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1、機床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計 專用鉆床系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級： xxxx 級 x 班姓名：目錄引言1課程設(shè)計目的1.1 專用鉆床概況1.2 基本要求2機電控制系統(tǒng)原理圖3.1 主電路3.2 控制電路3.電動機及其它電氣元件的選擇3.1 電動機的選型3.2 接觸器器的選型3.3 時間繼電器電器的選型3.4 中間繼電器、熱繼電器的選型3.5 熔斷器的選型3.6 控制變壓器的選型3.7 其他控制電器的選擇3.8 制定電動機和電氣元件明細表小結(jié)參考文獻2222235556789991314基于機電控制基礎(chǔ)課程復(fù)合性和實踐性較強的學(xué)科特點,提出了基于項目的一體化教學(xué)方法,設(shè)定了直線運動模塊
2、速度、位置伺服控制系統(tǒng)設(shè)計課程項目，建立了機電控制基礎(chǔ)課程的 一體化內(nèi)容體系，弁應(yīng)用于機電控制基礎(chǔ)課程教學(xué)改革中。實踐證明，此教學(xué)方法卓有成效地完成了機電控制基礎(chǔ)的教學(xué)任務(wù),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生機電裝置控制系統(tǒng) 的設(shè)計能力,取得了很好的教學(xué)效果，值得復(fù)合性和實踐性較強的其他學(xué)科教學(xué)借鑒和參考。關(guān)鍵詞：機電控制；項目教學(xué)；一體化教學(xué)模式 ；機電裝置引言機床電氣控制技術(shù)以繼電器 -接觸器邏輯控制和可編程序控制器（PLC）為主要組成部分的電氣控制技術(shù)，在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域特別是機電設(shè)備控 制技術(shù)中發(fā)揮著不可替代的作用。在傳統(tǒng)的機床電氣控制系統(tǒng)中，繼 電器-接觸器邏輯控制是主要的控制方式。隨著技
3、術(shù)的進步和生產(chǎn)過程 的日益復(fù)雜，PLC技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍也日益廣泛，PLC機器人、CAD/CA岷術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱。由于PLC技術(shù)是在繼電器-接觸器邏輯控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，學(xué)習(xí)繼電器-接觸器邏輯控制技術(shù)對學(xué)習(xí)PLC技術(shù)具有支撐與促進作用。因此，本書首先介紹繼電器-接觸器邏輯控制技術(shù)，在此基礎(chǔ)上再介紹 PLC技術(shù)。 本課程是機電專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，對提高學(xué)生工 程實踐和增強專業(yè)分析問題、解決問題的能力具有重要作用。1課程設(shè)目的本課程設(shè)計是機電控制工程專業(yè)與機床電氣控制專業(yè)課程配套的一門 專業(yè)實踐課程，是在學(xué)習(xí)了本專業(yè)機床電氣控制中一些典型機床控制
4、線路及實驗的基礎(chǔ)上，通過課程設(shè)計的實踐，系統(tǒng)地掌握在工業(yè)自動化控 制系統(tǒng)中，機床電氣控制線路設(shè)計和應(yīng)用的知識。為今后從事專業(yè)技術(shù)工 作打下基礎(chǔ)。1.1專用鉆床概況設(shè)計一專用鉆床液壓系統(tǒng)。動作循序為：快進一1進進一2進進一死檔鐵停 留一快退一原位停止卸荷。動作1YA2YA3YA4YA5YA快進+-+一工進+-+二工進+-+-+快退-+-+卸荷-1.2設(shè)計要求(1)冷卻泵電動機直接由K開關(guān)QS1控制，即由開關(guān)QS1接通和斷開;(2)主軸電動機具有正反轉(zhuǎn)、點動/長動控制功能，并可以實施反接制動；(3)升降電動機具有正反轉(zhuǎn)控制功能；(4)液壓泵電動機具有正反轉(zhuǎn)控制功能；(5)主軸電動機具有短路保護、過
5、載保護功能，整個線路具有短路保護功仝匕能；（ 6） 正 反轉(zhuǎn)時要具備“互鎖”功能（ 7） 主 電路與控制電路之間具有控制變壓器TC ；（ 8） 機 床具有照明燈，照明電路電壓為36V ；（ 9） 機床具有操作指示燈，指示燈電路電壓為6.3V ；（ 10） 主軸電動機啟動后，可以動態(tài)實際測量主電路的電流大小 。2 機電控制系統(tǒng)原理圖2.1 主回路 :按下開關(guān)SB2,使得KM線圈帶電，從而使 KM的動合觸點KM閉合形成閉合回路。具體的主回路線路如下圖所示：2.2 控制線路：2.2.1 電動機M的控制按下啟動按鈕 SB2f接觸器KM1通電-M1轉(zhuǎn)動。按下停止按鈕 SB1-接觸器KM1斷開fM1停止。
6、2.2.2 回路動作控制按下升起按鈕 SB4f KM1通電-電磁閥1YA通電，使得實現(xiàn)快速進給，指示燈HL1亮。當(dāng)碰到行程開關(guān) ST2時，線圈KM3帶電-電磁閥3YA4YA通電，使得實現(xiàn)一工進，指示燈 HL2亮。當(dāng)碰到行程開關(guān) ST3時, 使得KM4帶電，KM4的動斷觸點斷開4YA斷電，實現(xiàn)二工進，這時指示燈HL3亮。當(dāng)碰觸行程開關(guān) ST4時有延時繼電器使得在原位停留（死擋鐵停留），延時一定時間，延時開關(guān)KT帶電使得KM2帶電，動合觸點KM2閉合，KM2動斷觸點斷開使得只有 2YA帶電，實現(xiàn)快退。具體回 路如下圖所示：2.2.3 .照明電路變壓器T提供36V交流照明電源電壓。而顯示燈所需電源為
7、6.3V交流 電。故將它們分別有變壓器 TC的不同變壓接口引出即可。照明燈用一個刀閘開關(guān)S2控制，在需要照明時就開啟，不需要照明時6.3V）應(yīng)就關(guān)閉，是手動控制。顯示燈在相應(yīng)的地方有標(biāo)志，用HL標(biāo)識控制回路的起始端（即由變壓器 TC引出的3端110V、36V、設(shè)置短路保護。故在該處分別接上相合適的熔斷器FU23 .電動機及其它電氣元件的選擇般都為3.1 電動機的選型根據(jù)任務(wù)書中要求得知液泵電動機 M的功率為5W而工業(yè)用電380V三相交流電，故查手冊得，選擇功率相近的電動機得一下結(jié)果:M : Y132S-4M功率5.5kW,額定電壓380V,額定電流11.6A。3.2 .交流接觸器的選用:接觸器
8、用途廣泛, 其額定工作電流或額定控制功率是隨使用條件不同而變化的 , 只有根據(jù)不同使用條件正確選用 , 才能保證接觸器在控制系統(tǒng)中長期可靠運行，充分發(fā)揮其技術(shù)經(jīng)濟效果。因為這時接通時的沖擊電流可達額定電流的十幾倍，這時，宜選用JK4使用類別的接觸器, 如果選用 JK3 類的接觸器, 建議降低 7080 % 額定容量來使用。接觸器主觸點額定電流，一般根據(jù)電機容量Pd計算,Ic APdx103/KUd,取K=1.2,可得，Ic 12,再根據(jù)380V三相交流電的要求，查手冊，可選出交流接觸器為：KM型號為CJ0-10,線圈電壓為110V。所以交流接觸器選用： CJ0-103.3 時間繼電器的選用通過
9、對各種時間繼電器工作原理和典型線路的分析可知 , 每一種時間繼電器都有其各自的特點 , 所以要合理選用以發(fā)揮它們的特長。時間繼電器：JS7-4A。3.4 中間繼電器、熱繼電器的選用由于控制回路中， 電壓為 110V 交流電， 且根據(jù)控制回路設(shè)計圖得知中間繼電器所需觸點不超3 常開 1 常閉， 故查手冊， 可選擇中間繼電器如下：JZ7 62， 6動合， 2 動斷。熱繼電器選擇是否得當(dāng) , 往往是決定它能否可靠地對電動機進行過載保護的關(guān)鍵因素。應(yīng)按電動機的工作環(huán)境要求、起動情況、負(fù)載性質(zhì)等方面來考慮。根據(jù)前面算出的電動機工作電流， 查手冊可直接選出熱繼電器，所以熱繼電器選用： JR0-403.5
10、熔斷器的選型 :熔斷器的選擇主要是熔斷器類型的選擇和熔體額定電流的確定。1）熔斷器類型的選擇根據(jù)負(fù)載的保護特性和短路電流的大小來選擇熔斷器的類型。例如 , 電動機過載保護用的熔斷器采用具有鋅質(zhì)熔體和鉛錫合金熔體的熔斷器。對于車間配電網(wǎng)路的保護熔斷器, 如果短路電流較大, 就要選用分?jǐn)嗄芰Υ蟮娜蹟嗥?, 有時甚至還需要選用有限流作用的熔斷器，如 RT0 系列熔斷器。在經(jīng)常要發(fā)生故障的地方，應(yīng)考慮選用“可拆式”熔斷器，如RC1A、RL1、RM7 RM10等系列產(chǎn)品。2）熔體額定電流的確定在選擇和計算熔體電流時, 應(yīng)區(qū)別兩種負(fù)載情況：一種是有沖擊電流的負(fù)載如電動機；另一種是負(fù)載電流比較平穩(wěn)的情況，如
11、一般照明電路。用熔斷器保護電動機時, 要達到過載保護的目的 , 其熔體的額定電流盡可能接近電動機的額定電流, 但又為保證電動機能正常起動 , 熔斷器在通過起動電流時不應(yīng)當(dāng)動作。 綜合上 要求 , 通常對籠型感應(yīng)電動機取熔體的額定電流為I eR = （l.52.5）I eD式中 I eD 電動機的額定電流, 單位為 A 。在輕載起動或起動時間較短的情況下 , 上式中的系數(shù)取1.5 ； 而在較重負(fù)載下起動或起動次數(shù)較多和起動時間較長的情況下 , 系數(shù)取為 2.5 。如果數(shù)臺電動機共用一個總的熔斷器來保護 , 則熔體的額定電流為IeR=（1.52.5）I eDma+E I d式中 I eDmax 容
12、量最大的一臺電動機的額定電流, 單位為A。Eld 其余各臺電動機額定電流之和，假如其中還有照明電路，則 將該電路的額定電流也計入Id內(nèi)，單位為A。在負(fù)載電流比較平穩(wěn)的場合, 基本上可按額定負(fù)載電流來確定熔體的額定電流。3）熔管額定電流的確定在熔體的額定電流已經(jīng)確定以后 , 還要確定熔管的額定電流。通常, 熔管的額定電流應(yīng)大于（至少等于 ） 熔體的額定電流。另外，根據(jù)經(jīng)驗，控制回路中的電流最大不會超過5A,照明顯示回路電流最大不會超過2A故查手冊，并選擇熔斷器結(jié)果如下：FU1： RL1-60/25, 最大熔斷電流25A；FU2： RL-15/4, 最大熔斷電流4A；FU3： RL-15/2, 最
13、大熔斷電流2A。3.6 控制變壓器的選擇控制變壓器一般用于降低控制電路或輔助電路電壓, 以保證控制電路安全可靠。選擇控制變壓器的原則為：1） 控制變壓器原、副邊電壓應(yīng)與交流電源電壓、控制電路或輔助電路電壓相符。2）應(yīng)保證控制電路中, 所有交流電磁器件在起動時可靠地吸合。3）系統(tǒng)在正常運行中變壓器不應(yīng)超過允許溫升。我們設(shè)計的系統(tǒng)中，需要將380V三相交流電轉(zhuǎn)換成110M 36V、6.3V等三種不同壓值的交流電，故選擇變壓器時應(yīng)同時考慮變壓器的容量與接處的點數(shù)。查手冊，選擇變壓器結(jié)果如下:TC: JBK3-2500, 4變壓接出頭。3.7 其它控制電器的選擇1）刀開關(guān)：HK1額定電流15A,級數(shù)3
14、。2）按鈕:LA25-40 （四常開）；LA25-06 （六常閉）3）位置開關(guān)：JLXK1-311（4 個）。3.8 制定電動機和電氣元件明細表電氣元件明細表要注明各元器件的型號、規(guī)格及數(shù)量等，見表 1表1電動機和電氣兀件明細表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M液壓泵電動機Y132S-411. 6A 380V1FR熱繼電器JR0-40額定電流25A 整定電流22.6A1K、K2K3、K4中間繼電器JZ7-62額定電流5A4FU1熔斷器RL-60/25380V 熔體 25A1FU2熔斷器RL1-15/4380V 熔體4A1FU3熔斷器RL-15/2380V 熔體2A3KM交流接觸器CJ0-1010A 線圈電
15、壓110V1T1、T2控制變壓器JBK3-2500110A2符號名稱型號規(guī)格數(shù)量S單刀雙擲開關(guān)HK1約定電流15A 3級1ST1、ST2、ST3、ST4行程開關(guān)JLXK1-311額定電壓380V額定電流5A4SR、SB、控制按鈕LA25-40紅色3SB、SB、控制按鈕LA25-06黃色2YA1、YA2、YA3 YA4 YA5電磁鐵5KT時間繼電器JS7-4A額定電壓380V額定電流5A小結(jié)在原理圖的設(shè)計上，學(xué)會如何靈活利用“起保?！彪娐穪韺崿F(xiàn)我們所需的控制要求。另外還學(xué)會了如何分工，將整個原理圖劃分為主回路控制回路輔助回路燈 3 個部分，然后分別進行設(shè)計。而在控制回路中，還可以劃分為電機控制回
16、路和液壓控制回路等兩個模塊。這樣，經(jīng)過細分后的原理圖， 就變得簡單明了， 設(shè)計起來就很容易明確目的，快速的完成任務(wù)。同時，為了實現(xiàn)半自動半手動控制的生產(chǎn)線要求，利用萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，在設(shè)計自動回路時，同時也添加了手動控制按鈕，這樣就更方便手動調(diào)節(jié)。在元器件的選型上，查資料，查詢電工手冊。通過查手冊中的元器件性能指標(biāo)表格， 。 同時，們在資料中查到了許多經(jīng)驗公式，利用這些經(jīng)驗公式，計算出工業(yè)中一些額定電流的裕度。比如，在熔斷器的選擇上，就是將電機的參數(shù)所計算出的電流值帶入經(jīng)驗公式，得出一個電流裕度，然后選取熔斷器。另外，一些工業(yè)接線方面的工藝知識；比如，在接點接線時線頭不可超過3 個；再比如按鈕與指
17、示燈的顏色選取是根據(jù)工業(yè)中約定俗成的習(xí)慣而定。在接線圖的設(shè)計上， 如何將原理圖中的電器連接表達到接線圖中去。在此部分，使用接線端子， 將各個元件連接到箱體外部的各元件上。首先，將箱體內(nèi)部的元件位置進行布置，布置的原則是盡量使箱體內(nèi)接線路徑最短。然后將各引出線進行編號，臨近的元件則不用上端子，直接接到元件 即可。參考文獻1 張 萬奎. 機床電氣控制技術(shù) M . 北京：中國林業(yè)出版社；北京大學(xué)出版社， 2006.2 葉 文蓀 . 電工技術(shù)（第 3 版） M . 北京：機械工業(yè)出版社， 1998.3 李 良洪等 . 電工手冊M . 北京：電子工業(yè)出版社， 2005.4 秦 曾煌. 電工學(xué)（第六版）上冊，電工技術(shù) M . 北京：高等教育出版社，2004.5 常 曉玲. 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 M . 北京：機械工業(yè)出版社， 2004.6 周 軍. 電氣控制與PLC M . 北京：機械工業(yè)出版社， 2001.7 鄧 則名，鄺穗芳，程良倫. 電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)（ 第 2 版）M . 北京：機械工業(yè)出版社， 2002.
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