2.1 机床电气设计的一般内容 2.2 机床电气控制线路的设计 2.3 机床常用电器的选择

1. 第2章 机床电气控制线路的分析及设计 2.1 机床电气设计的一般内容 2.2 机床电气控制线路的设计 2.3 机床常用电器的选择

2. 2.1 机床电气设计的一般内容 机床电气控制系统是机床不可缺少的重要组成部分，它对机床能否正确、可靠的工作起着决定性的作用。近代机床高效率的生产方式使得机床的结构与电气控制密切相关，因此机床电气控制系统的设计应与机械部分的设计同步进行、紧密配合，拟订出最佳的控制方案。

3. 电气设计内容一般包括： 1．拟定电气设计任务书（技术条件） 2．确定电气传动控制方案，选择电动机。 3．设计电气控制原理图。 4．选择电气元、器件，制订电气设备、元件、器件清单及备件、易损件清单。 5．设计电气柜、操作台、配电板及非标准电气元件。 6．设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图。 7．编写电气说明书和使用操作说明书，包括操作顺序、调试方法、维护保养等说明。

4. 2.2 机床电气控制线路的设计 一、电器控制线路的电源 二、控制线路的设计规律 三、控制线路设计的一般问题

5. 2.3 机床常用电器的选择 一、按钮、低压开关的选用 二、熔断器的选择 三、接触器的选用 四、热继电器的选用 五、中间继电器的选用 六、时间继电器的选用 七、控制变压器的选择 八、电动机的选择

6. 一、按钮、低压开关的选用 1、按钮 按钮通常是用来短时接通或断开小电流控制电路的开关。 目前按钮在结构上是多种形式的：旋钮式——手动旋转进行操 作；指示灯式——按钮内装入了信号指示灯；紧急式——装有蘑菇 形旋帽，用于紧急操作。一般来说，停止按钮采用红色。 选择按钮主要是根据所需要的触点数、使用场合及颜色。目前， 在机床中常用的按钮为LA系列。

7.  SB SB SB 复合按钮 常闭按钮 常开按钮 按钮帽 复位弹簧 动断（常 闭）触头 表示符号： 动合（常 开）触头 按钮的额定电流 一般不超过5A

9. 2、闸刀开关 闸刀开关主要用于接通或切断长期工作设备的电源。一般闸刀开关的 额定电压不超过500V，额定电流由10A到上千安培的多种等级。有些 闸刀开关附有熔断器。不带熔断器式闸刀开关主要有HD型及HS型，带熔 断器式刀开关有HK、HR3系列等。闸刀开关的选择主要根据电源种类、 电压等级、电机容量、所需极数及使用场所来选择。

11. 闸刀开关的缺点是： 电源电压消失后，不能自动复原。

12. 3．组合开关 组合开关主要是作为电源引入开关，所以也称电源隔离开关。它 也可以起停5kW以下的异步电动机，但每小时的接通次数不宜超过10 ~20次，开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5~2.5倍。 组合开关主要根据电源种类、电压等级、所需触点数及电动机容 量进行选用。常用的组合开关为HZ—10系列，额定电流为l0、25、60 和100A四种。适用于交流380V以下，直流220V以下的电气设备中。

14. 4．限位开关（行程开关） 限位开关是依生产机械运动的行程位置而动作的小电流开关。它的 选择主要根据机械位置对开关型式的要求、对触点数目、电压种类、电 压电电流等级的要求来确定其型号。 机床常用的有LX2型、LX19型、JLXK1型及LXW11型、JLXK-11l 型微动开关等。对于要求动作快、灵敏度高的行程控制，可采用接近开 关。接近开关也称为无触点限位开关。它是靠运动部件引起的电磁场变 化而动作的。接近开关寿命长、可靠性好。

16. 5、自动空气开关 自动开关又称自动空气断路器。自动开关在机床上应用得很广泛。 这是因为自动开关既能接通或分断正常工作电流，也能自动分断过裁 或短路电流，分断能力大，有欠压和过载短路保护作用。

18. 工作原理 一旦发生过载或短路时,过流脱扣器将吸合而顶开锁扣，将主触头断开，从而起到短路保护作用。 主触点 锁扣 连杆装置 弹簧 M 3~

19. 一旦发生过载或短路时,过流脱扣器将吸合而顶开锁扣，将主触头断开，从而起到短路保护作用。一旦发生过载或短路时,过流脱扣器将吸合而顶开锁扣，将主触头断开，从而起到短路保护作用。 主触点 锁扣 连杆装置 弹簧 M 3~

20. 一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。 主触点 连杆装置 弹簧 M 3~

21. 一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。 主触点 连杆装置 弹簧 M 3~

22. 选择自动开关应考虑其主要参数：额定电压、额定电流和允许切断选择自动开关应考虑其主要参数：额定电压、额定电流和允许切断 的极限电流等。自动开关脱扣器的额定电流应等于或大于负载允许的长 期平均电流；自动开关的极限分断能力要大于，至少要等于电路最大短 路电流;自动开关脱扣器电流整定应按下面原则：欠电压脱扣器额定电压 应等于主电路额定电压;热脱扣器的整定电流应与被控对象(负载)额定电 流相等；电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时的尖峰 电流；保护电动机时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流为电动机起动电 流的1.7倍。 机床常用的自动空气开关有DZ系列、DW系列等。

23. 二、 熔断器的选择 熔断器是对电气设备的电流起过载延时和短路瞬时保护作用。熔断 器的种类很多，其结构也不同，主要有插入式、螺旋式、填料封闭管式 等。机床电气线路中常用的是RLl系列， 熔断器的主要元件是熔断体(熔丝或熔片）。每一种电流等级的熔断 器都可选配多种不同电流的熔体。如RL1-100型有60、80、100A三种熔 体电流等级。

25. 选择熔断器，实际上主要是选择种类、额定电压，熔断器额定电选择熔断器，实际上主要是选择种类、额定电压，熔断器额定电 流等级及熔体的额定电流。而熔断体电流是选择熔断器的关键，熔体 的选择又与负载性质有关。一般可按两种方法选用。

26. 1．负载较平稳，无尖峰电流，如照明、信号、电阻炉等， 按额定电流来选用，即： 式中：IR熔体额定电流； I 负载工作电流。

27. 2．负载有尖峰电流。如异步电动机，其启动电流为额定电流 的4~7倍。这样就不能按其额定电流来选，采用经验计算方法选用。 对单台长期工作(不经常启动)的，可用下式来选择： 或 式中：Ied电动机的额定电流； Ist异步电动机起动电流。

28. 三、 接触器的选用 用途： 接触器是一种用来频繁接通和断开交、直流主电路及容量较大控制电路的自动切换电器。它具有低压释放保护功能，可进行频繁操作，实现远距离控制，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。

29. CJTI系列交流接触器

30. 选择接触器主要考虑以下技术数据： （1）电源种类：交流或直流； （2）主触点额定电流； （3）辅助触点种类、数量及触点额定电流； （4）电磁线圈的电源种类、频率和额定电压； （5）额定操作频率(次／h)，即允许的每小时接通的最多次数。

31. 主触点额定电流，一般根据电动机容量Pd计算触点电流Ic，即：主触点额定电流，一般根据电动机容量Pd计算触点电流Ic，即： 式中：K经验常数，一般取1~1.4； Pd电动机功率（kW）； Ud电动机额定线电压（V）； Ic接触器主触点电流（A）；

32. 四、 热继电器的选用 热继电器用于电动机的过载保护。热继电器的选择主要是根据 电动机的额定电流来确定其型号与规格。热继电器元件的额定电流 IRT应接近或略大于电动机的额定电流Ied，即：

33. 五、 中间继电器的选用 中间继电器主要在电路中起信号传递与转换作用，用它可实现多路 控制，并可将小功率的控制信号转换为大容量的触点动作，以驱动电气 执行元件工作。中间继电器触点多，可以扩充其它电器的控制作用。选 用中间继电器，主要依据控制电路的电压等级，同时还要考虑触点的数 量、种类及容量满足控制线路的要求。

34. 六、 时间继电器的选用 时间继电器是机床控制线路中常用电器之一。它的类型有：电磁 式、空气阻尼式、电动式及电子式等。应用较多的是空气阻尼式时间 继电器。它的特点是工作可靠，结构简单，延时整定范围较宽(可达 0.4~180s)。其型号有JS7-A，JS16系列。 时间继电嚣的选择，主要考虑控制电路所需要的延时触点的延 时方式、延时范围及瞬时触点的数目，同时也要注意线圈电压等级能 否满足控制电路的要求。

35. 七、 控制变压器的选择 根据控制电路在最大工作负载时所需要的功率进行选择， 以保证变压器在长期工作时不致超过允许温升。 式中： Pb变压器所需的容量（VA）； 控制电路在最大负载时工作的电器所需要的总功率（VA）。 Kb变压器的储备系数，一般取1.1~1.25。

36. 八、 电动机的选择 机床主拖动电动机容量选择 多数机床负载情况比较复杂，切削用量变化很大，尤其是通用 机床负载种类更多，不易准确地确定其负载情况。因此通常采用调 查统计类比或采用分析与计算相结合的方法来确定电动机的功率。

37. 1)调查统计类比法 目前我国机床设计制造部门，往往采用这种方法来选择电动机 容量。这种方法就是对机床主拖动电动机进行实测、分析，找出了 电动机容量与机床主要数据的关系，根据这种关系作为选择电动机 容量的依据。

38. 卧式车床主电动机的功率： 式中：P主拖动电机功率(kW)； D工件最大直径(m)。

39. 立式车床主电机的功率： 式中：D工件最大直径(m)。

40. 摇臂钻床主电机的功率： 式中：D最大钻孔直径(mm)。

41. 卧式镗床主电机的功率： 式中：D镗杆直径(mm)。

42. 龙门铣床主电机的功率： 式中：B工作台宽度(mm)。

43. 2）分折计算法 可根据机床总体设计中对机械传动功率的要求，确定机床拖动 用电动机功率。即知道机械传动的功率，可计算出所需电动机功率： 式中：P电动机功率； P1机械传动轴上的功率； η1生产机械效率； η1电动机与生产机械之间的传动效率。