Z3050摇臂钻床电气原理
1 主电路设计（2～7区）
三相电源L1 L2 L3由电源开关
1 主电路设计（2～7区）
三相电源L1 L2 L3由电源开关
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QS控制，熔断器FU1实现对全电路的短路保护（1区）。从2区开始就是主电路。主电路有4台电动机。
1） M4（2区）是冷却泵电动机，带动冷却泵供给工件冷却液。由于M4容量较小，因此不需要过载保护，由转换开关QS2直接控制。M4直接起动，单向旋转。
2） M1(3区) 是主轴电动机，带动主轴的旋转运动和垂直运动，是主运动和进给运动电动机。它由KM1的主触点控制，其控制线圈在13区。热继电器FR1做过载保护，其常闭触点在13区。M1直接起动，单向旋转。主轴的正反转由液压系统和正反转摩擦离合器来实现，空档，制动及变速也由液压系统来实现。
3） M2(4～5区) 是摇臂升降电动机，带动摇臂沿立柱的上下移动。它由KM2,KM3的主触点控制正反转，其控制线圈分别在15，16区。电动机M2是短时运行，因此不需要过载保护。
4） M3(6～7区) 是液压泵电动机，带动液压泵送出压力油以实现摇臂的松开，夹紧和主轴箱的松开，夹紧控制。它由KM4,KM5的主触点控制其正反转,控制线圈分别在17，18区。热继电器FR2作过载保
护。其常闭触点在17区。熔断器FU2作摇臂升降电动机M2，液压电动机M3和控制电路的短路保护。
2 控制电路的设计（13～19控制电区）
控制电路由控制变压器TC(8区) 将380V交流电源降为127V.
1）主轴电动机M1的控制电路（13区）。 主轴电动机M1的控制电路是典型的电动机单向连续控制电路。SB1,SB2分别为砂轮电动机M1的停止和启动按钮。
2） 摇臂升降的控制电路（14～19区）。 摇臂升降由摇臂升降电动机M2作动力，按钮SB3,SB4分别为摇臂上升，下降的点动按钮，和KM3,KM2组成接触器按钮双重连锁的正反转点动控制电路（15～16区）。
由于摇臂的升降控制须与夹紧机构液压系统紧密配合：摇臂升降前，先把摇臂松开，再由M2驱动升降；摇臂升降到位后，再重新夹紧。摇臂的松开和加紧过程为：
摇臂松开：
摇臂夹紧：
由此可见，摇臂升降的电气控制是与松紧机构液压－机械系统（M3与YV）的控制配合进行的。
现以摇臂上升为例，来分析控制的全过程：
摇臂的下降由SB4控制KM3使M2反转来实现，工作过程与摇臂上升相似。
时间继电器KT为断电延时型，其作用是在摇臂升降到位，M2停转后，延时1～3s再起动M3将摇臂夹紧，其延时时间以摇臂升降电动机从切断电源到停止时惯性作用的时间而定。
摇臂升降的限位保护由行程开关SQ1实现，SQ1有两对常闭触点：SQ1-1实现上限位保护，SQ1-2实现下限位保护。
摇臂松开由行程开关SQ2控制，摇臂夹紧由行程开关SQ3控制。如果夹紧机构液压系统出现故障，摇臂不能夹紧；或者因SQ3的位置安装不当，在摇臂已夹紧后SQ3仍不能动作，那么SQ3的常闭触点长时间不能断开，会使液压泵电动机M3处于长期过载状态。因此，M3采用热继电器FR2作过载保护。
3）主轴箱和立柱松紧的控制（17～18区）。主轴箱和立柱的松紧控制是同时进行的。SB5和SB6分别为松开和夹紧控制按钮，和KM4,KM5组成接触器连锁的正反转电动控制电路。其工作过程如下：
由于SB5,SB6的常闭触点串联在YV线圈支路中，因此在按下SB5,SB6使M3点动正反转的过程中，电磁阀YV线圈不吸合，液压泵送出压力油，进入主轴箱和立柱的松开，夹紧油箱，推动松紧机构实现主轴箱的松开和夹紧。
3 辅助电路设计（8～12区）
辅助电路包括信号灯电路（9～11区）和照明电路（12区）。
信号灯的工作电压6V由控制变压器TC提供。
照明灯的工作电压36V仍有控制变压器TC提供。按下照明灯开关SA，钻床照明指示灯EL亮。为保证安全，EL的一端接地 。熔断器FU3作照明电路的短路保护。
--------------------------------------------------------------------------------
4 摇臂钻床的电气原理图设计
三 参数的选定：
1） 热继电器的选定
FR1的选定：
FR1实现对电动机M1的过载保护。按照“热继电器元件的额定电流 应接近或略大于电动机的额定电流 ”的原则：
＝（0.95～1.05） （取系数为1） （1） 应大于等于6.8A.
又因为鼠笼式三相异步电动机M1采用直接启动方式，为△接法，故必须采用三相结构带断相保护的热继电器。
所以，FR1的型号应选定为JR16-20/3D. 规格为9号热元件整定电流6.8A.
同理，FR2的型号选定为JR16-20/3D. 规格为6号热元件整定电流2.1A
2) 接触器的选定
接触器KM1的选定：
主触点额定电流一般是根据电动机容量 来计算，即
≥ × ／K （2）
K为经验常数，一般取1～1.4； 为电动机额定线电压
为电动机功率； 为接触器主触点额定电流。
所以， ≥3000／380＝7.9A.（K取1）。 在这里取10A就已经满足要求。但是，对于频繁启动、正反转工作的电动机，为了防止接触器主触点的烧蚀和过早损坏，应将其额定电流降级使用，所以选择型号CJ10-20。
同理，KM2,KM3,KM4,KM5应选择性的型号为CJ10-10.（这里不再一一计算）。
3）熔断器的选定
FU3的选定：
因为FU3对EL（40W,36V）其保护作用，故熔体额定电流
≥40／36＝ 1.1A 取 ＝2A
因为熔断器额定电流不小于熔体额定电流，所以熔断器电流选为15A.
所以FU3的型号应选定为RL1-15,规格为380V 15A配2A熔体。
FU2的选定：
对于多台电动机长期共用一个熔断器保护的情况，按照经验公式来选择：
≥（1.5～2.5） ＋ （3）
即 ≥1.5×3.7＋2.1＝7.55A （常数取1.5）这里取 ＝10A.熔断器额定电流选为15A。
所以，FU2的型号应选定为RL1-15,规格为380V 15A配10A的熔体。
FU1的选定：
按照上面的经验公式计算：
≥2.5×6.8+3.7+2.1＝22.8A (常数取2.5)这里取25A。
所以，FU1的型号应选定为RL1-60,规格为380V 60A配25A熔体。
4）电磁阀的选定
考虑到电磁阀在控制电路中所起的作用（在通电吸合后，产生电磁力使阀杆移动，达到控制油路开闭及换向目的），以及额定吸力、额定行程、操作频率等方面，其型号选定为MFJ1-3.线圈电压为127V（与控制变压器电压保持一致）。
2） 时间继电器的选定
因为控制电路中的时间继电器是断电延时型，且有动合触
点，因此选择其型号为JS7-4A。线圈电压为127V（与控制变压器电压保持致）。
3） 控制变压器的选定
当控制回路电器较多，电路复杂时，一般采用变压器降低电压，以提高电路的安全可靠性。控制变压器主要根据所需容量及一次侧和二次侧的电压等级来选择，其容量可以根据经验公式开计算：
≥0.6 +1.5 （4）
为控制回路承担最负载时所有电器所需的总功率；
为同时启动的电器总吸持功率；
由电气原理图知：KM1、KM4、YV可以同时启动。所以根据公式：
≥0.6（22＋11＋48）＋1.5×48＝120.6
所以，其容量选定为150.
又由于需要，该变压器须带有抽头。根据控制电路电压不宜过高和机床电路的一般取用原则，以127-36-6.3V为宜。
所以，控制变压器的型号选定为BK-150.
4） 按钮的选定
根据控制需要，所有按钮只需一个动合触点和一个动断触点，因此可选型号为LA19-11. 需要带指示灯的，可选型号为LA19-11D. 指示灯电压为6V. 颜色按规定选择。
其他元器件的选定见元器件明细表。
元器件明细表
符号名称型号规格数量用途
M1 主轴电动机 Y100L2-4 3kW 6.8A 1420r/min 1 主运动和进给运动动力
M2 摇臂升降电动机 Y90L-4 1.5kW 3.7A 1400r/min 1 摇臂升降动力
M3 液压泵电动机 Y802-4 0.75kW 2.1A 1390r/min 1 驱动液压泵
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1） M4（2区）是冷却泵电动机，带动冷却泵供给工件冷却液。由于M4容量较小，因此不需要过载保护，由转换开关QS2直接控制。M4直接起动，单向旋转。
2） M1(3区) 是主轴电动机，带动主轴的旋转运动和垂直运动，是主运动和进给运动电动机。它由KM1的主触点控制，其控制线圈在13区。热继电器FR1做过载保护，其常闭触点在13区。M1直接起动，单向旋转。主轴的正反转由液压系统和正反转摩擦离合器来实现，空档，制动及变速也由液压系统来实现。
3） M2(4～5区) 是摇臂升降电动机，带动摇臂沿立柱的上下移动。它由KM2,KM3的主触点控制正反转，其控制线圈分别在15，16区。电动机M2是短时运行，因此不需要过载保护。
4） M3(6～7区) 是液压泵电动机，带动液压泵送出压力油以实现摇臂的松开，夹紧和主轴箱的松开，夹紧控制。它由KM4,KM5的主触点控制其正反转,控制线圈分别在17，18区。热继电器FR2作过载保
护。其常闭触点在17区。熔断器FU2作摇臂升降电动机M2，液压电动机M3和控制电路的短路保护。
2 控制电路的设计（13～19控制电区）
控制电路由控制变压器TC(8区) 将380V交流电源降为127V.
1）主轴电动机M1的控制电路（13区）。 主轴电动机M1的控制电路是典型的电动机单向连续控制电路。SB1,SB2分别为砂轮电动机M1的停止和启动按钮。
2） 摇臂升降的控制电路（14～19区）。 摇臂升降由摇臂升降电动机M2作动力，按钮SB3,SB4分别为摇臂上升，下降的点动按钮，和KM3,KM2组成接触器按钮双重连锁的正反转点动控制电路（15～16区）。
由于摇臂的升降控制须与夹紧机构液压系统紧密配合：摇臂升降前，先把摇臂松开，再由M2驱动升降；摇臂升降到位后，再重新夹紧。摇臂的松开和加紧过程为：
摇臂松开：
摇臂夹紧：
由此可见，摇臂升降的电气控制是与松紧机构液压－机械系统（M3与YV）的控制配合进行的。
现以摇臂上升为例，来分析控制的全过程：
摇臂的下降由SB4控制KM3使M2反转来实现，工作过程与摇臂上升相似。
时间继电器KT为断电延时型，其作用是在摇臂升降到位，M2停转后，延时1～3s再起动M3将摇臂夹紧，其延时时间以摇臂升降电动机从切断电源到停止时惯性作用的时间而定。
摇臂升降的限位保护由行程开关SQ1实现，SQ1有两对常闭触点：SQ1-1实现上限位保护，SQ1-2实现下限位保护。
摇臂松开由行程开关SQ2控制，摇臂夹紧由行程开关SQ3控制。如果夹紧机构液压系统出现故障，摇臂不能夹紧；或者因SQ3的位置安装不当，在摇臂已夹紧后SQ3仍不能动作，那么SQ3的常闭触点长时间不能断开，会使液压泵电动机M3处于长期过载状态。因此，M3采用热继电器FR2作过载保护。
3）主轴箱和立柱松紧的控制（17～18区）。主轴箱和立柱的松紧控制是同时进行的。SB5和SB6分别为松开和夹紧控制按钮，和KM4,KM5组成接触器连锁的正反转电动控制电路。其工作过程如下：
由于SB5,SB6的常闭触点串联在YV线圈支路中，因此在按下SB5,SB6使M3点动正反转的过程中，电磁阀YV线圈不吸合，液压泵送出压力油，进入主轴箱和立柱的松开，夹紧油箱，推动松紧机构实现主轴箱的松开和夹紧。
3 辅助电路设计（8～12区）
辅助电路包括信号灯电路（9～11区）和照明电路（12区）。
信号灯的工作电压6V由控制变压器TC提供。
照明灯的工作电压36V仍有控制变压器TC提供。按下照明灯开关SA，钻床照明指示灯EL亮。为保证安全，EL的一端接地 。熔断器FU3作照明电路的短路保护。
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4 摇臂钻床的电气原理图设计
三 参数的选定：
1） 热继电器的选定
FR1的选定：
FR1实现对电动机M1的过载保护。按照“热继电器元件的额定电流 应接近或略大于电动机的额定电流 ”的原则：
＝（0.95～1.05） （取系数为1） （1） 应大于等于6.8A.
又因为鼠笼式三相异步电动机M1采用直接启动方式，为△接法，故必须采用三相结构带断相保护的热继电器。
所以，FR1的型号应选定为JR16-20/3D. 规格为9号热元件整定电流6.8A.
同理，FR2的型号选定为JR16-20/3D. 规格为6号热元件整定电流2.1A
2) 接触器的选定
接触器KM1的选定：
主触点额定电流一般是根据电动机容量 来计算，即
≥ × ／K （2）
K为经验常数，一般取1～1.4； 为电动机额定线电压
为电动机功率； 为接触器主触点额定电流。
所以， ≥3000／380＝7.9A.（K取1）。 在这里取10A就已经满足要求。但是，对于频繁启动、正反转工作的电动机，为了防止接触器主触点的烧蚀和过早损坏，应将其额定电流降级使用，所以选择型号CJ10-20。
同理，KM2,KM3,KM4,KM5应选择性的型号为CJ10-10.（这里不再一一计算）。
3）熔断器的选定
FU3的选定：
因为FU3对EL（40W,36V）其保护作用，故熔体额定电流
≥40／36＝ 1.1A 取 ＝2A
因为熔断器额定电流不小于熔体额定电流，所以熔断器电流选为15A.
所以FU3的型号应选定为RL1-15,规格为380V 15A配2A熔体。
FU2的选定：
对于多台电动机长期共用一个熔断器保护的情况，按照经验公式来选择：
≥（1.5～2.5） ＋ （3）
即 ≥1.5×3.7＋2.1＝7.55A （常数取1.5）这里取 ＝10A.熔断器额定电流选为15A。
所以，FU2的型号应选定为RL1-15,规格为380V 15A配10A的熔体。
FU1的选定：
按照上面的经验公式计算：
≥2.5×6.8+3.7+2.1＝22.8A (常数取2.5)这里取25A。
所以，FU1的型号应选定为RL1-60,规格为380V 60A配25A熔体。
4）电磁阀的选定
考虑到电磁阀在控制电路中所起的作用（在通电吸合后，产生电磁力使阀杆移动，达到控制油路开闭及换向目的），以及额定吸力、额定行程、操作频率等方面，其型号选定为MFJ1-3.线圈电压为127V（与控制变压器电压保持一致）。
2） 时间继电器的选定
因为控制电路中的时间继电器是断电延时型，且有动合触
点，因此选择其型号为JS7-4A。线圈电压为127V（与控制变压器电压保持致）。
3） 控制变压器的选定
当控制回路电器较多，电路复杂时，一般采用变压器降低电压，以提高电路的安全可靠性。控制变压器主要根据所需容量及一次侧和二次侧的电压等级来选择，其容量可以根据经验公式开计算：
≥0.6 +1.5 （4）
为控制回路承担最负载时所有电器所需的总功率；
为同时启动的电器总吸持功率；
由电气原理图知：KM1、KM4、YV可以同时启动。所以根据公式：
≥0.6（22＋11＋48）＋1.5×48＝120.6
所以，其容量选定为150.
又由于需要，该变压器须带有抽头。根据控制电路电压不宜过高和机床电路的一般取用原则，以127-36-6.3V为宜。
所以，控制变压器的型号选定为BK-150.
4） 按钮的选定
根据控制需要，所有按钮只需一个动合触点和一个动断触点，因此可选型号为LA19-11. 需要带指示灯的，可选型号为LA19-11D. 指示灯电压为6V. 颜色按规定选择。
其他元器件的选定见元器件明细表。
元器件明细表
符号名称型号规格数量用途
M1 主轴电动机 Y100L2-4 3kW 6.8A 1420r/min 1 主运动和进给运动动力
M2 摇臂升降电动机 Y90L-4 1.5kW 3.7A 1400r/min 1 摇臂升降动力
M3 液压泵电动机 Y802-4 0.75kW 2.1A 1390r/min 1 驱动液压泵
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