機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)-專用鉆床系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　機(jī)床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　——專用鉆床系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　班級(jí)：xxxx級(jí)x班</p><p>　　姓名： X X</p><p><b>　　目錄</b></p><p

2、>　　引言 </p><p>　　1 課程設(shè)計(jì)目的 2</p><p>　　1.1專用鉆床概況

3、 2</p><p>　　1.2基本要求 2</p><p>　　2機(jī)電控制系統(tǒng)原理圖 2 </p>&

4、lt;p>　　3.1主電路 2</p><p>　　3.2控制電路 3</p><p>　　3.電動(dòng)機(jī)及其它電氣元件的選擇

5、 5</p><p>　　3.1電動(dòng)機(jī)的選型 5</p><p>　　3.2接觸器器的選型 5</p><p&g

6、t;　　3.3時(shí)間繼電器電器的選型 6</p><p>　　3.4中間繼電器、熱繼電器的選型 7</p><p>　　3.5熔斷器的選型

7、 8</p><p>　　3.6控制變壓器的選型 9</p><p>　　3.7其他控制電器的選擇 9</p><p>　　3.8 制定電

8、動(dòng)機(jī)和電氣元件明細(xì)表 9小結(jié) 13</p><p>　　參考文獻(xiàn) 14</p>

9、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　基于機(jī)電控制基礎(chǔ)課程復(fù)合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科特點(diǎn),提出了基于項(xiàng)目的一體化教學(xué)方法 ,設(shè)定了直線運(yùn)動(dòng)模塊速度、位置伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目,建立了機(jī)電控制基礎(chǔ)課程的 一體化內(nèi)容體系,并應(yīng)用于機(jī)電控制基礎(chǔ)課程教學(xué)改革中。實(shí)踐證明,此教學(xué)方法卓有成效 地完成了機(jī)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(jī)電裝置控制系統(tǒng)

10、 的設(shè)計(jì)能力,取得了很好的教學(xué)效果,值得復(fù)合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的其他學(xué)科教學(xué)借鑒和參 考。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞： </b></p><p>　　機(jī)電控制； 項(xiàng)目教學(xué)； 一體化教學(xué)模式 ；機(jī)電裝置 </p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　機(jī)床

11、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(jī)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(jī)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。隨著技術(shù)的進(jìn)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(jī)器人、CAD/CAM技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)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

12、電器-接觸器邏輯控制技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)PLC技術(shù)具有支撐與促進(jìn)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(jī)電專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)提高學(xué)生工程實(shí)踐和增強(qiáng)專業(yè)分析問題、解決問題的能力具有重要作用。</p><p><b>　　1 課程設(shè)目的</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)是機(jī)電控制工程專業(yè)與《機(jī)床電氣控制》

13、專業(yè)課程配套的一門專業(yè)實(shí)踐課程，是在學(xué)習(xí)了本專業(yè)《機(jī)床電氣控制》中一些典型機(jī)床控制線路及實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，系統(tǒng)地掌握在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，機(jī)床電氣控制線路設(shè)計(jì)和應(yīng)用的知識(shí)。為今后從事專業(yè)技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.1專用鉆床概況</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一專用鉆床液壓系統(tǒng)。動(dòng)作循序?yàn)椋嚎爝M(jìn)—1工進(jìn)—2工進(jìn)—死檔鐵停留—

14、快退—原位停止卸荷。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　冷卻泵電動(dòng)機(jī)直接由K開關(guān)QS1控制，即由開關(guān)QS1接通和斷開；</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)具有正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)/長動(dòng)控制功能，并可以實(shí)施反接制動(dòng)；</p><p>　　升降電動(dòng)機(jī)具有正反轉(zhuǎn)控制功能；</p><

15、;p>　　液壓泵電動(dòng)機(jī)具有正反轉(zhuǎn)控制功能；</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)具有短路保護(hù)、過載保護(hù)功能，整個(gè)線路具有短路保護(hù)功能；</p><p>　　正反轉(zhuǎn)時(shí)要具備“互鎖”功能</p><p>　　主電路與控制電路之間具有控制變壓器TC；</p><p>　　機(jī)床具有照明燈，照明電路電壓為36V；</p><p>

16、;　　機(jī)床具有操作指示燈，指示燈電路電壓為6.3V；</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，可以動(dòng)態(tài)實(shí)際測(cè)量主電路的電流大小。</p><p>　　2機(jī)電控制系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　2.1主回路: </b></p><p>　　按下開關(guān)SB2，使得KM線圈帶電，從而使KM的動(dòng)合觸點(diǎn)KM閉合形成閉合回路。具

17、體的主回路線路如下圖所示：</p><p><b>　　2.2控制線路：</b></p><p>　　2.2.1電動(dòng)機(jī)M的控制 </p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕SB2→接觸器KM1通電→M1轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　按下停止按鈕SB1→接觸器KM1斷開→M1停止。</p><p>　　2.2.

18、2回路動(dòng)作控制 </p><p>　　按下升起按鈕SB4→KM1通電→電磁閥1YA通電，使得實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給，指示燈HL1亮。當(dāng)碰到行程開關(guān)ST2時(shí)，線圈KM3帶電→電磁閥3YA、4YA通電，使得實(shí)現(xiàn)一工進(jìn)，指示燈HL2亮。當(dāng)碰到行程開關(guān)ST3時(shí)，使得KM4帶電，，KM4的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開4YA斷電，實(shí)現(xiàn)二工進(jìn)，這時(shí)指示燈HL3亮。當(dāng)碰觸行程開關(guān)ST4時(shí)有延時(shí)繼電器使得在原位停留（死擋鐵停留），延時(shí)一定時(shí)間，延時(shí)開關(guān)

19、KT帶電使得KM2帶電，動(dòng)合觸點(diǎn)KM2閉合，KM2動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開使得只有2YA帶電，實(shí)現(xiàn)快退。具體回路如下圖所示：</p><p>　　2.2.3.照明電路 </p><p>　　變壓器T提供36V交流照明電源電壓。而顯示燈所需電源為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。</p><p>　　照明燈用一個(gè)刀閘開關(guān)S2控制，在需要照明時(shí)就開

20、啟，不需要照明時(shí)就關(guān)閉，是手動(dòng)控制。顯示燈在相應(yīng)的地方有標(biāo)志，用HL標(biāo)識(shí)。</p><p>　　控制回路的起始端（即由變壓器TC引出的3端110V、36V、6.3V）應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)。故在該處分別接上相合適的熔斷器FU2。</p><p>　　3.電動(dòng)機(jī)及其它電氣元件的選擇</p><p><b>　　3.1電動(dòng)機(jī)的選型</b></p>

21、;<p>　　根據(jù)任務(wù)書中要求得知液泵電動(dòng)機(jī)M的功率為5W。而工業(yè)用電一般都為380V三相交流電，故查手冊(cè)得，選擇功率相近的電動(dòng)機(jī)得一下結(jié)果：</p><p><b>　　M：Y132S-4</b></p><p>　　M功率5.5kW，額定電壓380V，額定電流11.6A。</p><p>　　3.2.交流接觸器的選用：<

22、/p><p>　　接觸器用途廣泛, 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(yùn)行，充分發(fā)揮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。</p><p>　　因?yàn)檫@時(shí)接通時(shí)的沖擊電流可達(dá)額定電流的十幾倍, 這時(shí)，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 70~80 % 額定容量來使用。</p>&l

23、t;p>　　接觸器主觸點(diǎn)額定電流，一般根據(jù)電機(jī)容量Pd計(jì)算,Ic≥Pd×103/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(cè)，可選出交流接觸器為：KM型號(hào)為CJ0—10，線圈電壓為110V。</p><p>　　所以交流接觸器選用：CJ0-10</p><p>　　3.3 時(shí)間繼電器的選用</p><p>　　通過

24、對(duì)各種時(shí)間繼電器工作原理和典型線路的分析可知, 每一種時(shí)間繼電器都有其各自的特點(diǎn), 所以要合理選用以發(fā)揮它們的特長。</p><p>　　時(shí)間繼電器：JS7-4A。</p><p>　　3.4中間繼電器、熱繼電器的選用</p><p>　　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(jì)圖得知中間繼電器所需觸點(diǎn)不超3常開1常閉，故查手冊(cè)，可選擇中間繼電器如下

25、：</p><p>　　JZ7—62，6動(dòng)合，2動(dòng)斷。</p><p>　　熱繼電器選擇是否得當(dāng), 往往是決定它能否可靠地對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)的關(guān)鍵因素。應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境要求、起動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)等方面來考慮。根據(jù)前面算出的電動(dòng)機(jī)工作電流，查手冊(cè)可直接選出熱繼電器，</p><p>　　所以熱繼電器選用：JR0-40</p><p>　　3

26、.5熔斷器的選型:</p><p>　　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。</p><p>　　1）熔斷器類型的選擇</p><p>　　根據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小來選擇熔斷器的類型。例如, 電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)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(duì)于車間配電網(wǎng)路的保護(hù)熔斷器, 如果短路電流較大 , 就要選用分?jǐn)嗄芰Υ蟮娜蹟嗥?

27、, 有時(shí)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。</p><p>　　2）熔體額定電流的確定</p><p>　　在選擇和計(jì)算熔體電流時(shí), 應(yīng)區(qū)別兩種負(fù)載情況：</p><p>　　一種是有沖擊電流的負(fù)載如電動(dòng)機(jī)；</p>&l

28、t;p>　　另一種是負(fù)載電流比較平穩(wěn)的情況，如一般照明電路。</p><p>　　用熔斷器保護(hù)電動(dòng)機(jī)時(shí), 要達(dá)到過載保護(hù)的目的, 其熔體的額定電流盡可能接近電動(dòng)機(jī)的額定電流, 但又為保證電動(dòng)機(jī)能正常起動(dòng), 熔斷器在通過起動(dòng)電流時(shí)不應(yīng)當(dāng)動(dòng)作。綜合上 要求, 通常對(duì)籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)取熔體的額定電流為</p><p>　　IeR = (l.5~2.5)IeD

29、 </p><p>　　式中 IeD —— 電動(dòng)機(jī)的額定電流, 單位為 A 。</p><p>　　在輕載起動(dòng)或起動(dòng)時(shí)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(dòng)或起動(dòng)次數(shù)較多和起動(dòng)時(shí)間較長的情況下, 系數(shù)取為 2.5。</p><p>　　如果數(shù)臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)總的熔斷器來保護(hù), 則熔體的

30、額定電流為</p><p>　　IeR=(1.5~2.5)IeDmax+∑Id </p><p>　　式中 IeDmax —— 容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流, 單位為A。</p><p>　　∑Id —— 其余各臺(tái)電動(dòng)機(jī)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(jì)入∑Id 內(nèi), 單位為A。</p

31、><p>　　在負(fù)載電流比較平穩(wěn)的場(chǎng)合, 基本上可按額定負(fù)載電流來確定熔體的額定電流。</p><p>　　3）熔管額定電流的確定</p><p>　　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。</p><p>　　另外，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，控制回路中的電流最大不會(huì)超過5A，照明顯示

32、回路電流最大不會(huì)超過2A，故查手冊(cè)，并選擇熔斷器結(jié)果如下：</p><p>　　FU1：RL1-60/25,最大熔斷電流25A；</p><p>　　FU2：RL-15/4,最大熔斷電流4A；</p><p>　　FU3：RL-15/2,最大熔斷電流2A。</p><p>　　3.6控制變壓器的選擇</p><p>　

33、　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：</p><p>　　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。 </p><p>　　2）應(yīng)保證控制電路中, 所有交流電磁器件在起動(dòng)時(shí)可靠地吸合。</p><p>　　3）系統(tǒng)在正常運(yùn)行中變壓器不應(yīng)超過允許溫升。</p>&

34、lt;p>　　我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，需要將380V三相交流電轉(zhuǎn)換成110V、36V、6.3V等三種不同壓值的交流電，故選擇變壓器時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮變壓器的容量與接處的點(diǎn)數(shù)。查手冊(cè)，選擇變壓器結(jié)果如下：</p><p>　　TC：JBK3-2500，4變壓接出頭。</p><p>　　3.7其它控制電器的選擇</p><p>　　1）刀開關(guān)：HK1額定電流15A，級(jí)數(shù)3。

35、</p><p>　　2）按鈕:LA25-40（四常開）;LA25-06（六常閉）</p><p>　　3）位置開關(guān)：JLXK1-311(4個(gè))。</p><p>　　3.8 制定電動(dòng)機(jī)和電氣元件明細(xì)表</p><p>　　電氣元件明細(xì)表要注明各元器件的型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量等，見表1。.</p><p>　　表1 電動(dòng)機(jī)

36、和電氣元件明細(xì)表</p><p><b>　　小 結(jié)</b></p><p>　　在原理圖的設(shè)計(jì)上，學(xué)會(huì)如何靈活利用“起保?！彪娐穪韺?shí)現(xiàn)我們所需的控制要求。另外還學(xué)會(huì)了如何分工，將整個(gè)原理圖劃分為主回路‘控制回路‘輔助回路燈3個(gè)部分，然后分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。而在控制回路中，還可以劃分為電機(jī)控制回路和液壓控制回路等兩個(gè)模塊。這樣，經(jīng)過細(xì)分后的原理圖，就變得簡(jiǎn)單明了，設(shè)計(jì)起來

37、就很容易明確目的，快速的完成任務(wù)。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)半手動(dòng)控制的生產(chǎn)線要求，利用萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，在設(shè)計(jì)自動(dòng)回路時(shí)，同時(shí)也添加了手動(dòng)控制按鈕，這樣就更方便手動(dòng)調(diào)節(jié)。</p><p>　　在元器件的選型上，查資料，查詢電工手冊(cè)。通過查手冊(cè)中的元器件性能指標(biāo)表格，。同時(shí)，們?cè)谫Y料中查到了許多經(jīng)驗(yàn)公式，利用這些經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)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(jī)的參數(shù)所計(jì)算出的電流值帶入經(jīng)驗(yàn)公式，

38、得出一個(gè)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(shí)；比如，在接點(diǎn)接線時(shí)線頭不可超過3個(gè)；再比如按鈕與指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。</p><p>　　在接線圖的設(shè)計(jì)上，如何將原理圖中的電器連接表達(dá)到接線圖中去。在此部分，使用接線端子，將各個(gè)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(jìn)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(jìn)行編號(hào)，臨近的元件則

39、不用上端子，直接接到元件即可。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　張萬奎. 機(jī)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.</p><p>　　葉文蓀. 電工技術(shù)（第3版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.</p><p>　　李良洪等. 電工手冊(cè)［M］.

40、北京：電子工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　秦曾煌. 電工學(xué)（第六版）上冊(cè)，電工技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，2004.</p><p>　　常曉玲. 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　周 軍. 電氣控制與PLC［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.</p><p>