毕业设计--龙门刨床主拖动控制系统的改造

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1、中国矿业大学银川学院毕业设计本科毕业设计（2014届）题目龙门刨床主拖动控制系统的改造系别机电动力与信息工程系专业机械电子应用及自动化年级学生姓名指导教师2014年5月4日中文题目：龙门刨床主拖动控制系统的改造毕业设计共37页图纸共2张完成日期：2014年5月4日答辩日期：2014年5月8日摘要在分析和研究龙门刨床（B2012A）原控制系统的基础上，设计了龙门刨床双闭环直流调速系统。该系统根据调压调速和自动控制的理论基础，通过改变直流电动机的电枢电流进行调速，从而实现工作台的可逆调速，起制动时既能快速启动和制动，保证机械冲

2、击不过大。能实现慢速切入，稳速加工，快速换向，点动调节等各种加工工艺要求。克服了龙门刨床换向冲击大、工作效率不高的一系列缺点。关键词：龙门刨床；双闭环直流调速系统；调压调速1目录1概论11.1龙门刨床的基本情况11.2龙门刨床自动控制技术的发展历史及趋势11.3龙门刨床的工艺特点21.4现有龙门刨床控制系统存在的问题31.5课题的研究意义41.6本课题的主要任务42调速系统方案设计52.1理想的速度运行曲线52.2理想运行状态下龙门刨床对自动控制系统的要求52.3调压调速的选择72.4主拖动电动机供电方式的选择92.5双闭

3、环控制系统的选择92.6触发电路的选择102.7调压调速控制系统主回路的选择112.8电动机直流调速的介绍113调速系统主回路的设计143.1主回路的电气原理图143.2主电路的过电压和过电流保护143.3.1确定变压器T的参数,变压器为了消除三次谐波而采用Δ/Y接法。153.3.2元件参数的选择：163.3.3平波电感器的参数计算：163.3.4电动机电枢电感的计算173.3.5变压器漏电感的计算173.3.6快速熔断器的选择173.3.7主拖动电动机的容量184调速系统的控制电路设计194.1转速电流双闭环系统速度19

4、4.1.1系统组成及工作原理194.2逻辑无环流系统204.3逻辑装置的组成与分析225调速系统的计算305.1电流环中电流调节器的设计305.2速度调节器的设计326结论36致谢37参考文献381概论1.1龙门刨床的基本情况图1—1龙门刨床结构示意图B2012A型龙门刨床主要有8部分组成，包括床身，工作台，横梁，垂直刀架，侧刀架，立柱，龙门顶梁，刨刀。如图1-1中刨床左右立柱上托有可上下移动的横梁，横梁上装有可在横梁上横向移动并垂直进给的左右俩个垂直刀架，左右俩立柱上分别设有可上下移动并横向进给的左侧刀架和右侧刀架工作台

5、安装在底座上，可做往复运动。龙门刨床的运动分为主运动，进给运动，辅助运动。图1-1结构示意图主运动是指工作台连续往返的直线运动。工作台前进时为工作行程，即切削行程，此时带动工作台的电动机有负载；工作台后退时，即返回行程，刀具抬起，主电动机空载运行。进给运动是指刀架的进给。当返回行程结束，工作行程将要开始的时候，道具相对于工作台有一个位移，这个位移也叫进刀量。辅助运动是指横梁的加紧和放松，横梁的上下移动。刀架的快速移动，以及返回行程时的抬刀运动等。1.2龙门刨床自动控制技术的发展历史及趋势在进给系统（如横梁、刀架）中，用交流

6、鼠笼电机拖动，利用皮带、齿轮传动或用电磁离合器来改变进刀和退刀方向。这种传动方式电气装置简单，但机械结构较复杂并且调速困难，皮带和离合器经常损坏，这是比较古老的龙门刨床。龙门刨床的电力传动系统，由始至今一般有以下两种方式：1）工作台主传动系统在历史上曾经采用电机扩大机--直流发电机--直流电动机组成的直流调速系统，简称K-F-D系统。利用这种直流机组传动克服了古老刨床机械结构复杂、难以调速的毛病，系统可靠性相对较高一些，调速范围较宽。但其有如下缺点：①调速系统占地面积大，噪音大，设备投资大；耗电量大，效率低；③38惯性大，

7、调速系统动态和静态性能均不理想；④操作，维修，检修工作量大⑤可靠性差。2）随着电力电子技术的发展，从上世纪七八十年代起，工作台主传动系统是以可控硅--直流电动机模拟调速系统，简称SCR--D系统为主。SCR--D系统可省掉扩大机组和发电机组，节省成本，其系统的效率几乎与负载无关，适宜于负载变动较大的情况，且可控硅基本上属于无惯性环节，反应速度较快，电磁惯性可以减到很少，但SCR-D系统可靠性稍差。因可控硅电压与电流过载能力小，在过压、过流、电压和电流上升率太大的情况下容易损坏，且受温度影响，特性易变化，触发部分用的半导体元

8、件其特性受温度影响也易发生变化，受外界干扰，易产生误动作。另外，SCR-D系统的调速范围，除了受电动机电枢压降影响外，还受可控整流线路参数的影响，在低速时可控硅控制角增大，管压降增大，致使静差度增大，调速范围低。龙门刨床的主拖动系统在加工过程中起主要作用，而现有的龙门刨床主拖动系统都存在着投资大、消耗量