外，根據(jù)加工工藝的要求，需要改變控制邏輯關(guān)系時(shí)，必須修改線路，重新安裝配線，這對現(xiàn)代機(jī)床的控制要求是很不適應(yīng)的[1]。
20世紀(jì)40年代后，發(fā)電機(jī)-電動機(jī)、交磁放大機(jī)-電動機(jī)等直 流調(diào)速系統(tǒng)，以其優(yōu)良的調(diào)速性能，被廣泛用于大型機(jī)床的主拖 動和進(jìn)給拖動系統(tǒng)中。不僅提高了機(jī)床的加工性能，還簡化了機(jī) 床的傳動機(jī)構(gòu)。近年來，由于電力電子器件及其變換技術(shù)的發(fā)展和矢量技術(shù)的應(yīng)用，交流調(diào)速系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，在調(diào)速性能上完全可以與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，加之性能可靠、維護(hù)方便，因而逐步取代著直流調(diào)速系統(tǒng)。在機(jī)床的控制方面，近年出現(xiàn)的可編程控制器（PLC）已廣泛用于電氣控制系統(tǒng)中?？删幊炭刂破鞑粌H可以按事先編好的程序進(jìn)行各種邏輯控制，還具有隨意編程、自動診斷、通用性好、體積小、可靠性高的特點(diǎn)。因此，可編程控制器正逐步取代著繼電器 －接觸器控制系統(tǒng)?？梢灶A(yù)料，隨著科學(xué)季度的發(fā)展，機(jī)床PLC電氣控制系統(tǒng) 將繼續(xù)向更高的方向發(fā)展，以不斷提高機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)效率和自動化水平。
1.2課題研究方法
1、文獻(xiàn)資料法：學(xué)習(xí)已有的文獻(xiàn)資料，進(jìn)行借鑒，并適當(dāng)加以深化；
2、調(diào)查研究法：通過對市場的調(diào)查研究，來確定本課題的作用和實(shí)際效果；
3、分析研究：分析研究就是在已經(jīng)收集并整理的材料的基礎(chǔ)上，再做進(jìn)一步的腦力加工；
4、行動研究法：通過個(gè)案的實(shí)施并逐漸推廣，在實(shí)踐中不斷探索和完善，使理論與際相結(jié)合。
2對輥機(jī)的發(fā)展及特性
2.1破碎機(jī)起源和發(fā)展現(xiàn)狀
物料破碎是一個(gè)歷史悠久的話題。早在20世紀(jì)50年代艾利斯－查爾默斯公司就開始大規(guī)模研究破碎工作，60年代得出具有重大意義的結(jié)論。隨著研究的深入，人們熟知了高功率的破碎作業(yè)，可以用來改善能源效率和降低生產(chǎn)成本。B．H．Bergstrom在研究單顆粒破碎時(shí)發(fā)現(xiàn)，在空氣中一次破碎的碎片撞擊金屬板時(shí)產(chǎn)生二次破碎，一次破碎的碎片具有的動能占全部破碎能量的45％。如能充分利用二次破碎能量，則可提高破碎效率。也有人指出，較小的持續(xù)負(fù)荷比短時(shí)間的強(qiáng)大沖擊更有希望破碎物料。我國胡景昆和徐小荷研究顆粒的粉碎時(shí)得出結(jié)論，靜壓粉碎效率為100%，單次沖擊效率在35%～40％左右。為了節(jié)約能量，提高粉碎效率，應(yīng)多用靜壓粉碎，少用沖擊粉碎。Schonert研究表明，如果使大批脆性物料顆粒受到50MPa以上的壓力，就能夠由“料層粉碎”節(jié)約出可觀的能量。目前“料層粉碎的理論”已成為粉碎界的公認(rèn)，根據(jù)料層粉碎理論研制的新設(shè)備有美國諾德伯格公司的旋盤圓錐破碎機(jī)、俄羅斯的慣性圓錐破碎機(jī)等。
多碎少磨的原則指導(dǎo)研制以料層粉碎原理的新型破碎機(jī)是當(dāng)前主要方向。1996年第四屆全國粉體工程學(xué)術(shù)會議上鄧躍紅、張智鐵發(fā)表了《物料粉碎分形行為的研究》一文，作者認(rèn)為破碎理論的研究應(yīng)歸結(jié)為3個(gè)大的方面：強(qiáng)度理論的研究、破碎效果的評價(jià)、破碎功耗的研究。長期以來，粉碎理論的研究主要停留在經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用和統(tǒng)計(jì)推測上，人們了解粉碎的規(guī)律尚不明確、不系統(tǒng)。人們期待新理論的出現(xiàn)會給破碎領(lǐng)域帶來一次變革。
1982年B．Mandelrot提出分形理論應(yīng)用在巖石理論研究方面，而作者把它應(yīng)用在破碎理論上。經(jīng)過研究，作者成功地運(yùn)用了分形理論推導(dǎo)了強(qiáng)度與缺陷分布分維數(shù)之間關(guān)系，建立了粉碎顆粒粒度分布模型，找到了分維數(shù)、分布指數(shù)與破碎概率之間的關(guān)系，用顆粒表面分維數(shù)Ds將3個(gè)功耗理論統(tǒng)一起來。
為了優(yōu)化顎式破碎機(jī)工作，馬少健和陳炳辰利用實(shí)驗(yàn)室小型復(fù)擺顎式破碎機(jī)，分別進(jìn)行單顆粒給料、窄粒級給料和混合粒級給料的破碎試驗(yàn)，研究結(jié)果是：(1)影響顎式破碎機(jī)產(chǎn)物粒度特性的因素除物料自身硬度以外，還與包括給料粒度大小、組成、排礦口尺寸以及破碎腔內(nèi)物料的松散狀態(tài)有關(guān)；(2)在顎破機(jī)破碎物料時(shí)，無論是料層破碎還是單顆粒破碎，給料粒度增大，產(chǎn)物粒度變小。因此，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)給料粒度選擇適宜規(guī)格的顎式破碎機(jī)和調(diào)節(jié)排料礦口尺寸；(3)料層破碎較單顆粒破碎更能降低破碎產(chǎn)物粒度。因此生產(chǎn)中應(yīng)盡量維持破碎機(jī)的破碎腔內(nèi)適宜的料層，以減小破碎產(chǎn)物粒度。
物料粉碎過程中，由于作業(yè)中產(chǎn)生發(fā)聲、發(fā)熱、振動和摩擦等作用使能源大量消耗。因而多年來界內(nèi)人士一直在研究如何達(dá)到節(jié)能、高效地完成破碎和磨碎過程。從理論研究到創(chuàng)新設(shè)備(包括改造舊有的設(shè)備)直至改變生產(chǎn)工藝流程。
目前破碎理論、工藝和設(shè)備的研究主要著重于：(1)研究在破碎中節(jié)能、高效的理論，也力求找出新理論突破人們已熟知的破碎三大理論；(2)研究新的非機(jī)械力的高能或多力場聯(lián)合作用的破碎設(shè)備，目前還沒見有工業(yè)化的設(shè)備，只是研究階段；(3)改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備，這方面經(jīng)常是根據(jù)用戶自己需要來進(jìn)行，而不見市場上大規(guī)模生產(chǎn)或研制新設(shè)備。
對于上述諸問題，由于國外礦山自80年代以來發(fā)展緩慢使得這方面進(jìn)展不大。國外新設(shè)備較少，國內(nèi)由于國營大型礦山投入極少，也沒有什么發(fā)展，而中小礦山由于各地原料的需求不等，近幾年得到一定的發(fā)展[16]。
2.2對輥破碎機(jī)簡介
2.2.1 對輥破碎機(jī)產(chǎn)品介紹
對輥機(jī)，又名擠壓磨、輥壓磨，是國際80年代中期發(fā)展起來的新型水泥節(jié)能粉磨設(shè)備，具有替代能耗高、效率低球磨機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)，并且降低鋼材消耗及噪聲的功能，適用于新廠建設(shè)，也可用于老廠技術(shù)改造，使球磨機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)量提30-50%，經(jīng)過擠壓后的物料料餅0.08mm細(xì)料占20-35%，小于2mm占65-85%，小顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)因受擠壓而充滿許多微小裂紋，輥壓后的物料不僅粒度大幅度減小，邦德功指數(shù)也明顯降低，易磨性大為改善，從而大大改善了后續(xù)磨機(jī)的粉磨狀況，使整個(gè)粉磨系統(tǒng)的單位電耗明顯下降。
2.2.2 對輥破碎機(jī)設(shè)備特性
1、用于破碎中硬度物料（HRC小于8，大于4）如水泥熟料（回轉(zhuǎn)窯、立窯），礦石，混凝土，沸石等，及與其硬度相當(dāng)?shù)墓腆w物料的破碎?？蓮V泛用于礦山，水泥，鋼鐵，陶瓷等行業(yè)。
2、活動輥和固定輥與動力采用聯(lián)軸器連接活動輥并配用了萬向聯(lián)軸器或利用四輥傳動技術(shù)，完全避免了物料塊大皮帶丟轉(zhuǎn)，破碎粒度無法控制，皮帶更換太頻繁等現(xiàn)象。
3、輥面完全采用大型液壓輥壓機(jī)的錐焊技術(shù),補(bǔ)焊一次可生產(chǎn)10萬噸以上,需用成本 1000元左右。 整機(jī)年維修費(fèi)不超過2000元。
4、給料機(jī)采用無動力選粉結(jié)構(gòu),即物料進(jìn)輥壓機(jī)之前,先經(jīng)過無動力選粉裝置將低于3~8mm的物料選出來不進(jìn)輥壓機(jī),只將粗料經(jīng)過給料機(jī)左右均勻的進(jìn)入輥壓機(jī),可大 大提高破碎效率。
5、耗電量耗是錘式，沖擊式，復(fù)合式破碎機(jī)的二分之一。
6、遇有過硬或不可破碎物時(shí)，輥?zhàn)涌蓱{彈簧的作用自動退讓，使輥?zhàn)娱g隙增大，過硬或不可破碎物落下，從而保護(hù)機(jī)器不受損壞。
7、調(diào)節(jié)兩輥的間隙，可控制破碎粒度,從而改變生產(chǎn)能力。
8、減速機(jī)采用硬齒面星輪減速機(jī)，具有抗重載。壽命長等特點(diǎn)，徹底改變了減速機(jī)壽命短、更換頻繁等現(xiàn)象。
2.2.3 對輥破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)
對輥破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)見表2.1：
表2.1 對輥破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)
型號
2PG400×250
2PG610×400
2PG700×400
輥?zhàn)又睆?mm)
400
610
700
輥?zhàn)娱L度(mm)
250
400
400
最大入料粒度(mm)
≤25
≤85
≤100
出料粒度(mm)
2-8
10-30
0.5-30
生產(chǎn)能力(t/h)
5-10
13-40
10-100
輥?zhàn)觽€(gè)數(shù)
2
2
2
輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速(r/min)
180
75
95
總重量(t)
1.1
3.5
7.8
機(jī)器外形尺寸(長×寬×高)(mm)
1215×834×830
2235×1722×810
4300×1200×1200
配套電機(jī)
型號
Y160L-6
Y225M-6
Y200L-4
功率(kw)
5.5×2
15×2
30×2
3機(jī)電一體化及電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展
3.1機(jī)電一體化的發(fā)展
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化， 使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。自電子技術(shù)一問世,電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合就開始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電 路以后,"機(jī)電一體化"技術(shù)之后有了明顯進(jìn)展,引起了人們的廣泛注意[8]。為對輥機(jī)的電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了更為強(qiáng)大的技術(shù)支持。
3.1.1 “機(jī)電一體化”的發(fā)展歷程
1、數(shù)控技術(shù)的問世，寫下了“機(jī)電一體化”歷史的一頁；
2、微電子技術(shù)為“機(jī)電一體化”帶來了勃勃生機(jī)；
3、可編程控制器，“電力電子”等的發(fā)展為“機(jī)電一體化”提供了堅(jiān)強(qiáng)的基礎(chǔ)；
4、激光技術(shù)模糊技術(shù)信息技術(shù)等新技術(shù)使“機(jī)電一體化”躍上新臺階。
3.1.2 典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品
機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)（整機(jī)）和基礎(chǔ)元，部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人，汽車電子化產(chǎn)品，智能化儀器儀表，電子排版印刷系統(tǒng)，CAD/CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元部件有：電力電子器件及裝置，可編程序控制器，模糊控制器，微型電機(jī)，傳感器，專用集成電路，伺服機(jī)構(gòu)等。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢，市場前景分析從略。
3.1.3 發(fā)展“機(jī)電一體化”面臨的任務(wù)
機(jī)電一體化工作主要包括兩層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能，節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提高一步；二是開發(fā)自動化，數(shù)字化，智能化機(jī)電產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
3.1.4 “機(jī)電一體化”的核心技術(shù)
1、機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
2、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)：其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、 專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
3、系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)， 將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
4、自動控制技術(shù)：其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系 統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
5、傳感檢測技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動化程序就越高。
6、伺服傳動技術(shù)：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號到機(jī)械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
3.2電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
電氣控制技術(shù)是以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)為對象，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的控制技術(shù)。電氣控制系統(tǒng)是其中的主干部分，在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中的許多部門得到廣泛應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要技術(shù)手段。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新型控制策略的出現(xiàn)，不斷改變著電氣控制技術(shù)的面貌。在控制方法上，從手動控制發(fā)展到自動控制；在控制功能上，從簡單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上，從笨重發(fā)展到信息化處理；在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制系統(tǒng)。現(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、智能技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。
繼電器—接觸器控制系統(tǒng)至今仍是許多生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學(xué)習(xí)更先進(jìn)電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，由于其控制方式是斷續(xù)的，故稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。它具有控制簡單、方便實(shí)用、價(jià)格低廉、易于維護(hù)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于其接線方式固定，靈活性差，難以適應(yīng)復(fù)雜和程序可變的控制對象的需要，且工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差。
以軟件手段實(shí)現(xiàn)各種控制功能、以微處理器為核心的可編程控制器PLC，是20世紀(jì)60年代誕生并開始發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有通用性強(qiáng)、可靠性高、能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，指令系統(tǒng)簡單、編程簡便易學(xué)、易于掌握，體積小、維修工作少、現(xiàn)場連接安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于冶金、采礦、建材、機(jī)械制造、石油、化工、汽車、電力、造紙、紡織、裝卸、環(huán)保等各個(gè)行業(yè)的控制中[2]。
在自動化領(lǐng)域，可編程控制器與CAD/CAM、工業(yè)機(jī)器人并稱為加工業(yè)自動化的三大支柱，其應(yīng)用日益廣泛?？删幊炭刂破骷夹g(shù)是以硬接線的繼電器—接觸器控制為基礎(chǔ)，逐步發(fā)展為既有邏輯控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)，又有運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的控制裝置。它可通過數(shù)字量或者模擬量的輸入、輸出滿足各種類型機(jī)械控制的需要?？删幊炭刂破骷坝嘘P(guān)外部設(shè)備，均按既易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，又易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破饕殉蔀樯a(chǎn)機(jī)械設(shè)備中開關(guān)量控制的主要電氣控制裝置。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,以16位和32位處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC得到了驚人的發(fā)展,使PLC在概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比以及應(yīng)用等方面都有了新的突破.不僅控制功能增強(qiáng),功耗、體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示也有了長足的發(fā)展，所有這些已經(jīng)使PLC應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)，使之成為今天自動化技術(shù)的三大支柱之一。
自從以電動機(jī)作為原動機(jī)以來，伴隨著機(jī)電傳動控制技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電傳動控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：
1、繼電接觸器控制；
2、順序控制器控制；
3、可編程序控制器（PLC）；
4、數(shù)字控制技術(shù)（NC）；
5、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)（CNC）；
6、加工中心機(jī)床（MC）；
7、自適應(yīng)數(shù)控機(jī)床（AC）；
8、柔性制造系統(tǒng)（FMS）；
9、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）。
綜上所述，可以看到當(dāng)今的機(jī)電傳動控制技術(shù)是微電子、電力電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、通信、檢測、過程控制、伺服傳動、精密機(jī)械及自動控制等多種技術(shù)相互交叉、相互滲透、有機(jī)結(jié)合而成的一種機(jī)電一體化綜合性技術(shù)。正是由于機(jī)電一體化技術(shù)的逐漸成熟，也推動了機(jī)床電氣系統(tǒng)的發(fā)展。
4 對輥機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1電氣控制方案的確定及控制方式的選擇
4.1.1 電氣控制方案設(shè)計(jì)的基本原則
電氣控制方案設(shè)計(jì)過程中需要考慮以下幾個(gè)基本原則：
1、最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)的要求。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)主要來源于生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝的要求。
2、設(shè)計(jì)方案要合理。在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)、便于操作和維修，不要盲目追求高指標(biāo)和自動化。
3、機(jī)械設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)應(yīng)相互配合。許多生產(chǎn)機(jī)械采用機(jī)電結(jié)合控制的方式來實(shí)現(xiàn)控制要求，因此要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、使用維護(hù)方便等方面協(xié)調(diào)處理好機(jī)械和電氣的關(guān)系。
4、確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作。
4.1.2 電氣控制方案的選擇
控制方案應(yīng)與通用性和專用性的程序相適應(yīng)。一般的簡單生產(chǎn)設(shè)備需要的控制元器件數(shù)很少，其工作程序往往是固定的，使用中一般不需經(jīng)常改變原有程序，因此，可采用有觸點(diǎn)的繼電—接觸器控制系統(tǒng)。雖然該控制系統(tǒng)在電路結(jié)構(gòu)上是呈“固定式”的，但它能控制較大的功率，而且控制方法簡單，價(jià)格便宜，目前仍使用很廣。
對于在控制中需要進(jìn)行模擬量處理及數(shù)學(xué)運(yùn)算的，輸入/輸出信號多、控制要求復(fù)雜或控制要求經(jīng)常變動的，控制系統(tǒng)要求體積小、動作頻率高、響應(yīng)時(shí)間快的，可根據(jù)情況采用可編程控制、計(jì)算機(jī)控制方案。
在自動生產(chǎn)線中，可根據(jù)控制要求和聯(lián)鎖條件的復(fù)雜程度不同，采用分散控制或集中控制的方案。但各臺單機(jī)的控制方案和基本控制環(huán)節(jié)應(yīng)盡量一致，以簡化設(shè)計(jì)及制造過程。
對輥機(jī)的電氣控制系統(tǒng)比較簡單，工藝路線也不需要經(jīng)常改變，且對精度要求相對較低，故從生產(chǎn)成本及操作工人方面考慮，現(xiàn)選用繼電器接觸控制系統(tǒng)[7]。
4.1.3 控制系統(tǒng)的工作方式
控制方式應(yīng)最大限度滿足工藝要求。根據(jù)加工工藝要求，控制路線應(yīng)具有自動循環(huán)、半自動循環(huán)、手動調(diào)整、緊急快退、保護(hù)性聯(lián)鎖、信號指示和故障診斷等功能，以最大限度滿足工藝要求。
對輥機(jī)工作的工藝路線及操作系統(tǒng)均比較簡單，工人操作很方便，選用手工調(diào)整方式即可。輥?zhàn)娱g隙不需要經(jīng)常調(diào)整，可通過控制間隙調(diào)整控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來達(dá)到目的，可選用半自動循環(huán)方式。
4.1.4 控制線路的電源
控制電路的電源應(yīng)當(dāng)可靠。簡單的控制電路可直接用電網(wǎng)電源，元件較多、電路較復(fù)雜的控制裝置，可將電網(wǎng)電壓隔離降壓，以降低故障率。對于自動化程度較高的生產(chǎn)設(shè)備可采用直流電源，這有利于節(jié)省安裝空間，便于同無觸點(diǎn)元件連接，元件動作平穩(wěn)，操作維修也比較安全。
對滾機(jī)控制線路單一，控制電器少，可直接接入三相電路中。
4.2電氣傳動形式的確定
4.2.1 傳動方式
1、單獨(dú)拖動
單獨(dú)拖動就是一臺設(shè)備只由一臺電動機(jī)拖動。
2、分力拖動
通過機(jī)械傳動鏈將動力傳送到達(dá)每個(gè)工作機(jī)構(gòu)，一臺設(shè)備由多臺電動機(jī)分別驅(qū)動各個(gè)工作機(jī)構(gòu)。
電氣傳動發(fā)展的趨向是電動機(jī)逐步接近工作機(jī)構(gòu)，形成多臺電動機(jī)的拖動方式，以縮短機(jī)械傳動鏈，提高傳動效率，便于自動化和簡化總體結(jié)構(gòu)。因而在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝及機(jī)械結(jié)構(gòu)的具體情況決定電動機(jī)的數(shù)量 。
對輥機(jī)由3臺電動機(jī)分別控制操作主電動機(jī)，冷卻泵電動機(jī)和左右間隙調(diào)整電動機(jī)。因此須選用分立拖動方式[2]。
4.2.2 確定調(diào)速方案
不同的對象有不同的調(diào)速要求。為了達(dá)到一定的調(diào)速范圍，可采用齒輪變速箱、液壓調(diào)速裝置、雙速或多速電動機(jī)以及電氣的無級調(diào)速傳動方案。無級調(diào)速有直流調(diào)壓調(diào)速、交流調(diào)壓調(diào)速和變頻變壓調(diào)速。目前，變頻變壓調(diào)速技術(shù)的使用越來越廣泛，在選擇調(diào)速方案時(shí)，可參考以下幾點(diǎn)：
1、重型或大型設(shè)備主運(yùn)動及進(jìn)給運(yùn)動，應(yīng)盡可能采用無級調(diào)速。這有利于簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，縮小設(shè)備體積降低設(shè)備制造成本。
2、精密機(jī)械設(shè)備如坐標(biāo)鏜床、精密磨床、數(shù)控機(jī)床以及某些精密機(jī)械手，為了保證加工精度和動作的準(zhǔn)確性，便于自動控制，也應(yīng)采用電氣無級調(diào)速方案。
3、一般中小型設(shè)備如普通機(jī)床沒有特殊要求時(shí)，可選用經(jīng)濟(jì)、簡單、可靠的三相籠型異步電動機(jī)，配以適當(dāng)級數(shù)的齒輪變速箱。為了簡化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大調(diào)速范圍，也可采用雙速或多速的籠型異步電動機(jī)。在選用三相籠型異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)滿足工藝條件要求。
對輥機(jī)采用無級調(diào)速，以利于簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，降低制造成本，提高機(jī)床利用率。
4.3電動機(jī)的選擇及電動機(jī)的起動、制動和反向要求
4.3.1 電動機(jī)的選擇
電動機(jī)的選擇包括電動機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)形式、額定轉(zhuǎn)速和額定功率。
1、根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速要求選擇電動機(jī)的種類和轉(zhuǎn)速
首先，只要能滿足生產(chǎn)需要，則都應(yīng)采用異步電動機(jī)；僅在起動、制動和調(diào)速不滿足要求時(shí)才選用直流電動機(jī)。隨著電力電子及控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速裝置的性能和成本已能與直流調(diào)速裝置相媲美，交流調(diào)速的應(yīng)用范圍越來越廣泛。另外，在需要補(bǔ)償電網(wǎng)功率因數(shù)及穩(wěn)定工作時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用同步電動機(jī)；在要求大的起動轉(zhuǎn)矩和
恒功率調(diào)速時(shí)，常選用直流串級電動機(jī)。
鼠籠式和繞線式三相異步電動機(jī)是指三相異步時(shí)機(jī)的轉(zhuǎn)子的形式是繞線式的，或是鼠籠式的，它們是電動機(jī)中最常用的。鼠籠式和繞線式三相異步電動機(jī)的啟動方式稍有不同，首先是它們都可以直接起動，其次是鼠籠式的異步電動機(jī)因?yàn)樗霓D(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的原因，它必須要借助于外接設(shè)備（自藕變壓器或接觸器）才能實(shí)現(xiàn)降壓起動，繞線式的異步電動機(jī)除了可以借助外接設(shè)備實(shí)現(xiàn)降壓起動之外，還賴以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流來實(shí)現(xiàn)降壓起動（在轉(zhuǎn)子回程串聯(lián)有調(diào)節(jié)電阻）。并且有提高起動轉(zhuǎn)矩和降低起動電流的功能。而繞線型電動機(jī)有良好的密封性，廣泛用于機(jī)械工業(yè)粉塵多、環(huán)境較惡劣的場所。適用于礦山、冶金的機(jī)械工業(yè)[10]。
2、根據(jù)工作環(huán)境選擇電動機(jī)的結(jié)構(gòu)
電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)當(dāng)適應(yīng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求。考慮到現(xiàn)場環(huán)境，可選用開啟式、防護(hù)式、封閉式、防腐式甚至是防爆式電動機(jī)。
3、根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的功率負(fù)載和轉(zhuǎn)矩負(fù)載選擇電動機(jī)的額定功率
首先根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的功率負(fù)載圖和轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖預(yù)選一臺電動機(jī)；然后根據(jù)負(fù)載進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)，用檢驗(yàn)的結(jié)果修正預(yù)選的電動機(jī)，直到電動機(jī)容量得到充分利用(電動機(jī)的穩(wěn)定溫升接近其額定溫升)；最后再校驗(yàn)其過載能力與起動轉(zhuǎn)矩是否滿足拖動要求。
對輥機(jī)主電動機(jī)選擇YR250S-4，冷卻泵電動機(jī)選擇YR132M1-6，間隙調(diào)整電動機(jī)選擇Y90S-4。
電動機(jī)技術(shù)參數(shù)見表4. 1：
表4. 1 電動機(jī)技術(shù)參數(shù)
型 號
功 率（kw）
轉(zhuǎn) 速r/min
電 流(A)
效 率(%)
功 率因 素
額定轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)子電 流
轉(zhuǎn)子電 壓
質(zhì) 量（kg）
YR250S-4
75
1453
141.1
90.5
0.89
2.5
449
105
440
YR132M1-6
3
955
8.20
80.5
0.69
2.8
206
9.5
80
Y90S-4
1.1
1400
2.2
78
0.78
2.3
27
4.3.2 電動機(jī)的起動、制動和反向要求
一般說來，由電動機(jī)完成設(shè)備的起動、制動和反向要比機(jī)械方法簡單容易。因此，機(jī)電設(shè)備主軸的起動、停止、正反轉(zhuǎn)運(yùn)動調(diào)整操作，只要條件允許最好由電動機(jī)完成。
機(jī)械設(shè)備主運(yùn)動傳動系統(tǒng)的起動轉(zhuǎn)矩一般都比較小。因此，原則上可采用任何一種起動方式。對于它的輔助運(yùn)動，在起動時(shí)往往要克服較大的靜轉(zhuǎn)矩，必要時(shí)也可選用高起動轉(zhuǎn)矩的電動機(jī)，或采用提高起動轉(zhuǎn)矩的措施。另外，還要考慮電網(wǎng)容量。對電網(wǎng)容量不大而起動電流較大的電動機(jī)，一定要采用限制起動電流的措施，如星形-三角形起動，串入電阻降壓起動等，以免電網(wǎng)電壓波動較大而造成事故。
星形-三角形起動僅適用于空載起動，轉(zhuǎn)子串電阻起動可用于負(fù)載起動?？紤]到工作中突然斷電的情況，故對輥機(jī)主電動機(jī)選用轉(zhuǎn)子串電阻起動。冷卻泵電動機(jī)和間隙調(diào)整電動機(jī)選用直接起動。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路及起動特性圖如下圖4.1。
圖4.1 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路及起動特性圖
4.4電氣線路中的保護(hù)措施
4.4.1 短路保護(hù)
常用的短路保護(hù)元器件有熔斷器和自動空氣開關(guān)。
熔斷器的熔體串聯(lián)在被保護(hù)的電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，熔斷器的熔絲自動熔斷，或自動空氣開關(guān)脫扣器感應(yīng)脫扣，從而切斷電路，達(dá)到保護(hù)的目的。
由于熔斷器的熔體受很多因素的影響，因此其動態(tài)值不太穩(wěn)定，所以通常熔斷器比較適合用于動作準(zhǔn)確度要求不高和自動化程度較低的系統(tǒng)中。如小容量的的籠型異步電動機(jī)及小容量的直流電動機(jī)中就廣泛地使用熔斷器。
自動空氣開關(guān)又稱自動空氣斷路器，有斷路、過載和欠壓保護(hù)作用。這種開關(guān)能在線路發(fā)生上述故障時(shí)快速地自動切斷電源，它是低壓配電重要的保護(hù)元件之一。線路出故障，斷路器跳閘，故障排除后只要重新合上斷路器即能重新工作。在正常情況下，常作低壓配電盤的總電源開關(guān)及電動機(jī)變壓器的合閘開關(guān)。
對輥機(jī)控制電路選用自動空氣開關(guān)作為短路保護(hù)元器件串聯(lián)接入電路中。
4.4.2 過載保護(hù)
常用的過載保護(hù)器件是熱繼電器。 電動機(jī)的負(fù)載突然增加，斷相運(yùn)行或電網(wǎng)電壓降低都會引起電動機(jī)過載。電動機(jī)長期過載運(yùn)行，繞組溫升超過其允許值，電動機(jī)的絕緣材料就要變脆，壽命就會減少，嚴(yán)重時(shí)電流越大，達(dá)到允許溫升的時(shí)間就越短。熱繼電器可以滿足這樣的要求：損害電動機(jī)。過載當(dāng)電動機(jī)為額定電流時(shí)，電動機(jī)為額定溫升，熱繼電器不動作；在過載電流較小時(shí)，熱繼電器要經(jīng)過較長時(shí)間才動作，過載電流較大時(shí)，熱繼電器則經(jīng)過較短時(shí)間就會動作。
由于熱慣性的原因，熱繼電器不會受電動機(jī)短時(shí)過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時(shí)動作，所以在使用熱繼電器作過載保護(hù)的同時(shí)，還必須設(shè)有短路保護(hù)。
對輥機(jī)控制電路選用熱繼電器作為過載保護(hù)元器件串聯(lián)接入電路中[6]。
4.4.3 過流保護(hù)
如果在直流電動機(jī)和交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)起動或制動時(shí)，限流電阻被短接，將會造成很大的起動或制動電流。另外，負(fù)載的加大也會導(dǎo)致電流增加。過大的電流將會使電動機(jī)或機(jī)械設(shè)備損壞。因此，對直流電動機(jī)或繞線異步異步電動機(jī)常采用過流保護(hù)。
過流保護(hù)常用電磁式過電流繼電器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電動機(jī)過流達(dá)到過電流繼電器的動作值時(shí)，繼電器動作，使串接在控制電路中的常閉觸點(diǎn)斷開，切斷控制電路，電動機(jī)隨之脫離電源并停轉(zhuǎn)，達(dá)到了過流保護(hù)的目的。一般過電流的動作值為起動電流的 1.2 倍。
短路、過流、過載保護(hù)雖然都是電流保護(hù)，但由于故障電流、動作值及保護(hù)特性、保護(hù)要求和使用元器件的不同，它們之間是不能相互取代的。
對輥機(jī)控制電路選用電流繼電器作為過流保護(hù)元器件串聯(lián)接入電路中。
4.4.4 零電壓和欠電壓保護(hù)
當(dāng)電動機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，如果電源電壓因某種原因消失，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動機(jī)就將自行起動，這就可能造成生產(chǎn)設(shè)備的損壞，甚至造成人身事故。為了防止電壓恢復(fù)時(shí)電動機(jī)自行起動的保護(hù)稱為零壓保護(hù)。
當(dāng)電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電源電壓過分地降低將引起一些電器釋放，造成控制線路不正常工作，可能發(fā)生事故；電源電壓過分降低也會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至停轉(zhuǎn)。因此需要在電源電壓降到一定值以下時(shí)就將電源切斷，這就是欠壓保護(hù)。
一般常用零壓保護(hù)繼電器和欠電壓繼電器實(shí)現(xiàn)零壓保護(hù)和欠壓保護(hù)。在許多機(jī)床中不用控制開關(guān)操作，而是用按鈕操作，利用按鈕的自動恢復(fù)作用和接觸器的自鎖作用，可不必另加零壓保護(hù)繼電器了。當(dāng)電源電壓過低或斷電時(shí)，接觸器釋放，此時(shí)接觸器的主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)同時(shí)打開，使電動機(jī)電源切斷并失去自鎖。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，操作人員必須重新按下起動按鈕，才能使電動機(jī)起動。所以像這樣帶有自鎖環(huán)節(jié)的電路 本身已具備了零壓保護(hù)環(huán)節(jié)。
4.4.5 安全保護(hù)
對輥機(jī)的安全保護(hù)控制電路用光電開關(guān)和中間繼電器來完成。光電開關(guān)又稱光電斷續(xù)器、光電傳感器,它是將紅外發(fā)光元件和光電元件組裝在一起。它是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無。
4.5電氣元器件的選用
4.5.1 電阻的選擇
繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻起動。
主電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組每相電阻r2為[1]：
r2＝
式中sN＝＝＝0.0313；
E2N，I2N為轉(zhuǎn)子的額定電動勢和額定電流。
r2＝＝＝0.0778Ω
取T1＝1.7TN，則
β＝＝＝2.659
故轉(zhuǎn)子每相各級總電阻為：
R1=βr2=2.659×0.077=0.205Ω
R2=β2r2=2.6592×0.077=0.544Ω
R3=β3r2=2.6593×0.077=1.448Ω
轉(zhuǎn)子每相各段起動電阻為：
R1=r2(β-1)=0.077×1.659=0.128Ω
R2=βR1=2.659×0.128=0.34Ω
R3=βR2=2.659×0.34=0.904Ω
轉(zhuǎn)子兩組串接的總電阻為：
R1＋R2＋R3＝1.372Ω
選擇電阻為R1為ZX1-1/7；R2為ZX1-1/20；R3為ZX1-1/55。
4.5.2 各種按鈕、開關(guān)的選用
1、按鈕
按鈕通常是用來短時(shí)接通或斷開小電流控制電路的一種主令電器。其選用依據(jù)主要是根據(jù)需要的觸點(diǎn)對數(shù)、動作要求、結(jié)構(gòu)形式、顏色以及是否需要帶指示燈等要求。如啟動按鈕選綠色、停止按鈕選紅色、緊急操作選蘑菇式等。目前，按鈕產(chǎn)品有多種結(jié)構(gòu)形式、多種觸點(diǎn)組合以及多種顏色，供不同使用條件選用。按鈕的額定電壓有交流500V，直流440V，額定電流為5A。常選用的按鈕有LA2、LA10、LA19 及LA20 等系列。符合IEC 國際標(biāo)準(zhǔn)的新產(chǎn)品有LAY3 系列，額定工作電流為1.5A～8A。
2、自動開關(guān)(自動空氣開關(guān))[10]
對于要求動作快、靈敏度高的行程控制，可采用無觸點(diǎn)接近開關(guān)。特別是近年來出現(xiàn)的霍爾接近開關(guān)性能好，壽命長，是一種值得推廣使用的自動空氣開關(guān)。由于自動開關(guān)具有過載、欠壓、短路保護(hù)作用，故在電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)用中越來越多。自動開關(guān)的類型較多，有框架式、塑料外殼式、限流式、手動操作式和電動操作式。在選用時(shí)，主要從保護(hù)特性要求、分?jǐn)嗄芰?、電網(wǎng)電壓類型、電壓等級、長期工作負(fù)載的平均電流、操作頻繁程度等幾方面來確定它的型號。常用的有DZ10 系列(額定電流分10、100、200、600A四個(gè)等級)。符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的有3VE 系列(額定電流0.1A～63A) 。
主電動機(jī)IMN＝141.1A
Iq＝==262.25A
額定電流IZ≥kIq
式中：k為安全系數(shù)，k取1.5～1.7，式中k取1.7；
Iq為電動機(jī)起動電流。
IZ≥1.7×262.25=445.825A
QF2選擇DZ20J－400
冷卻泵電動機(jī)IMN=8.20A Iq=7×IMN=57.4A
Iz≥kIq
式中：q為安全系數(shù)，k取1.5～1.7，式中取1.7；
Iq為電動機(jī)起動電流。
IZ≥1.7×57.4＝97.58A
QF3選擇DZ20J－100
間隙調(diào)整電動機(jī)P=0.8kW
TMN=0.8×2=1.6A
Iq=1.6×7=11.2A
Iz≥kIq
式中：q為安全系數(shù)，k取1.5～1.7，式中取1.7；
Iq為電動機(jī)起動電流。
IZ≥1.7×11.2=19.04A
QF4選擇K103
干路Iz≥k(Iq,max+Σer)
式中 ：k取1.5～1.7；
Iq, max為一臺電動機(jī)最大的起動電流；
Σer為其它電動機(jī)的額定電流之和。
IZ≥1.7×（262.25＋1.6×2＋8.20）＝465.205
QF1選擇DZ20J－630
4.5.3 接觸器的選擇
接觸器的額定電流或額定控制功率隨使用場合及控制對象的不同、操作條件與工作繁重程度不同而變化。接觸器分直流接觸器和交流接觸器兩大類，交流接觸器主要有CJ10及CJ20 系列，直流接觸器多用CZ0 系列。目前，符合IEC 和新國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品有LC1—D 系列，可與西門子3TB 系列互換使用的CJX1、CJX2 系列，這些新產(chǎn)品正逐步取代CJ和CZ0 系列產(chǎn)品。
在一般情況下，接觸器的選用主要依據(jù)是接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓、電流要求，輔助觸點(diǎn)的種類、數(shù)量及其額定電流，控制線圈電源種類，頻率與額定電壓，操作頻繁程度和負(fù)載類型等因素。
對于長期運(yùn)行的電動機(jī)，接觸器額定電流一般應(yīng)選得大于或等于電動機(jī)額定電流的（1.3～2）倍。
IKN≥（1.3～2）IMN
主電動機(jī)IMN＝141.1A
IKN≥（1.3～2）×141.1A＝183.43～282.2A
取IKN≥250A
K1 ，K2，K3，K4選擇CJX4-265
冷卻泵電動機(jī)IMN=8.2A
IKN≥（1.3～2）×8.2 A=10.66~16.4A
取IKN≥16.4A
K5選擇CJX2-18
間隙調(diào)整電動機(jī)IMN＝1.6A
IKN≥（1.3～2）×1.6 A＝2.08～3.2A
取IKN≥3.2A
K6, K7, K8, K9選擇CJX4-6
4.5.4 繼電器的選擇
1、中間繼電器的選用
中間繼電器用于電路中傳遞與轉(zhuǎn)換信號，擴(kuò)大控制路數(shù)，將小功率控制信號轉(zhuǎn)換為大容量的觸點(diǎn)控制，擴(kuò)充交流接觸器及其他電器的控制作用。其選用主要根據(jù)觸點(diǎn)的數(shù)量及種類確定型號，同時(shí)注意吸引線圈的額定電壓應(yīng)等于控制電路的電壓等級。常用JZ7 系列，新產(chǎn)品有JDZ1 系列、CA2—DN1系列及仿西門子3TH 的JZC1系列等。本次課程設(shè)計(jì)選用型號為JZ7-22。
2、時(shí)間繼電器的選用
選用時(shí)應(yīng)考慮延時(shí)方式(通電延時(shí)或斷電延時(shí))、延時(shí)范圍、延時(shí)精度要求、外形尺寸、安裝方式、價(jià)格等因素。常用的時(shí)間繼電器有空氣阻尼式、電磁式、電動式及晶體管式和數(shù)字時(shí)間繼電器等，在延時(shí)精度要求不高且電源電壓波動大的場合，宜選用價(jià)格低廉的電磁式或空氣阻尼式時(shí)間繼電器；當(dāng)延時(shí)范圍大，延時(shí)精度較高時(shí)，可選用電動式或晶體管式時(shí)間繼電器，延時(shí)精度要求更高時(shí)，可選用數(shù)字式時(shí)間繼電器，同時(shí)也要注意線圈電壓等級能否滿足控制電路的要求。JS7系列是應(yīng)用較多的空氣阻尼式時(shí)間繼電器，代替它的新產(chǎn)品是JSK1。本次課程設(shè)計(jì)選用時(shí)間繼電器型號為JSD1-1M。
3、熱繼電器的選用
對于工作時(shí)間較短、停歇時(shí)間長的電動機(jī)，如機(jī)床的刀架或工作臺的快速移動，橫梁升降、夾緊、放松等運(yùn)動以及雖長期工作但過載可能性很小的電動機(jī)如排風(fēng)扇等，可以不設(shè)過載保護(hù)，除此以外，一般電動機(jī)都應(yīng)考慮過載保護(hù)。
熱繼電器有兩相式、三相式及三相帶斷相保護(hù)等形式。對于星形聯(lián)結(jié)的電動機(jī)及電源對稱性較好的情況可采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器；對于三角形聯(lián)結(jié)的電動機(jī)或電源對稱性不夠好的情況則應(yīng)選用三相結(jié)構(gòu)或帶斷相保護(hù)的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器；在重要場合或容量較大的電動機(jī)，可選用半導(dǎo)體溫度繼電器來進(jìn)行過載保護(hù)。
熱繼電器發(fā)熱元件額定電流，一般按被控制電動機(jī)的額定電流的0.95～1.05 倍選用，對過載能力較差的電動機(jī)可選得更小一些，其熱繼電器的額定電流應(yīng)大于或等于發(fā)熱元件的額定整定電流。過去常用的熱繼電器JR0 系列，新產(chǎn)品有JRS1 系列、LR1—D系列及西門子3UA 系列。
熱繼電器額定電流IFRN；
主電動機(jī)IMN=141.1A；
IFRN=141.1/0.8=176.375A；
FR1選擇T170；
冷卻泵電動機(jī)IMN=8.2A；
IFRN=8.2/0.8=10.25A；
FR2選擇T85；
間隙調(diào)整電動機(jī) IMN=1.6A；
IFRN=1.6/0.8A＝2A；
FR3,FR4選擇T16。
如遇到下列情況，選擇的熱繼電器元件的額定電流要比電動機(jī)額定電流高一些，以便保護(hù)設(shè)備。
(1) 電動機(jī)負(fù)載慣性轉(zhuǎn)矩非常大，起動時(shí)間長。
(2) 電動機(jī)所帶的設(shè)備，不允許任意停電。
(3) 電動機(jī)拖動的設(shè)備負(fù)載為沖擊性負(fù)載，如沖床、剪床等設(shè)備。
5 對輥機(jī)電氣控制板的設(shè)計(jì)
5.1電氣設(shè)備總體配置設(shè)計(jì)
各種電動機(jī)及各類電氣元器件根據(jù)各自的作用，都有一定的裝配位置，例如，拖動電動機(jī)與各種執(zhí)行元器件(電磁鐵、電磁閥、電磁離合器、電磁吸盤等)以及各種檢測元器件(限位開關(guān)、傳感器、溫度、壓力、速度繼電器等)必須安裝在生產(chǎn)機(jī)械的相應(yīng)部位。各種控制電器(接觸器、繼電器、電阻、自動開關(guān)、控制變壓器、放大器等)，保護(hù)電器(熔斷器、電流、電壓保護(hù)繼電器等)可以安放在單獨(dú)的電器箱內(nèi)，而各種控制按鈕、控制開關(guān)、各種指示燈、指示儀表、需經(jīng)常調(diào)節(jié)的電位器等，則必須安放在控制臺面板上。由于各種電氣元器件安裝位置不同，在構(gòu)成一個(gè)完整的自動控制系統(tǒng)時(shí)，必須劃分組件，同時(shí)要解決組件之間、電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線問題。
劃分組件的原則是：
1、功能類似的元器件組合在一起。例如用于操作的各類按鈕、開關(guān)、鍵盤、指示檢測、調(diào)節(jié)等元器件集中為控制面板組件，各種繼電器、接觸器、熔斷器，照明變壓器等 控制電器集中為電氣板組件，各類控制電源、整流、濾波元器件集中為電源組件等；
2、盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中；
3、強(qiáng)弱電控制器分離，以減少干擾；
4、力求整齊美觀，外形尺寸，重量相近的電器組合在一起；
5、使于檢查與調(diào)試，需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元器件組合在一起。
電氣控制設(shè)備的各部分及組件之間的接線方式通常有：
1、電器板、控制板、機(jī)床電器的進(jìn)出線一般采用接線端子(按電流大小及進(jìn)出線數(shù)選用不同規(guī)格的接線端子)；
2、電氣箱與被控制設(shè)備或電氣箱之間采用多孔接插件，便于拆裝、搬運(yùn)；
3、印制電路板及弱電控制組件之間宜采用各種類型標(biāo)準(zhǔn)接插件。
電氣設(shè)備總體配置設(shè)計(jì)任務(wù)是根據(jù)電氣原理圖的工作原理與控制要求，將控制系統(tǒng)劃分為幾個(gè)組成部分稱為部件。以龍門刨床為例，可劃分機(jī)床電器部分(各拖動電動機(jī)、各種行程開關(guān)等)、機(jī)組部件(交磁放大機(jī)組、電動發(fā)電機(jī)組等)以及電氣箱(各種控制電器、保護(hù)電器、調(diào)節(jié)電器等)。根據(jù)電氣設(shè)備的復(fù)雜程度，每一部分又可劃成若干組件，如印制電路組件、電器安裝板組件、控制面板組件、電源組件等。要根據(jù)電氣原理圖的接線關(guān)系整理出各部分的進(jìn)出線號，并調(diào)整它們之間的連接方式。
總體配置設(shè)計(jì)是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式來表達(dá)的，圖中應(yīng)以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關(guān)系、走線方式及使用管線要求等。
總裝配圖、接線圖(根據(jù)需要可以分開，也可以并在一起畫)是進(jìn)行分部設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)各部分組成一個(gè)完整系統(tǒng)的依據(jù)。總體設(shè)計(jì)要使整個(gè)系統(tǒng)集中、緊湊，同時(shí)在場地允許條件下，對發(fā)熱厲害、噪聲和振動大的電氣部件，如電動機(jī)組、起動電阻箱等盡量放在離操作者較遠(yuǎn)的地方或隔離起來。對于多工位加工的大型設(shè)備，應(yīng)考慮兩地操作的可能。總電源緊急停止控制應(yīng)安放在方便而明顯的位置。總體配置設(shè)計(jì)合理與否將影響到電氣控制系統(tǒng)工作的可靠性，并關(guān)系到電氣系統(tǒng)的制造、裝配質(zhì)量、調(diào)試、操作以及維護(hù)是否方便。
5.2元器件布置圖的設(shè)計(jì)及電器部件接線圖的繪制
電氣元器件布置圖是某些電氣元器件按一定原則的組合。電氣元器件布置圖的設(shè)計(jì)依據(jù)是部件原理圖(總原理圖的一部分)。同一組件中電氣元器件的布置要注意以下問題：
1、體積大和較重的電氣元器件應(yīng)裝在電器板的下面，而發(fā)熱元器件應(yīng)安裝在電器板的上面；
2、強(qiáng)電弱電分開并注意弱電屏蔽，防止外界干擾；
3、需要經(jīng)常維護(hù)、檢修、調(diào)整的電氣元器件安裝位置不宜過高或過低；
4、電氣元器件的布置應(yīng)考慮整齊、美觀、對稱、外形尺寸與結(jié)構(gòu)類似的電器安放在一起，以利加工、安裝和配線；
5、電氣元器件布置不宜過密，要留有一定的間距，若采用板前走線槽配線方式，應(yīng)適當(dāng)加大各排電器間距，以利布線和維護(hù)。
各電氣元器件的位置確定以后，便可繪制電器布置圖。布置圖是根據(jù)電氣元器件的外形繪制，并標(biāo)出各元器件間距尺寸。每個(gè)電氣元器件的安裝尺寸及其公差范圍，應(yīng)嚴(yán)格按產(chǎn)品手冊標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注，作為底板加工依據(jù)，以保證各電器的順利安裝[12]。
5.3電氣箱及非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的設(shè)計(jì)
在電氣控制系統(tǒng)比較簡單時(shí)，控制電器可以附在生產(chǎn)機(jī)械內(nèi)部，而在控制系統(tǒng)比較復(fù)雜或由于生產(chǎn)環(huán)境及操作的需要，通常都帶有單獨(dú)的電氣控制箱，以利制造、使用和維護(hù)。
電氣控制箱設(shè)計(jì)要考慮以下幾個(gè)問題：
1、根據(jù)控制面板及箱內(nèi)各電氣部件的尺寸確定電氣箱總體尺寸及結(jié)構(gòu)方式；
2、結(jié)構(gòu)緊湊外形美觀，要與生產(chǎn)機(jī)械相匹配，應(yīng)提出一定的裝飾要求；
3、根據(jù)控制面板及箱內(nèi)電氣部件的安裝尺寸，設(shè)計(jì)箱內(nèi)安裝支架，并標(biāo)出安裝孔或焊接安裝螺栓尺寸；
4、根據(jù)方便安裝、調(diào)整及維修要求，設(shè)計(jì)其開門方式；
5、為利于箱內(nèi)電器的通風(fēng)散熱，在箱體適當(dāng)部位設(shè)計(jì)通風(fēng)孔或通風(fēng)槽；
6、為便于電氣箱的搬動，應(yīng)設(shè)計(jì)合適的起吊勾、起吊孔、扶手架或箱體底部帶活動輪。
根據(jù)以上要求，先勾畫出箱體的外形草圖，估算出各部分尺寸，然后按比例畫出外形圖，再從對稱、美觀、使用方便等方面考慮進(jìn)一步調(diào)整各尺寸、比例。
外形確定以后，再按上述要求進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制箱體總裝圖及各面門、控
制面板、底板、安裝支架、裝飾條等零件圖，并注明加工要求，視需要選用適當(dāng)?shù)拈T鎖。大型控制系統(tǒng)、電氣箱常設(shè)計(jì)成立柜式或工作臺式，小型控制設(shè)備則設(shè)計(jì)成臺式、手提式或懸掛式。電氣箱的品種繁多，造型結(jié)構(gòu)各異，在箱體設(shè)計(jì)中應(yīng)注意吸取各種形式的優(yōu)點(diǎn)。
非標(biāo)準(zhǔn)的電器安裝零件，如開關(guān)支架、電氣安裝底板、控制箱的有機(jī)玻璃面板、扶手、裝飾零件等，應(yīng)根據(jù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)要求，繪制其零件圖，凡配合尺寸應(yīng)注明公差要求并說明加工要求如鍍鋅、涂裝、刻字等[13]。
電氣控制柜面板圖見圖5.1：
圖5.1 電氣控制柜面板圖
說明： 1、電氣控制柜尺寸：1600*800*400 ；
2、電氣控制柜材料：1.5mm冷軋鋼板；
3、烤漆，綠色；
4、等距，均勻分布。
結(jié)語
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生畢業(yè)前最后一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是學(xué)習(xí)深化與升華的重要過程。它既是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與實(shí)踐成果的全面總結(jié)，又是對學(xué)生素質(zhì)與能力的一次全面檢驗(yàn)，而且還是對學(xué)生的畢業(yè)資格及學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對輥機(jī)、機(jī)電一體化、電氣控制系統(tǒng)有了更為深刻的認(rèn)識，掌握了電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和方法，加深了對機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的理解。設(shè)計(jì)與計(jì)算的過程也是個(gè)不斷學(xué)習(xí)、不斷完善自我的過程，在這次設(shè)計(jì)過程中，熟練掌握了AutoCAD 的作圖技能和畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的書寫，對專業(yè)知識的進(jìn)一步理解和體會。
認(rèn)識到了一個(gè)兼顧工藝與經(jīng)濟(jì)效益的車床設(shè)備對提高能源利用率，降低消耗與污染 起到的不可磨滅的作用。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，學(xué)到了很多專業(yè)知識，積累了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)，令我獲益匪淺。在今后的學(xué)習(xí)生活中，使我更有信心地面對各種困難，并在不久的將來，爭取為電氣一體化事業(yè)添磚加瓦。
致謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成，得益于各位老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)和幫助，使我有了完成論文所要求的知識積累和能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了教師們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作順利完成，在此向老師表示由衷的謝意，感謝指導(dǎo)教師穆老師從選題的確定、論文資料的收集、論文框架的確定、開題報(bào)告準(zhǔn)備及論文初稿與定稿中對字句的斟酌傾注的大量心血，謝謝老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。這將一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。
同樣我也離不開同學(xué)的幫助，在與他們相互討論中，我對所學(xué)的知識加深了印象，對課題有了更深刻的理解，這使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始時(shí)就能較快地進(jìn)入課題。在合作過程中，與他們?nèi)谇⒌南嗵帪槲姨峁┝撕芎玫脑O(shè)計(jì)氛圍。在此，我表示非常高興能與他們合作，同時(shí)感謝他們對我的無私幫助。
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