龙门刨床的控制及常见故障的分析排除

龙门刨床的控制及常见故障的分析排除 摘 要 龙门刨床主要用于刨削大型工件～也可在工作台上装夹多个零件同时加工。龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动～空行程速度大于工作行程速度。横梁上一般装有两个垂直刀架～刀架滑座可在垂直面内回转一个角度～并可沿横梁作横向进给运动,见机床,,刨刀可在刀架上作垂直或斜向进给运动,横梁可在两立柱上作上下调整。一般在两个立柱上还安装可沿立柱上下移动的侧刀架,以扩大加工范围工作台回程时能机动抬刀～以免划伤工件面。机床工作台的驱动可用发电机,电动机组或用可控硅直流调速方式,调速范围较大,在低速时也能获得较大的驱动力。有的龙门刨床还附有铣头和磨头～变型为龙门刨铣床和龙门刨铣磨床～工作台既可作快速的主运动～也可作慢速的进给运动～主要用于重型工件在一次安装中进行刨削、铣削和磨削平面等加工。 本文主要对龙门刨床的控制系统进行研究。采用交磁扩大机技术作为主拖动系统～通过对工作台的控制系统的研究～了解交磁扩大机的基本原理及龙门刨床的简单控制～并能解决简单的故障问题。 关键字:交磁扩大机 工作台控制 故障排除 Closed Planer control and common fault of exclusion ABSTRACT 1 Closed Planer mainly used for routing large part, but also in many parts of the stage fixture at the same time processing. Closed Planer of the table with the workpiece through the door frame for reciprocating linear movement, air trip itinerary of speed than the speed. Beams in general with two vertical turret, Turret slide in the vertical plane at an angle of rotation, and along the horizontal beams to feed campaign (see machine); Paodao in the turret on a vertical or inclined To feed movement; beams can be made in two columns from top to bottom adjustments。 General Column on the two also installed along the column can move up or down the side of tool carrier, to expand the processing of the return to mobile workstations carrying knives, so as to avoid scratches surface. The machine table can be driven generators - Motor Group or SCR DC converter, governor of the larger, low-speed, can get greater driving force. Some also with the goal planer Xitou and grinding head, variable-milling machine for the goal and the goal planing planing mill grinder, working platforms can be quickly the main movement, but also to slow the progress of the campaign, mainly used in a heavy workpiece Installation of a routing, milling and grinding plane, and other processing. In this paper, the goal of the planer control system for research. Expand the use of cross-magnetic technology as the main drag system, through the table of the control system of research, understanding of cross-magnetic expand the basic principles of goal-planer and a simple control process and the failure to solve a simple problem. Key words: TAC magnetic amplifier worktable control obviate trouble 2 目 录 引 言 ...................................................1 第一章(龙门刨床控制系统的要求 ............................2 1.1技术要求 .................................................... 3 1.2控制方案的选择及原因 ........................................ 3 第二章 交磁扩大机的性能特点 ...............................5 2.1电机扩大机结构.........................................5 2.2交磁扩大机的特点 ............................................ 7 2.3交磁扩大机的外特性 .......................................... 8 2.4转速负反馈自动调速系统的选择 ................................ 9 2.5电压负反馈和电流正反馈自动调速系统的选择 ................... 15 2.6具有电流截止负反馈环节的自动调速系统的选择 ................. 21 2.7稳定环节 ................................................... 25 2.7.1、阻容稳定 ............................................ 25 2.7.2、稳定变压器 .......................................... 27 2.7.3、桥形稳定环节 ........................................ 28 第三章 电气电路图及控制电路的设计 ........................30 3.1主拖动部分(工作台)的设计 ................................. 30 3.2控制电路的设计 ............................................. 32 3.2.1电机组起动的控制设计及原理分析 ........................ 32 3.2.2横梁工作电路的控制设计及原理分析 ...................... 34 3.2.3刀架工作电路的控制设计及原理分析 ...................... 35 3.2.4抬刀工作电路的控制设计及原理分析 ...................... 36 3.3主拖动系统运行分析 ......................................... 38 3.3.1步进和步退励磁控制电路 ................................ 38 3.3.2前进和后退励磁控制电路 ................................ 39 3.3.3减速励磁控制电路 ...................................... 41 3.3.5加速度调节器 .......................................... 42 3.3.6停车制动和自消磁 ...................................... 44 3.3.7主回路的保护和测量 .................................... 46 第四章 系统调试 ..........................................48 1 4.1电气检测 ................................................... 48 4.2试车准备及试车过程 ......................................... 48 第五章 常见故障的分析和简单排除 ..........................49 5.1案例1 ...................................................... 49 5.2案例2 ...................................................... 49 第六章 ..............................................50 第七章参考文献 ...........................................52 第八章 附录 ......................................................................................... 53 2 引 言 龙门刨床是机械工业的主要母机之一，在工业生产中占有十分重要的位置。而电机扩大机具有很高的功率放大倍数，较大的过载能力，较小的时间常数，容易变换输出端的极性，输出电压稳定，抗干扰耐温度变化能力强，工作可靠及耐用等优点，因而在冶金.机械.国防等工业部门特别是在龙门刨床中都有利于广泛的应用。 至今在电力工业，船舶制造及远洋运输业，航空航天产业，交通运输行业，国防军工、工程机械、冶金设备行业等行业中，重型机床的需要量都很大。因此其市场需求量很大。 目前,国内重型机床生产厂家越来越多,既有内资企业,也有合资企业,还有兼并国外著名厂家的内资企业,市场竞争更加激烈,将迎来新一轮市场重新洗牌的格局。与国外先进水平相,我国重型机床产品技术水平略逊一筹,其中制造工艺水平和可靠性成为与国外先进产品竞比 争的最大障碍。 国内重型机床制造企业的制造能力很强,但大而不精,其主要原因还是加工设备落后,数控化率很低,尤其是缺乏高精水平的加工设备。同时,国内企业普遍存在自主创新能力不足,因为重型机床单件小批量的市场需求特点,决定了对技术创新的要求更高。 本控制系统采用电机扩大机—放大器—发电机—电动机的调速控制系统。主要是对龙门刨的工作台的步进，步退，前进，后退，减速，换向等各环节的控制。通过本次设计进一步熟悉各执行元件及控制元件的工作原理，控制线路各基本环节的作用及各环节间的制约作用和常见的故障分析.排除.更深入的认识电气，机械，液压之间的相互连锁于各保护环节，以期望达到理论联系实际，并从实际中学习新知识，巩固已学知识，提高理论知识水平，为今后的实际工作创造条件 1 第一章(龙门刨床控制系统的要求 龙门刨床是一种常见的机床，主要是针对大面积金属进行平面加工，其切削过程是横梁和侧刀架在立柱上移动，垂直刀架在横梁上左右移动，工件所在的工作台在导轨上作直线往复运动。这样工作台的转动电机就需要达到如下要求:频繁快速地实现起动、制动及正反旋转，并能在直线往复运动中自动平稳的变换速度;在大于等于20的速比范围内平滑的调速;能在工件吃刀后，不低于吃刀前速度的95%;在任一速度下换向时，冲击电流限制在允许值内;工作台在往复换向时切削点过切刀的距离不超过7—8cm，并能实现良好的制动。 基本结构: 龙门刨床包括，床身、工作台、横梁、左右垂直刀架、左右侧刀架、进给箱、立柱、龙门顶等 工作过程 龙门刨的刨削过程是工件与刨刀相对运动。因此工作台与工件必须频繁地进行往复运动，切削加工只在工作行程中，返回行程只是空转。在切削过程中没有进给运动，只有在返回行程中才有刀架的进给运动。其中，工作台与工件间的往复运动称为主运动，横梁、刀架的运动称作辅助运动。 2 运动特点 主运动的速度图 如图1.1所示 图1.1 工作台速度图 Figure 1.1 speed map table 其中0-t1工作台前进起动阶段 t1-t2刀具慢速切入阶段 t2-t3加速至稳定工作速度 t3-t4工作速度阶段 t4-t5减速退出工件阶段 t5-t9返回阶段 慢速切入切出，即防止崩坏工件又可以提高刀具使用寿命。高速切削、返回以提高加工效率 1.1技术要求 龙门刨床的主要技术要求是对工作台的技术要求。控制台控制电路，有步进、步退、前进、后退、减速、换向等环节。要掌握工作台控制电路，必须先了解工作台的运动规律。如图1.1为工作台速度图 1.2控制方案的选择及原因 3 目前，国内龙门刨床主要采用的主传动系统有两种:一种是50年代的电机扩大机——发电机——电动机组(A——G——M)系统，第二种是70年代改型的晶闸管——电动机组(V——M)系统，有部分电机采用变频调速系统代原有的主传动系统，但由于变频器存在低速下性能不好的情况，因此也不能完全解决存在的问题。 随着电力电子技术和计算机、微电子技术的发展，一种新型的传动系统——开关磁阻电动机调速系统产生了，由于其具有独有的优秀性能，使得其可以代替龙门刨床原有的动力系统，结合可编程控制器(PLC)可以为龙门刨床提供一种新的、更好的控制系统既—开关磁阻电机。开关磁阻电动机调速系统与交流或直流电机系统相比，其特点在于:系统效率高，功率因数0.98以上;数控调速范围宽，低速下可长期运转;高起动转矩，低起动电流;可频繁起停及正反转切换，四象限运转性能相同;过载能力强，可靠性高，三相输入电源缺相或控制器输出缺相不烧电机，功率器件控制错误不会引起短路。 但是由于目前A-G-M系统在龙门刨中的使用很广泛(相对开关磁阻电机和V-M系统来说)，而且电机扩大机具有很高的放大倍数、较大的过载能力、较小的时间常数、容易变换输出端的极性、输出电压稳定、抗干扰耐温湿度变化能力强、工作可靠及耐用等特点，因而在今后若干时间内仍将被采用。因此我选择对A-G-M系统进行设计。 4 第二章 交磁扩大机的性能特点 2.1电机扩大机结构 电机扩大机实际上是一种特殊的直流发电机。 电机扩大机在交轴及直轴各有一组电刷，组成相当于两级放大的直流发电机。为了改善交轴换向，在交轴电刷之间串联交轴助磁绕组。为了减小电机扩大机磁滞回环及剩磁电压，在电机扩大机磁轭部分设置交流去磁绕组。电机扩大机常以安匝放大倍数、电压放大倍数及功率放大倍数来表示其性能。电机扩大机加负载后，不仅在内阻上有电压降，而且由于直轴电枢反应磁动势极大地削弱了控制绕组的磁动势而使电动势骤然下降，故需通过调节与补偿绕组并联的调节电阻，以调节补偿能力的强弱。一般为了避免扩大机负载自励而调在欠补偿状态。国家规定，电压变化率可在24%~40%范围内调整，一般为30%。 图2.1.1电机扩大机工作原理 5 Figure 2.1 .1expansion of the electrical work principle 图2.1.2绕组接线图 Figure 2.1 .2 winding wiring diagram 由于这种电机扩大机是利用交轴磁场进行放大工作的，所以又称为交磁电机扩大机或交磁扩大机。 当扩大机接通负载后，直流电枢回路通过直轴电流Id，它产生直轴电枢反应磁通Φad，其方向与相反，强烈的去磁作用，使扩大机不能带负载工作。为了补偿直轴电枢反应的影响，在定子上装有补偿绕组，补偿绕组的接法应保证Id流过绕组产生的Φcm与Φad方向相反。为了使不同负载时都能得到较好的补偿，故补偿绕组必须与输出回路并联。由于电枢绕组是分布绕组，为了更好的补偿直轴电枢反应，补偿绕组也应分布在电机圆周上，因此在大槽、小槽中都设有补偿绕组。为了便于调节补偿程度，在设计制造时，一般使补偿磁动势比直轴电枢反应磁动势大3%-10%，然后用补偿调节电阻RCR与补偿绕阻并联，使补偿绕组中电流分流一部分，调节RCR，这样就可以调节补偿程度了。为了使温度变化对补偿程度不受影响，RCR由铜线绕制而成，但只有几个抽头可用，调节时不方便。兼顾上述两个因素，RCR由两部分组成:一部分用铜线绕制成不可调节部分;另一部分用电阻温度系数小得镍铬合金丝绕成调节 6 电阻，这样做低温下补偿会强些。 图2.1(a)中，第2、4象限直轴电流Id与交轴电流Iq相加，而在1、3象限则相减。电枢在旋转过程中各电枢导体的位置相互交替，因而在整个工作期间，电枢导体中的电流是时大时小的，从电枢总损耗不变的角度看，电枢中两种电流的存在几乎不增加其平均损耗，因而几乎不需要增加电枢导线截面积。 为了改善直轴换向，需要在中槽中安装直轴换向绕组并与直轴回路串联。中槽之间的定子齿形成直轴换向极。由于交轴电流不太大，交轴换向问题相对直轴来说并不严重，而且大槽里需要安放绕组较多，装设换向极困难，所以，在交轴一般不装设换向极，而在交轴回路里串联交轴助磁绕组J。它也放在中槽中，它产生的磁通于Φq相同，因而交轴回路中电阻增加，电流减小，但磁通不变。由于交轴电流减小，从而改善了交轴换向。 b)中C?绕组是高阻控制绕组，用于电压负反馈。C?是低阻控制绕阻，用于电图2.1( 流正反馈。 电机扩大机控制绕组有电差.磁差及混合接法三种。如果采用磁差接法，则需要将给定.电流正反馈.电压负反馈.电流截至负反馈及稳定环节等分别单独接到扩大机控制绕组上，而国产扩大机一般只有4个控制绕组，不能满足各控制环节的需求。如果采用电差接法，由于控制电压较多，其相互影响使系统调整比较困难，因而采用混合接法。采用混合接法时，在不增加系统调整的复杂性条件下，尽可能的减少控制绕组的数目。为了防止电压负反馈短线造成的后果，使电压负反馈与给定用一个控制绕组C?，而另外一个绕组C?作为电流正反馈绕组。电压负反馈及电流正反馈设计成近似转速负反馈系统。电流截至负反馈可以单独用一个控制绕组，但为了改善系统静.动特性，电流截至负反馈也给定.电压负反馈共用C?绕组。采用C?绕组组成桥性稳定环节。 发电机励磁绕组采用并联接法，可使电压放大倍数提高一倍，而励磁绕组电路时间常数不变。 2.2交磁扩大机的特点 电机扩大机具有较多优点:如具有很高的放大倍数、较大的过载能力、较小的时间常数、容易变换输出端的极性、输出电压稳定、抗干扰耐温湿度变化能力强、工作可靠及耐用等。 当电机扩大机不接负载，由拖动电机使它转到额定转速时，其电动势Ed与控制绕组的磁动势F;的对应变化关系叫空载特性。 电机扩大机电压放大倍数与控制绕组回路匝阻比成正比。对同一台电机的各个控制绕组，虽然安匝放大倍数相同，但由于其匝阻比的不同而使得电压放大倍数也不同 7 图2.2空载特性 Figure 2.2 empty properties 2.3交磁扩大机的外特性 当电机扩大机的转速和控制绕组电流保持额定值时，扩大机接可变负载，其端电压与输出电流的对应变化关系称为电机扩大机外特性。 根据补偿绕组对电枢反应的补偿程度，扩大机外特性分三种情况: 1全补偿。 全补偿状态下的外特性由于扩大机的电枢绕组。补偿绕组及换向绕组的压降，使得Ud随Id的增大而下降。如图2.2 8 2欠补偿 补偿绕组安匝小于直轴电枢反应安匝。在这种情况下，扩大机外特性更加倾斜。如图2.2 3过补偿 补偿绕组安匝大于直轴电枢反应安匝。当补偿过强时，外特性会呈现上翘，从而引起扩大机的负载自励而使它失去控制作用。如图2.2 图 2.3外特性 Figure 2.3, features 2.4转速负反馈自动调速系统的选择 A-G-M开环系统静特性: A-G-M开环系统电路图所示。系统的输人为给定(set-point)电压Us,系统输出为电动机的转速n，调节Us就可以改变Ic、EA、Ie、EG、EM、n, 实行对电动机的调速。 9 图2.4.1A-G-M开环系统电路图 Figure 2.4 .1A-G-M open-loop system circuit 控制绕组中电流为 式中(?R)C 控制回路电阻。 根据载维南定理可求得给定电位器RP电阻为RP的等效电阻为 式中,as为给定电位器RP的分压比;Rp为给定电位器RP的全部电阻。因此 式中，EA0为电机扩大机的剩磁电动势。 发电机电动势为 式中，K'G为发电机空载特性曲线斜率;KG为发电机电压放大倍数; rA为扩大机等效内阻; EGO为发电机剩磁电动势。 主回路中电动势平衡方程式为 式中，RG为发电机电枢及换向绕组电阻;RM为电动机电枢及换向绕组电阻;Ce为电动机电 10 动势常数;ø为电动机每极磁通; A-G-M开环系统的特点是: 1)开环系统放大倍数(KAKaKM)大，因此只需较小的给定电压US就能获得所需要的理想空载转速。 2)由于IN(R0十RM)Km较大，因而转速调整率大，调速范围较窄。 3)电机扩大钒、发电机等非线性因秦，使系统在不同给定输入时系统放大倍数变化较大. 系统受各种扰动的影响，在同一给定输入时，输出稳定值波动较大。 4) 5)在无给定输入时，出于电机扩大机及发电机均有剩磁，使发电机产生较高的剩磁电压，因而电动机获得—定的速度。这种由于剩磁作用而出现的不正常低速运行称为爬行。直流电动机的爬行使系统无法正常工作. -G-M开环系统中，存在着电机扩大机、发电机电磁时间常数及G-M系统机电时间常6)A 数，一般发电机励磁绕组电磁时间常数较大，因而转速过渡过程时间较长。 7)同样，由于发电机端电压建立过渡过程时间较长，因而起动时主回路电流峰值较小，即使在最高速起动(发电机为额定电压)时，其主回路电流峰值一般在额定值左右，所以A—G—M开环系统可直接起动，不需附加其它起动装置. 而相对于开环系统得闭环系统于其比较,有如下几个特点: 1) 减小系统放大倍数，增大给定电压。 2)减小转速降。 3)扩大调速范围，调速范围D是: 4)减小剩磁电压及其引起的爬行。 5)减小非线性的影响。 6)减小系统参数变化引起输出的变化。 7)加快了动态响应速度 因此电机扩大机在自动调速系统中采用闭环控制，即采用了转速负反馈自动调速系统。 下图为闭环系统的电路图 11 图2.4.2转速负反馈自动调速系统电路图 Figure 2.4 .2 negative feedback speed automatic speed control system circuit 图为A-G-M转速负反馈自动调速系统电路图。电动机轴上(或经过传动机构)装上一台永磁式测速发电机TG，测速发电机电动势ETG与转速n成正比。 测速发电机空载时,输出特性斜率即放大倍数为 测速发电机的选择应使其最高速基本上与电动机最高转速符合，额定输出电流应大于反 馈控制绕组电流。为了便于调节反馈电压aTGUTG,负裁电阻应大于测速发电机最小负载电阻值(即测速发电机额定电压与额定电流的比值)，不然测速发电机会过载的。加负载电阻后加速发电机由于存在内阻RTG，因此放大倍数KTG为 式中，RP2为转速负反馈电位器RP2的全部电阻。 而 式中,asR1(1-as)为给定电位器RP1的等 12 效电阻，Rc为控制绕组电阻;Rsa为给定回路附加电阻;r’TG为转速负反馈电位器等效电阻. 运用戴维南定理可得r’TG: 而 由电动势方程可知 图a中,信号从Us流至n的通道称为前向通道,而信号从n流至 aTG UTG的通道称为反馈通道 给定电压Us单独作用于系统时，输出n1的计算，可根据 图b得到 13 可见，具有负反馈环节的系统，其等效放大倍数如上式所示,分子为前向通道三个串联环节的等效放大倍数，分母中后一项为闭环系统开环放大倍数。如果为正反馈时，分母变为l-KAKGKMaTGKTG 闭环系统的开环放大倍数的计算见图c.如果Us,0,在前向通道断开处施以信号I,在反馈元件输出端测定输出信号。则 Kn称为转速负反馈闭环系统的开环放大倍数，等于前向通道和反馈通道放大倍数之积。请注意这里计算的是闭环系统的开环放大倍数，而不是开环系统的开环放大倍数。如果系统各环节装置已经选定，则可调节给定回路附加电阻Rsa来调节(?R)C、KA及KN因而电路中增设R是用来调节电机扩大机电压放大倍数的。 因而上式写成 电机扩大机剩磁电动势单独作用于系统时,由于Us=0,则 14 这时相加点可看作为负1环节，因而其静态框图见图d,此时 可见负1环节前移与相加点极性合并后,成为一个负反馈系统,则 式中的 为闭环系统因负载而造成的转速降。 2.5电压负反馈和电流正反馈自动调速系统的选择 转速负反馈自动调速系统，其调速指标是很好的，但是它需要一个测速发电机，增加了设备投资，维修较麻烦，有时安装也困难。从A-G-M开环系统中可以看出，当负载电流增加时，由于发电机端电压的下降以及发电机、电动机换向绕组压降及电动机电枢压降的增加，使电动机反电动势及转速下降，可用发电机端电压作为负反馈以维持发电机电压近似不变;可用负载电流作为正反馈以补偿换向绕组及电动机电枢绕组压降。这样既可得到近似转速负反馈 15 的性能。 下图为电压负反馈调速系统电路图。 图2.5.1电压负反馈系统电路图 Figure 2.5 .1 negative feedback system voltage circuit 发电机电枢两端并联电阻RV，从中引出反馈电压UV，此即为信号引出点。Rv的选择应 使流进其电流而引起发电机内部压降可略而不计。UV与给定电压Us是反向的，因而构成了电 压负反馈环节。由于是电压反馈，故应选择高阻控制绕组作为CI。图中Rsa是给定回路附加电阻。 式中, 为给定电位器分压比; 为电压负反馈系数; 上图中各环节的电压平衡方程式为 16 式中,分别为发电机及电动机电枢绕组及换向绕组电阻; 为主回路换向绕组的电阻和。 根据框图，写出电压负反馈调速系统静特性方程: 式中，KV为电压负反馈闭环系统开环放大倍数 17 图2.5.2具有电压负反馈及电流正反馈系统电路图 Figure 2.5 .2 a negative feedback voltage and current positive feedback system circuit 从图2.5(b)可得静特性方程式 18 从式可知,电压负反馈电流正反馈系统中,当负荷增加时，正反馈磁动势IC?NC?亦增加,用以提高发电机电压去补偿因换向绕组及电动机电枢绕组产生的压降。因此电流正反馈是补偿控制而不是反馈控制。具有电压负反馈及电流正反馈系统中发电机外特性如右图曲线l所示.发电机端电压是随负载电流增加而升高的，而电压负反馈系统利用被控量发电机电枢电压的负反馈作用以维持电压近似不变见图曲线2.开环系统发电机电枢电压见图曲线3。 19 图 2.5.3几种系统发电机的外特性 Figure 2.5.3 several characteristics of the generator system 从上式可知，系统静特性为平行于x轴的直线，但在实际上，由于系统各元件的参数非 线性因此难以实现 ?n=0，一般都以近似转速负反馈系统计算，即使 20 则 经整理得 说明了一个系统中，电压负反馈系数av越大，电流正反馈系数aI也要增大，这是因为随着负载电流的增大，电流正反馈使发电机电压升高，但电压负反馈的存在却阻碍发电机电压的升高。也就是说，电压负反馈较强的系统必须有强的电流正反馈(才能补偿电动机的因负载而造成的转速降，以保证系统具有类似转速负反馈系统的较硬的静特性。 2.6具有电流截止负反馈环节的自动调速系统的选择 转速负反馈、电压负反馈与电流正反馈及电动势负反馈系统静特性都比开环系统硬。当电动机负载突然变的很大时，例如电动机堵转这将使主回路电流增长到危险的程度。从图2.6中可以看出闭环系统静特性1比开环系统静特性2的静差度小，因而闭环系统堵转后电流比开环系统大的多，不仅电动机有损坏的可能，而且电动机与生产机械间的传动机构会受到极大的过载转矩而变形，影响生产机械的精度，严重时使机械部件遭到损坏。因此，一方面在主回路中装设过电流继电器;另一方面，设计时使静特性适合系统的需要， 21 图2.6挖土机特性 Figure 2.6 Characteristic of nawy 即在正常范围内，系统有较硬的静特性如曲线l的ab段称为工作段，而在过载时系统有很软的静特性，如曲线1的bc段称为下垂段。而b点称为转折点、c点 称为堵转点.转折电流Ib值因不同生产机械而异，一股在1~1.2IN,堵转电流Ic值的选定主要取决于机械及传动电动机容许的过载转矩，一股取1.5~2IN.这种特性常被应用在挖土机的工作上,所以称为挖土机特性。 静态及动态电流的限制常采用电流截止负反馈环节来实现。 电源截止负反馈导通条件为 Ib为主回路转折电流。忽略二极管压降UV时 电流截止负反馈导通后的合成磁动势为: 22 电流截止负反馈环节导通后系统静态框图如下图所示。 根据上图及电压负反馈电流正反馈系统静特性方程式可得具有单独截流绕组的系统静特性方程 23 由式可得单独截流绕组时系统的转速挖土机特性如下图所示.从上图可得 24 2.7 稳定环节 转速负反馈、电压负反馈及电流正反馈与电势负反馈自动调速系统，减小了静差度，扩大了调速范围，加强了动态响应。但是在过渡过程中会出现震荡现象，如果是连续震荡，震荡不能自行停止，拖动系统会失去控制能力，应立即切断电源，否则因震荡将使传动机构受到极大的反复冲击，引起设备事故。通过采用稳定环节来解决，在A-G-M系统中，常采用阻容稳定、稳定变压器及桥形稳定环节。 2.7.1、阻容稳定 25 图2.7.1(a)阻容稳定环节的组成 Figure 2.7.1 (a) RC-stable part of the composition 调节阻容稳定环节首先应该注意稳定绕组极性，如果接反了，动态负反馈变成了动态正反馈,则使系统更加不稳定。调节R、C可改变稳定作用的强弱，如果稳定环节外施阶跃电压，则其反馈磁动势如下图所示. 26 图2.7.1(b)不同R、C 参数时稳定环节反馈磁动势 Figure 2.7.1 (b) different R, C parameters stable link feedback magnetic momentum map 2.7.2、稳定变压器 图2.7.2用稳定变压器组成稳定环节的电路图 Figure 2.7.2 stable with stable transformer component part of the circuit 27 稳定变压器的负反馈磁动势与下列因素有关: 1)由于稳定变压器铁芯不饱和，故二次电流与uA 的变化率成正比。 2)R2/(R1+R2)比值越大，而次电流越大。 3)负反馈绕组匝阻比NCN /(r2+R3+RCV)越大，负反馈磁动势越强。 4)二次回路时间常数各与其电感回路电阻有关。稳定变压器时间常数为一、二次时间常 数之和。时间常数决定了负反馈磁动势衰退速度。调整稳定变压器气隙和一、二次绕 组抽头以及一、二次回路电阻即可改变时间常数。一般选择一、二次匝数平方比等于 一、二次回路电阻之比，其稳定效果较好。由于稳定变压器重量大、价格高，因而早 期刨床用阻容稳定取代稳定变压器。 2.7.3、桥形稳定环节 图2.7.3桥形稳定环节电路 Figure 2.7.3 stable part of the bridge-shaped circuit 28 桥形稳定环节挠定强弱的调节方法有: 1)减小Rl十R2可加强稳定。扩大机电压变化?UA时,如果R1+R2较小，则其内阻亦小， 因此iCIV就较大，加强了稳定。但减小Rl十R2意味着电能消耗的增大，故一般R1十R2的值选取应使其在扩大机额定电压下流过电流为0.5A左右。 2)加大R3可加强稳定。当扩大机电压?UA时，则在l端即控制绕组两侧的电压变化为 ,所以同时增大R2、R3仍然保持电桥平衡，显然l端电压变化值大了，即稳定价用加强了。 减小稳定绕组串联附加电阻Rsta,也能加强稳定作用。 29 第三章 电气电路图及控制电路的设计 3.1主拖动部分(工作台)的设计 图3.1.1工作台行程开关零位状态 Figure 3.1 .1 table-state trip switch of zero 龙门刨床工作台自动运行使由安装在床身的6个行程开关来控制的。工作台侧面的燕尾槽中安装了四个撞块，工作台在运动中依靠这四个撞块去碰撞相应的行程开关，从而实现工作台的自动工作。图4.2.2(a)为各行程开关的零位状态，前进撞块A和B、后退撞块C和D 分布在行程开关两侧。 这6个行程开关是:前进减速开关ST10、前进换向开关ST12、前进安全限位开关ST1、后退减速开关ST11、后退换向开关ST13 、后退安全限位开关ST2。 工作前应根据加工工件加工长短来决定工作台的行程，并以此来调整前进撞块与后退撞块之间的距离，使A、B撞块位于床身六个行程开关的左侧，C、D撞块位于六个行程开关的右侧，并检查好使六个行程开关处于零位状态，才可以启动工作台工作。 工作台如在前进运行，前进末了，A撞块碰ST10;然后B撞块碰ST12，工作台经过一段越位后开始后退，后退开始时，撞块B使ST12复位，在后退A撞块使ST10复位;工作台继续后退。后退末了，工件退出刀具后，后退撞块C碰ST11减速，D碰ST13换向，经过一段越位后后退换前进。撞块使ST13复位，再前进，撞块C使ST11复位，照这样的方式循环工作。 如果前进时，碰撞ST12部起作用，在碰撞安全限位开关ST1，不使工作台由于电器失灵而冲出去。后退由ST2实现保护。 30 图3.1.2工作台控制电路 Figure 3.1.2 table control circuit 工作台的控制必须在直流发电机的原动机M2Y-D起动完成后，即接触器KM3触点闭合，电柜通风机M11、M12接触器KM17触点闭合，直流电动机的励磁机G2励磁正常，失磁保护继电器KUC吸合。其常开触点闭合之后才可进行。 (一)工作台步进、步退的控制 工作台步进、步退是由悬挂在按钮站上的按钮SB8、SB12操作的电动控制。减速开关ST12、ST13处于原位，为工作台点动作准备。 当需要步进时，按下步进按钮SB8，工作台前进继电器KA2通电，通过主拖动系统使直流发电机G1发出步进需要的电压，直流电动机M1以步进速度带动工作台前进。步退电路亦 31 是同样。 (二)工作台自动往返的控制 1工作台自动往返工作前的准备 1)主拖动电动机M2、电柜通风机M11、M12已正常运转，接触器KM3、KM17触点闭合。 2)直流电动机M1失磁保护继电器KUC吸合，主回路过电流继电器KOC、过电压保护继电器KOV工作正常。 3)润滑泵运行正常，油压符合要求，压力继电器KP触点闭合/ 4)床身侧面安装的六个行程开关处于零位状态，挡块分放在行程开关两侧。 2工作台自动工作的控制 在上述四个条件满足的前提下，按下悬挂按钮站上的前进按钮SB9，继电器KA3通电并自保使工作台前进继电器KA2线圈通电，接通主拖动系统中的前进励磁电路，发电机G1送出相应电压，直流电动机M1拖动工作台以某一速度前进。调解前进励磁给定电压可调节工作台前进速度。 工作台前进末了撞块A碰前进减速开关ST10，触点ST10-1闭合，减速机电器KA7通电，工作台以减速速度前进，至撞块B碰撞前进换向开关ST12后，触点ST12-1(107-109)断开，KA2线圈断电，触点KA2(123-125)闭合，由于触点KA3(121-123)是闭合的，又使KA4线圈通电，触点KA4 (159-163)断开，使KA7线圈断电，工作台以调节好的后退速度开始后退，撞块B使ST12复位，在未复位前，刀架控制电路中，由于触点ST12-2(129-155)闭合，KA6线圈通电，其触点KA6(305-307)闭合，KM8线圈通电，进刀电动机M6转动使进刀机构复位。ST12复位后，ST12-2断开，KA6线圈断电，进刀电动机M6停止工作。ST12的复位虽使ST12-1闭合，但因KA4线圈仍通电。其常闭触点KA4(113-115)断开，所以KA2线圈不通电，工作台继续后退，撞块A使ST10复位。 工作台继续后退到末了时，撞块C碰撞后退减速开关ST11 ，触电ST11-1(129-157)闭合，经触点KA2(157-163)使KA7线圈通电，以后退减速速度后退，当撞块D碰撞后退换向开关ST13时，触点ST13-1(107-119)断开，后退继电器KA4线圈断电，其触点KA4 (113-115)闭合，使KA2线圈通电，工作台迅速制动后换成前进。 工作台主拖动系统设有过电流保护、过电压保护与失磁保护，他们由KOC、KOV与KUC来实现。 3.2控制电路的设计 3.2.1电机组起动的控制设计及原理分析 32 图3.2.1电机组起动控制电路 Figure 3.2.1 Motor Group starter control circuit 按下控制柜上电机组启动按钮SB2时，电器柜通风机接触器KM17线圈通电，触点KM17(705-707)闭合，直流电动机温度保护继电器KTE正常时是吸合的，触点KTE(741-709)闭合，而Q2 Q3 KR都已接通，因而主拖动电动机接触器KM1与时间继电器KT1线圈同时通电并自保。如果此时负荷开关SA10置于轻载一侧，则触点SA10-1(703-721)闭合，KM2线圈通电，主拖动电动机M2带动直流发电机G1、励磁机G2一起旋转。随着M2速度的上升，励磁机电压Ug2升高，当电压升高到大于励磁机额定电压的75%时，直流时间继电器KT2吸合，其常开延时释放触点KT2(729-731)闭合，KM4 KM5线圈通电并自保。当KT1延时完毕，触点KT1(703-729)闭合，KM4 KM5线圈通电并自保。由于KT2的存在，保证了只有当励磁机 33 正常工作时，才能使KM4 KM5工作，扩大机用电动机M3、通风机电动机M4启动旋转。至此，主拖动电动机在轻负载时，其绕组在Y联结下降压运转，降低了主拖动电动机的无功功率需要量，从而提高了供电系统的功率因数。 如果主拖动电动机负载较重，大到50%以上时，将SA10置于重负载一侧，触点SA10-1(703-721)断开，SA10-2(719-719a)闭合。起先，主拖动电动机KM2接触器线圈由KT1常闭延时释放触点703-719和KT2常闭延时闭合触点供电而接成星形启动，待KT2吸引衔铁及KT1延时完毕后，电动机M2断电以惯性旋转，待KM4线圈通电，KT2断电延时完毕，使M2联结成三角形稳定运行。 3.2.2横梁工作电路的控制设计及原理分析 横梁有放松、夹紧及上下移动等动作。横梁放松夹紧的动力有电动机、液压及压缩空气等几种方式，A系列刨床是采用横梁夹紧电动机M10来实现。横梁上下移动则是有横梁升降电动机M9来完成的。横梁控制电路如图2.2.2.2.1所示。 只有工作台停止工作时，KA3常闭点(101-601)闭合，才能使横梁控制电路工作。如果需要横梁作上下移动时，在电路中自动地使横梁先放松后移动，如按下按钮站上横梁上升按钮SB6时，横梁中间继电器KA1线圈通电，由于KA1(631-633)触点闭合，使横梁放松接触器KM16线圈通电，使横梁放松夹紧电动机M10工作，横梁逐渐放松。横梁放松时，行程开关ST6的挡铁往横梁方向移动，移动到一定位置，使ST6动作即ST6-2断开，ST6-1闭合，因此KM16线圈断电，横梁放松完毕。此时ST6-1，KA1均是接通的，所以横梁上升接触器KM13通电，M9工作横梁上升，横梁运动指示灯HL3亮。横梁移动至所需的位置时，松开SB6按钮，KA1线圈断电，相继KM13线圈也断电。横梁升降电动机M9停止工作。图中行程开关ST3是横梁上升到极限位置时避免与龙门顶相撞而设置的限位开关。这时横梁夹紧接触器KM15线圈通电，横梁夹紧电动机M10工作，开始将横梁夹紧，到ST6复位后即触点ST6-1(101-605)断开，ST6-2(101-603)闭合，为以后横梁放松作准备。此时KM15线圈经KA14(101-629)及KM15(629-605)触点继续供电，横梁继续夹紧，使电动机M10中电流增大，通过过电流继电器KA14线圈电流亦增大，当电流增加到所调整的数值时，KA14动作，触点KA14(101-629)断开，KM15线圈断电，横梁夹紧完毕，HL3熄灭。 横梁夹紧的调整必须使横梁处于放松状态，横梁在立柱上的夹紧程度由夹紧电动机主电路中过电流继电器KA14的调整值决定，夹紧电流可调整在2.2—2.5A范围内，如果夹紧电流调整过大，致使横梁夹的过紧，当下次操作横梁移动时，横梁放松接触器KM16线圈虽能通电，但电动机M10不能使横梁松开，此时电动机电流很大，即使KA14已动作，但断不开KM16线圈通路，因而自动空气断路器Q9动作，断开M10电路，致使电动机停止工作。 当按下横梁下降电钮SB7时，亦是横梁先放松后下降，下降到在所需位置时，松开SB7按钮，这时除了夹紧电动机开始工作外， 34 图3.2.2横梁控制电路 Figure 3.2.2 beams control circuit 尚有消除丝杠和螺母间隙的横梁稍许回升的动作。这个动作是由横梁回升时间继电器KT3协助完成的。当横梁下降时，横梁下降接触器触点KM14(101-637)闭合，KT3线圈通电，其触点KT3(611-613)闭合，横梁下降完毕开始夹紧时，夹紧接触器KM15(609-611)触电闭合，使横梁上升接触器KM13线圈通电，横梁回升，由于KT3延时很短，因此KM13通电时间很短，横梁只做稍许回升，加紧电动机继续工作至KA14动作后为止。 3.2.3刀架工作电路的控制设计及原理分析 刀架的进给常用的有机械进刀、液压进刀、电气进刀等几种方法。A系列龙门刨采用交流电动机拖动的机械进刀方法，这种方法电气上简单，机械装置复杂，进刀精度不高。 当调整时，工作台自动工作与调整移动联锁继电器KA3的常闭点是接通的，装在进刀箱上快速移动与自动进给转换手柄VR放在快速移动F位置时，VRA常闭触点是接通的。当按下启动按钮SB3时，会使垂直刀架前进接触器KM7通电，垂直刀架电动机就按着所需要的方向 35 作快速移动。 当自动工作时，KA3常闭点断开，保证工作台自动工作时，不能进行刀架快速移动。这是VRA放在自动进给A位置上，共常闭点断开，常开点接通。当工作台后退换前进时，后退换向继电器KA5接通，KM7线圈通电，电动机使刀架进刀。工作台前进换后退时，前进换向继电器KA6接通，KM8线圈通电，电动机使刀架机构复位，准备下一次进刀。 左右两侧刀架与垂直刀架相似，只是刀架运动方向不同。再有就是KA10 KA11线圈是刀架与横梁的限位开关ST4、ST5的常开点接到电源上去的。其作用是防止刀架与横梁碰撞。 图3.2.3刀架控制电路 Figure 3.2.3 Turret control circuit 3.2.4抬刀工作电路的控制设计及原理分析 工作台返回行程中，需要将刀具抬起，抬刀的实现方法有:电磁铁抬刀、油压抬刀、气动抬刀及电动机抬刀等。A系列刨床采用电磁抬刀。图4.2.5为其电路控制图。 36 图3.2.4抬刀控制电路 Figure 3.2.4 carrying knives control circuit 励磁机G2发电后，在操纵台上电机组的工作指示灯HL1亮。 当操作步进、前进，或步退、后退时，KA2线圈或KA4线圈通电，触电KA2(1-3)或KA4(1-3)闭合，KT4线圈通电，使电机扩大机控制电路中给定电压得到供电。 工作时，使用哪个刀架，就将SA1—SA4中对应刀架的开关扳到通电位置。工作台自动工作中，后退时触点KA4(1-5)闭合，因而KM18线圈通电，抬刀线圈通电，由推销将抬刀板顶起。当后退返前进时，触点KA2(5-7)断开，使KM18断电，抬刀线圈断电。在垂直刀 37 架上，靠抬刀板自重返回，侧刀架由压簧拉回，拉回螺钉往里拧时使压簧起作用。 触点KM18(1-5)是自保触点，保证在工作台返回行程中，如果按下“工作台停止”按钮。此时工作台虽然停不下来，可是刀具仍保持在抬起位置，这就避免了由于刀具落下而使工件表面与刀具本身的损坏。 并联电阻1RF—4RF的作用是当抬刀电磁铁线圈突然断开时，在其两端感应过高电压时，防止将电磁铁线圈绝缘击穿。为限制运行中RF的功率损失，可加设二极管VD。 3.3主拖动系统运行分析 3.3.1步进和步退励磁控制电路 图3.3.1步进和步退励磁控制电路 Figure 3.3.1 step further retreat and excitation control circuit 38 步进步退励磁控制电路如图3.3.1所示。刨台步进是继电器KA3部动作，其常闭触点KA3(200-240)接通，KA2(240-200)断开，因而接通步进励磁控制电路，步进励磁控制电路由207经R5、KA4(241-240)、KA3(240-200)、、C?1-C?2返回210。步退励磁电路同理。 步进，步退速度分别调节207-210、210-208之间励磁给定电压而得到，但应注意步进、步退励磁给定电压应接近相等。 3.3.2前进和后退励磁控制电路 图3.3.2.1前进后退励磁控制电路 Figure 3.3.2.1 forward back excitation control circuit 刨台前进和后退励磁控制电路如图3.3.2所示。 39 刨台前进时，其励磁控制电路由+极出发，经221、R1、KA7(223-225)、KA2(225-220)、KA3(220-200)、、C?1-C?2、210返回-极。刨台后退时励磁控制电路同理。 调节前进或后退励磁给定电压Ug1、Ug2即可调节刨台前进或后退速度。Ug1=U205-210、Ug2=U210-206分别为前进、后退最低速度。Ug1=U201-210、Ug2=U210-206分别为前进、后退最高速度。 改变串联在前进或后退励磁控制电路中的调解电阻R1、R2值，在静态中，可改变给定速度大小，但由于R1、R2处在前项通道中，因而对给定速度影响较小，在动态中，可调节前进启动及后退反前进或后退起动及前进反后退过渡过程的强弱。 当Ug1,U231-210、Ug2,U210-230时，刨台处于低速运行，此时减速继电器KA7无法接通，因而前进低速运行励磁电路同前进励磁电路。本系统电压负反馈及电流正反馈环节设计成近似转速负反馈性能，低速时由于(?R)C?小，因而需要提高或降低(?R)C?。其次，低速时电机扩大机工作点处于空载特性的下段，下段的安匝放大倍数小。因此，为弥补这些因素，就需要加强电流正反馈。 图3.3.2.2磨削加工励磁控制电路 Figure 3.3.2 .2grinding excitation control circuit 40 当刨刀架换为磨头对被加工零件进行磨削加工时，刨台速度需要低至1m/min左右的速度，其励磁控制电路如图3.3.2(a)所示。磨削时KA9(201-203)断开，将电阻R11串入给定电路，减小给定电压;同时KA9(4a-200)接通，将2R上电阻短接一段，亦即加强电压负反馈系数，故使电压负反馈闭环系数开环放大倍数有很大增加，从而使系统放大倍数减小，降低给定速度至预定的要求。 为了在磨削时减小负载电流产生的转速降，通过KA9(290-294)将附录2中R9上一段电阻短接，从而加强电流正反馈。 3.3.3减速励磁控制电路 图3.3.4.1前进减速过渡过程中的励磁电路 Figure 3.3.4.1 forward slowdown in the process of transition excitation circuit 当给进给定励磁电压Ug1,U231-210并进行减速时，减速继电器将通过其触点将给定励磁部分进行切换。减速时给定电压为U231-210，它与调速手柄的位置无关，此时加速度调解器亦串入C?绕组回路，图3.3.4所示为前进减速时的励磁控制电路。 41 减速基本上处于过渡过程中，由前进换前进减速后，给定励磁电压突降，引起发电机电动 势下降，但由于电动机惯性，转速不会突降，所以出现eM1 ,eG1，主回路电流由I变为i ， 电动机处于发电制动状态。减速过渡过程中i?、i?流通路径如图3.3.4所示。因此电压负 反馈及电流正反馈都是加强减速制动的，而此时电流截止负反馈经VD1导通流过Ivd,稳定绕 组流过Ii，它们都是减缓制动的。 电阻R3的大小影响减速制动的强弱，其接入部分的阻值大小由SA11的触点控制，SA11的动片是与调速电位器的手柄联动的。R3接入部分越多减速制动力量越弱。这样，根据刨台的不同工作速度就可自动改变减速制动强度。不同速度范围内减速制动强度就调节可分别通过调节短路线、223、235触点位置来达到。 图3.3.4.2不同速度范围内减速制动强度的调节 Figure 3.3.4 .2 different speed of the slowdown in the intensity of the brake adjustment 3.3.5加速度调节器 A系列龙门刨床经常遇到传动机构受冲击或换向越位问题。传动机构受冲击有机械间隙或 电气参数调整不当等原因，如果是属于电气上的原因。主要是蜗杆与工作台齿条啮合上时的 主回路电流过大。传动机构受冲击影响到刨床使用寿命及加工质量。换向越位过大，容易造 42 成工作台脱出蜗杆，耽误生产，严重时将造成人身和设备事故。由于越位过大，因而不敢开高速，降低了生产率。因而，在调速系统中设有一个可供操作者根据刨床实际运行情况来调节机械冲击和越位的加速度调节器。 由于电流截止负反馈具有调节过渡过程强弱的作用，因而在电流截止负反馈的回路中增加一对电位器RP3、RP4，其并联阻值为rp，借此调解过渡过程中主回路的转折电流，以调节过渡过程的强弱，如图3.3.4所示。为便于比较，讨论起动瞬间UG1=0，I=0时的作用。此时电流截止负反馈导通条件为 Uo’o-UVD-Vb?0 I?(R?+R2+rp)-UVD-Ub?0 或 b)所示。从图中可明显看出，加入rp后，由于分流作用 I?=f(ag,rp)曲线如图3.3.5( 加强，因而在同一ag下I?减小。所以调节rp可调节过渡过程强励倍数，亦即控制过渡过程的加速度或减速度，故rp称为加速度调节器。 图3.3.5rp对分流作用的影响 Figure 3.3.5 rp on the effects of segregation 图3.3.5中，RP3为前进方向加速度调节器，用来调节前进反后退的越位大小;RP4为后退方向加速度调节器，用来调节后退反前进的越位大小。如当前进减速反后退时，ST10-2 43 断开，KA7或KA6常闭触点断开，使RP4全部电阻加入，而RP3加入C?2-211一段电阻，于是并联电阻值取决于C?2-211这段电阻值。因此，调解RP3的手柄位置，就可以调节前进减速及前进反后退时过渡过程的强弱，既能调节前进反后退时的越位大小及机械冲击强度，同样，调解RP4的手柄位置，可以调节后退反前进时的越位大小及机械冲击强度。当刨台不处于减速或反向是C?2-210短路，RP3、RP4不起作用。这样。设置了RP3、RP4加速度调节器以后，就使操作者能够方便地对减速、反向的过渡过程进行调节。通常，在高速驶加速度调节器手柄置于越位小的一边，低速时置于反向平稳一边。 3.3.6停车制动和自消磁 按下停止按钮至电动机停止运转为停车制动阶段。时间继电器KT4延时触点动作以前称为一级停车制动，延时触点动作后称为二级停车制动。 图4.3.6.1一级停车制动电路 Figure 4.3.6 .1 a parking brake circuit 图3.3.6(a)为一级停车制动电路。刨车停车时，给定励磁电压立即消失，电压负反馈是C?绕阻流过一个很大的反向励磁电流i?T，放大机反向励磁，改变放大机输出电压极性， 44 从而使发电机反向励磁，发电机电压急速下降。但这时由于机械系统的惯性，电动机的反向电动势暂时不变，因此电动机反电动势大于发电机电动势，主回路电流反向，电动机进行发电制动，使电动机转速迅速降低。 此时，电流正反馈亦是加强停车制动的，而电流截止负反馈仍是缓和停车制动。但由于时间继电器KT4的常开触点(1-201、204-2)在停车时延时断开，为电流截止环节提供比较电压，因此减弱了电流截止负反馈环节的作用即加强了停车制动。附录2中的电阻R8两端并联一对KA3常闭触点，以加强停车时的稳定作用。 改变R5、R6的阻值，能够调节一级制动的强弱。阻值减小，一级停车制动加强。但必须使R5、R6保持大致相同的阻值。 时间继电器延时触点动作后，进入二级停车制动。二级停车制动如图3.3.6(b)。 图3.3.6.2二级停车制动和自消磁电路 Figure 3.3.6 .2 two parking brake and self-degaussing circuit 图中电阻R见附录2，其值R=(RR5+R207-210)//(RR6+R208-210)，由于此支路对电路影响较小，可认为开路。KT4(280- C?2)闭合后，电压负反馈使C?流过i?T,继续对放大机反向励磁。而此时电机放大机已改变极性，使上为-，下为+。流过发电机励磁绕组电流为iˊA。由于KT4触点闭合，流过R7的电流i〞A.使放大机补偿能力进一步减弱，减小了对发电机的反向励磁，缓和了停车制动。由于采用了加强欠补偿参与停车制动，所以亦将二级停车制动 45 称为欠补偿制动。 改变KT4延时、280抽头位置及R7阻值，能够起到调节二级停车制动的作用。KT4延时减小，使欠补偿制动提前起作用。增大280-S2-G1阻值时，加强二级停车制动。而R7阻值减小时，消弱二级停车制动作用。 由于单纯采用一级停车制动时，容易产生停车震荡，故采用二级停车制动，以便于有效地抑制停车震荡。 二级停车制动后，电动机停止运转。因此二级停车制动电路就是自消磁电路。如果发电机有剩磁电压，就有消磁电流I流过C?绕组，使扩大机及发电机励磁绕组反向励磁，减小发电机励磁电压。由于自消磁环节的电压负反馈系数大，回路电阻小，所以闭环系统开环放大倍数提高了很多倍，因而剩磁电压亦可减小很多，这就可靠地防止了工作台由于剩磁而引起的爬行。 提高电压负反馈系数，增大R7阻值，都可加强消磁，但改变电压负反馈系数及R7阻值会影响二级停车制动强弱，所以调整时应予以兼顾。 3.3.7主回路的保护和测量 为了使发电机和电动机的换向器不至于因过大的换向火花而烧毁，必须限制主回路电流的最大值。为此在主回路中串入一只过电流继电器KOC，见图4.3.7。 46 图3.3.7主回路保护和测量 Figure 3.3.7 main circuit protection and measurement 而KOC常闭触点(143-105)串联在图附录4中。KOC动作电流整定范围为650-700A，当主回路电流超过KOC整定值时，切断刨台工作控制电路，刨台自行停下。为安全起见，KOC带有自锁装置，即当它吸合后，就不能自动复位，必须拨动KOC的自锁小棍，才能使它复位。 图中还装设电压继电器KOV作为过电压保护，其常闭触点KOV(141-143)与KOC(143-105)串联。当主回路电压超过整定值时，切断工作台控制电路。电压继电器整定值一般为发电机额定电压的110%-115%。 在附录2中的直流电动机M1中的励磁回路中串有欠电流继电器KUC作为失磁保护，其常开触点(103-141)串接在附录4电路中，励磁电流正常时KUC动作，当励磁电流过低时KUC释放，其触点KUC(103-141)断开切断刨台工作控制电路刨台自行停下。 47 第四章 系统调试 4.1电气检测 1)对各元器件进行静态检查，如有故障，更换元器件。 2)起动电机，检查是否有异常。 3)手动运行工作台，检查是否与实际相符合。 4.2试车准备及试车过程 试车准备 1)主拖动电动机M2、电柜通风机M11、M12已正常运转，接触器KM3、KM17触点闭合。 2)直流电动机M1失磁保护继电器KUC吸合，主回路过电流继电器KOC、过电压保护继电器KOV工作正常。 3)润滑泵运行正常，油压符合要求，压力继电器KP触点闭合/ 4)床身侧面安装的六个行程开关处于零位状态，挡块分放在行程开关两侧。 试车过程 在上述四个条件满足的前提下，按下悬挂按钮站上的前进按钮SB9，继电器KA3通电并自保使工作台前进继电器KA2线圈通电，接通主拖动系统中的前进励磁电路，发电机G1送出相应电压，直流电动机M1拖动工作台以某一速度前进。 48 第五章 常见故障的分析和简单排除 5.1案例1 剩磁电压过高 原因: 1)长期单向过载 2)负载的起动、制动过大 3)输出端发生过短路 4)受到极度的强励 5)铁芯质量差 5.2案例2工作台停车后爬行 原因:1)自消磁电路不通或阻值过大 2)2,上280与S2-G1之间阻值过小 3)USCK过高 49 第六章 总结 本次设计是对龙门刨床的控制系统进行设计。龙门刨床的控制系统可以采用交磁扩大机、直流调速和开关磁阻电机三种控制方式，由于直流调速再可靠性方面不如交磁扩大机可靠，而开关磁阻电机尽管在技术上比交磁扩大机先进，但在应用面上还不如交磁扩大机广泛，因经过多方面比较，我我选择采用交磁扩大机技术为主要手段，对B2010型龙门刨床的控制此 系统进行研究，通过对各个部件如横梁的升降控制、刀架的进刀、退刀，刀具的抬刀控制及工作台的前进、后退、换向、步进、步退控制的研究，了解其工作原理，并能对常见的故障进行辨认，并能作简单的处理。 对于在龙门刨床中，作为新型的系统-开关磁阻电机，虽然在本次设计中没有采用其作为研究对象，但因为其的先进性，因此在此对其进行简单介绍， 开关磁阻电动机调速系统由电机及控制器两大部分组成，开关磁阻电机与传统电机差别很大，为双凸极结构，其定、转子均由普通硅钢片叠压而成，转子上既无绕组也无永磁体，定子齿极上绕有集中绕组。控制器包括嵌入式微处理器、可编程逻辑器件、IGBT驱动电路、电力电子器件、软件及通信接口，完成电动机的驱动与控制。如图1、图2所示。 电机装有位置传感器，位置信号反馈给控制器，控制器按程序数字化控制电机运转。如图2所示，当绝缘栅双极晶体管(IGBT)S1、S2导通时，A相绕组从直流电源U吸收电能，而当S1、S2关断时，绕组电流经续流二极管D1、D2继续流通，并回馈给电源U。因此，SRD的特点是具有再生作用，系统节电、效率高。因此开关磁阻电动机调速系统可以数字化控制设备的工作执行机构，属于数控调速和数控伺服系统。 50 图1 SRD控制器系统框图 图2 SRM控制原理图 Figure 1 SRD controller system diagram Figure 2 SRM control schematics 开关磁阻电动机调速系统与交流或直流电机系统相比，其特点在于:系统效率高，功率因数0.98以上;数控调速范围宽，低速下可长期运转;高起动转矩，低起动电流;可频繁起停及正反转切换，四象限运转性能相同;过载能力强，可靠性高，三相输入电源缺相或控制器输出缺相不烧电机，功率器件控制错误不会引起短路。 本次设计的不足 1(本次设计采用的是交磁扩大机技术，虽然并不时当下最先进的技术但因其使用的广泛和其特有的优点以及在今后工作中最有可能遇见的就是交磁扩大机为主的控制系统，所以采用其作为主拖动系统。 2(本次设计没有采用PLC或继电器控制，是一个遗憾以后如有机会，会尝试设计。 51 第七章参考文献 [1](郑铭芳，蒋容兴，万邵尤等编。低压电器选用维修手册。北京:机械工业出版社。 [2](国家机械工业委员会统编。机床电气控制。北京:机械工业出版社。 [3](国家机械工业委员会统编。中级维修电工工艺学。北京:机械工业出版社。 [4](国家机械工业委员会统编。高级维修电工工艺学。北京:机械工业出版社。 [5](GB 5226-85 机床电气设备通用技术条件。北京:中国标准出版社。 [6](于庆祯编。电工制图普及。北京:中国标准出版社。 52 第八章 附录 附录1 53 附录2 54 55 附录3 56 57 附录4 58 致 谢 经过几个月的查资料、整理材料、写作论文，今天终于可以顺利的完成论文的最后的谢辞了，想了很久，要写下这一段谢词，表示可以进行毕业答辩了，自己想想求学期间的点点滴历历涌上心头，时光匆匆飞逝，四年多的努力与付出，随着论文的完成，终于让学生在大学的生活，得以划下了完美的句点，现在我最想感谢的就是对于我的论文给予了帮助的老师和朋友。 首先要感谢我的导师，从论文的选题到论文的定稿的整个过程杨老师都认真的提出具体的要求，并且做出了具体的指导。无不体现出其渊博的学识和谨慎的学术作风，在此表示深深的感谢。 同时，向教育和培养我的学校的领导和员工表示衷心的感谢，对于他们的工作以及给予 ” 我的帮助说声“谢谢! 最后再次感谢我的大学和所有帮助过我并给我鼓励的老师，同学和朋友，谢谢你们～。 1