電子氣動(dòng)實(shí)習(xí)

1、電子氣動(dòng)實(shí)習(xí)教案（A）工 程 訓(xùn) 練 中 心2008年11月電子氣動(dòng)實(shí)習(xí)教案（A）適用專業(yè)：機(jī)械、電子各專業(yè)一、目的與要求1、了解電氣基礎(chǔ)與用電安全知識(shí)；2、了解常用低壓電氣元件，掌握一般電氣控制原理及簡(jiǎn)單應(yīng)用；3、了解氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)，了解氣動(dòng)元件與相關(guān)電氣控制元件的工作原理；4、掌握電子氣動(dòng)系統(tǒng)的工作原理，能搭建簡(jiǎn)單電氣控制氣動(dòng)系統(tǒng)。二、教學(xué)設(shè)備電氣控制試驗(yàn)臺(tái)、氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)三、時(shí)間及進(jìn)行方式單元教學(xué)內(nèi)容時(shí)間（學(xué)時(shí)）地點(diǎn)教學(xué)方式單元1電氣安全與工具基本知識(shí)0.5教3講授、錄像單元2低壓電氣元件、電氣控制原理及應(yīng)用2教3講授、錄像單元3氣動(dòng)元件與電氣控制元件的工作原理1教3講授、錄像單元4電子氣動(dòng)

2、操作訓(xùn)練8教3學(xué)生操作單元5總結(jié)、考評(píng)0.5教3講評(píng)合計(jì)12四、教學(xué)內(nèi)容、方法及步驟教學(xué)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)備注單元1、電氣安全與工具基本知識(shí)（0.5學(xué)時(shí)）1.電氣安全（0.5學(xué)時(shí)）電氣安全常規(guī)要求：任何時(shí)候不經(jīng)允許不準(zhǔn)觸及現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力；柜及操作臺(tái)內(nèi)的銅排與電線；注意沖洗設(shè)備時(shí)不要沖到電機(jī)；電柜等電氣設(shè)備上；無工作關(guān)系不準(zhǔn)進(jìn)入電氣配電房； 高壓室及變壓器室；不準(zhǔn)開啟掛有全安標(biāo)示牌；停電牌的設(shè)備；按規(guī)范執(zhí)行停送電步驟,認(rèn)真填寫好維修停電申請(qǐng)單；進(jìn)入烘缸、漿池等密閉容器內(nèi)檢修必須使用36V以下的安全電壓，移動(dòng)的電氣必須要有保護(hù)接地及安裝漏電開關(guān)；發(fā)生電氣火災(zāi)時(shí)應(yīng)使用的滅火機(jī)有1211、干粉和二氧化碳滅火機(jī)，不能

3、用泡沫滅火機(jī)。 安全措施：保護(hù)接地、保護(hù)接零、安全標(biāo)識(shí)牌、安全距離等。2.觸電種類介紹：?jiǎn)蜗嘤|電：當(dāng)人的一只手接觸到一相帶電體時(shí)，就會(huì)發(fā)主單相觸電，這種融電事故約占總觸電事故的75%以上。當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)中性點(diǎn)接地時(shí)，作用于人體的電壓達(dá)220V。二相觸電：當(dāng)人的兩只手同時(shí)接觸兩相帶電的導(dǎo)線時(shí)，不論低壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)是否接地，都會(huì)發(fā)生兩相觸電事故。此時(shí)作用于人體的電壓達(dá)到380V?？绮诫妷河|電 ：當(dāng)帶電的電線斷落在地面上（或接地點(diǎn)通過電質(zhì)時(shí)），地表面上即呈現(xiàn)電位，電位隨接地點(diǎn)距離而下降，但人或耕畜的腳與腳之間同時(shí)踩在帶有不同電位的地表面兩點(diǎn)時(shí)，會(huì)引起跨步電壓觸電，其最大值可達(dá)160V。發(fā)生這種觸電事故的

4、次數(shù)雖然不很多，但因此類觸電而電死耕畜的事故常有發(fā)生，人們遇到這種危險(xiǎn)場(chǎng)合，應(yīng)立刻合攏雙腳跳出接地點(diǎn)20m之外，這就可以保障人身安全。觸電現(xiàn)場(chǎng)處理方法：1.脫離電源；2.對(duì)癥救治。單元2、低壓電氣元件、電氣控制原理及應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）1.電氣常識(shí)介紹 （0.5學(xué)時(shí)）1.電路的概念：電路是由電源、負(fù)載加連接導(dǎo)線組成，以及附加開關(guān)控制電路的通斷2.電氣控制的概念：通過各種電氣元件組成的系統(tǒng)對(duì)電路中能量的變化進(jìn)行控制。3.我國供配電體系介紹：工頻交流電概念：三相交流電是指由三個(gè)頻率相同、電勢(shì)振幅相等、相位差互差 120 °角的交流電路組成的電力系統(tǒng)，叫三相交流電，頻率通常為50赫茲，相電壓為3

5、80伏（工頻）。 三相四線制低壓配電系統(tǒng)概念：在低壓配電網(wǎng)中，輸電線路一般采用三相四線制，其中三條線路分別代表A,B,C三相，我們通常用黃、綠、紅來區(qū)分表示，不分裂，另一條是中性線N。故稱三相四線制。三相四線制中三相之間的電壓叫線電壓380V ，每相和零線之間的電壓叫相電壓。線電壓等于根號(hào)3倍的相電壓，所以相電壓=線電壓/根號(hào)3=380/3=219.39V，通常說為220V。 供配電系統(tǒng)體系和電壓分級(jí)制度：高壓、低壓、安全電壓（國際電工委員會(huì)（IEC）規(guī)定安全電壓限定值為50伏。國家標(biāo)準(zhǔn)安全電壓（GB380583）規(guī)定我國安全電壓額定值的等級(jí)為42V、36V、24V、12V和6V，應(yīng)根據(jù)作業(yè)場(chǎng)

6、所、操作員條件、使用方式、供電方式、線路狀況等因素選用。） 2.常用低壓電氣元件介紹（1學(xué)時(shí)）1.主令電器元件（簡(jiǎn)單介紹）：控制按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)2.開關(guān)電器元件（詳細(xì)介紹）：自動(dòng)空氣開關(guān)：自動(dòng)開關(guān)又稱自動(dòng)空氣斷路器。當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過載、短路以及失壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，有效地保護(hù)串接在其后的電氣設(shè)備在正常條件下，也可用于不頻繁地接通和斷開電路及控制電動(dòng)機(jī)，因此自動(dòng)開關(guān)是低壓線路中常用的具有齊備保護(hù)功能的控制電器。由于自動(dòng)開關(guān)具有可以操作、動(dòng)作值可調(diào)、分?jǐn)嗄芰^高，以及動(dòng)作后一般不需要更換牢部件等優(yōu)點(diǎn)因此得到了廣泛應(yīng)用。通過工作原理圖分別介紹各種保護(hù)原理。交流接觸器：電磁式的接觸器是利

7、用電磁吸力的作用使主觸點(diǎn)閉合或斷開電動(dòng)機(jī)電路或負(fù)載電路的控制電器。用它可以實(shí)現(xiàn)頻繁的遠(yuǎn)距離操作，它具有比工作電流大數(shù)倍的接通相分?jǐn)嗄芰?。接觸器最主要的用途還是控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和調(diào)速等。因此，它是電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中員重要的也是最常用的控制電器。通過結(jié)構(gòu)原理圖介紹接觸器動(dòng)作過程中觸點(diǎn)的變化和滅弧方法。各種繼電器（簡(jiǎn)單介紹）：時(shí)間繼電器、中間繼電器、熱繼電器、速度繼電器、溫度繼電器、壓力繼電器、固態(tài)繼電器等。其他電氣元件（簡(jiǎn)單介紹）：熔斷器、電磁鐵等。3.典型電控系統(tǒng)分析 以三相異步交流電動(dòng)機(jī)的全電壓?jiǎn)蜗騿?dòng)控制電路為例。介紹電氣原理圖的相關(guān)知識(shí)，控制原理。按照電氣原理圖怎樣連接電氣元

8、件。為學(xué)生操作進(jìn)行理論準(zhǔn)備。單元3、氣動(dòng)元件與電氣控制元件的工作原理（1學(xué)時(shí)）1.氣動(dòng)技術(shù)概述1.氣動(dòng)的工作原理氣動(dòng)（PNEUMATIC）是“氣動(dòng)技術(shù)”或“氣壓傳動(dòng)與控制”的簡(jiǎn)稱。氣動(dòng)技術(shù)是以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量傳遞或控制的工程技術(shù)。它是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動(dòng)控制的重要手段?，F(xiàn)以客車門開關(guān)機(jī)構(gòu)來說明氣動(dòng)技術(shù)的工作原理。它是利用壓縮空氣來驅(qū)動(dòng)氣缸從而帶動(dòng)門的開關(guān)，當(dāng)氣缸活塞桿伸出，門就關(guān)上；氣缸活塞桿收縮，門就打開?？梢园褮鈩?dòng)系統(tǒng)的基本組成歸納如下。(1)、氣源裝置 主要是提供潔凈、干燥的壓縮空氣。(2)、執(zhí)行元件 是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它

9、包括實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸和實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的氣馬達(dá)或擺動(dòng)馬達(dá)等。(3)、控制元件 用來調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的程序和性能工作。以控制方式而言，有純氣動(dòng)控制和氣動(dòng)電氣控制之分。(4)、輔助元件 連接元件之間所需的一些元件，以及系統(tǒng)進(jìn)行消聲、冷卻、測(cè)量等方面的一些元件。 2.氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 氣壓傳動(dòng)具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： (1)、空氣作為氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)，取之不盡，來源方便，用過以后直接排入大氣，不會(huì)污染環(huán)境。 (2)、工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、輻射、強(qiáng)磁、振動(dòng)、沖擊等惡劣的環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作都是安全可靠的。 (3)、空氣粘度小，流

10、動(dòng)阻力小，便于介質(zhì)集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。(4)、氣動(dòng)控制動(dòng)作迅速，反應(yīng)快，可在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的壓力和速度。(5)、氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。當(dāng)然，由于氣動(dòng)技術(shù)是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)，必然存在一些缺點(diǎn)：(1)、由于空氣壓縮性大，氣缸的動(dòng)作速度易隨外加負(fù)載的變化而變化，穩(wěn)定性差，給位置和速度控制帶來較大影響。(2)、目前氣動(dòng)系統(tǒng)的壓力級(jí)(一般小于0.8MPa)不高，總的輸出力不大。(3)、工作介質(zhì)(空氣)沒有潤(rùn)滑性，系統(tǒng)中必須采取措施進(jìn)行給油潤(rùn)滑。(4)、噪聲大，一般需要加裝消聲器。當(dāng)前的自動(dòng)化系統(tǒng)中，氣動(dòng)技術(shù)雖然發(fā)展歷史不長(zhǎng)，但由于

11、其優(yōu)越的特性，其應(yīng)用范圍已越來越廣泛。在自動(dòng)化生產(chǎn)線，尤其是在汽車制造業(yè)、電子半導(dǎo)體制造業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。1980年，氣動(dòng)產(chǎn)品產(chǎn)量約占整個(gè)流體工程產(chǎn)量的20%，到了1999年，已經(jīng)上升到32%。氣動(dòng)技術(shù)的控制方式多種多樣，適應(yīng)于不同的工藝環(huán)境，從由氣動(dòng)邏輯元件或氣控閥組成的純氣動(dòng)控制，到由電氣技術(shù)參與的電氣控制，直到目前的PLC（可編程邏輯控制器）控制。電氣控制主要由繼電器回路控制發(fā)展而來，其主要特點(diǎn)是用“電信號(hào)”和“電控制元件”來取代“氣信號(hào)”和“氣控制元件”，其可操作性和效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于“純氣動(dòng)控制”。同時(shí)，該控制方法也適用于PLC控制，使龐大、復(fù)雜、多變的氣動(dòng)系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單明了

12、，使程序的編制、修改變得容易。2.氣動(dòng)主要元件1、氣缸氣動(dòng)執(zhí)行元件是以壓縮空氣為動(dòng)力源，將氣體的壓力能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，用來實(shí)現(xiàn)既定的動(dòng)作。它主要有氣缸和氣馬達(dá)。前者作直線運(yùn)動(dòng)，后者作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 (1)單作用氣缸在壓縮空氣作用下，單作用氣缸活塞桿伸出，當(dāng)無壓縮空氣時(shí)，缸的活塞桿在彈簧力作用下回縮。氣缸活塞上永久磁環(huán)可用于驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)傳感器動(dòng)作。對(duì)于單作用氣缸來說，壓縮空氣僅作用在氣缸活塞的一側(cè)，另一側(cè)則與大氣相通。氣缸只在一個(gè)方向上做功，氣缸活塞在復(fù)位彈簧或外力作用下復(fù)位。在無負(fù)載情況下，彈簧力使氣缸活塞以較快速度回到初始位置。復(fù)位力大小由彈簧自由長(zhǎng)度決定。單作用氣缸具有一個(gè)進(jìn)氣口和一個(gè)出氣

13、口。出氣口必須潔凈，以保證氣缸活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)無故障。a) 結(jié)構(gòu)原理圖b) 實(shí)物圖圖3-2 單作用氣缸（2）雙作用氣缸如圖所示。氣缸兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都是通過氣壓傳動(dòng)進(jìn)行的，氣缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它的兩端具有緩沖。在氣缸軸套前端有一個(gè)防塵環(huán)，以防止灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入氣缸腔內(nèi)。前缸蓋上安裝的密封圈用于活塞桿密封，軸套可為氣缸活塞桿導(dǎo)向，其由燒結(jié)金屬或涂塑金屬制成。指出缸體、活塞、缸蓋、活塞密封、活塞桿、軸套和防塵環(huán)。在壓縮空氣作用下，：雙作用氣缸活塞桿既可以伸出，也可以回縮。通過緩沖調(diào)節(jié)裝置，可以調(diào)節(jié)其終端緩沖。a)結(jié)構(gòu)原理圖b)實(shí)物圖圖3-3 單作用氣缸2、方向控制閥換向閥的控制端的控制形式有很多種，比如

14、電壓、氣壓、機(jī)械壓力等，在敘說某個(gè)換向閥時(shí)，需要加上控制形式的說明，比如“單電控”、“雙電控”等。后面所涉及的方向控制閥都是采用電磁力來獲得軸向力使閥芯迅速移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)閥的切換以控制氣流的流動(dòng)方向，稱為電磁控制換向閥。（1）單電控二位三通閥二位三五通的含義是有兩個(gè)確定的工作狀態(tài)（兩個(gè)工作位置）并且總共有五個(gè)通氣口。同理如果有三個(gè)確定的工作狀態(tài)，并且有五個(gè)通氣口，那么就是三位五通閥。圖所示為單電控二位三通電磁閥的工作原理圖。它只有一個(gè)電磁鐵。中圖為常態(tài)情況，即激勵(lì)線圈不通電，此時(shí)閥在復(fù)位彈簧的作用下處于左端位置。其通路狀態(tài)為A與T相通，A口排氣。當(dāng)通電時(shí)，電磁鐵1推動(dòng)閥芯向右移動(dòng)，氣路換向，其通路

15、為P與A相通，A口進(jìn)氣所示。右圖為其圖形符號(hào)。 a)工作原理圖b)實(shí)物圖圖3-4 單電控二位三通閥（2）雙電控二位五通閥圖為雙電控二位五通閥的工作原理圖。它有兩個(gè)電磁鐵，當(dāng)右線圈通電、左線圈斷電時(shí)，閥芯被推向右端，其通路狀態(tài)是P與A、B與T2相通，A口進(jìn)氣、B口排氣。當(dāng)右線圈斷電時(shí)，閥芯仍處于原有狀態(tài)，即具有記憶性。當(dāng)電磁左線圈通電、右斷電時(shí)，閥芯被推向左端，其通路狀態(tài)是P與B、A與T1相通，B口進(jìn)氣、A口排氣。若電磁線圈斷電，氣流通路仍保持原狀態(tài)。a)工作原理圖b)實(shí)物圖圖3-5 雙電控二位五通閥單元4、電子氣動(dòng)操作訓(xùn)練1（3學(xué)時(shí)）用按鈕和接觸器控制電動(dòng)機(jī)單向點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)工作電路的安裝1.訓(xùn)練

16、目的a) 通過一個(gè)由按鈕和接觸器組成的電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)電路的設(shè)計(jì)，掌握繼電器接觸器控制電路的基本設(shè)計(jì)方法；b) 學(xué)會(huì)安裝按鈕和接觸器控制的電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路，了解自鎖觸點(diǎn)的概念；c) 訓(xùn)練電控系統(tǒng)安裝和接線基本技能；d) 繼電器接觸器控制電路常見故障的分析排除。2.工具器材萬用表、螺絲刀、鋼絲鉗、尖嘴鉗、電工刀、試電筆等常用電工工具一套，交流接觸器、熱繼電器、熔斷器、隔離開關(guān)、常開按鈕、常閉按鈕、電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)線等若干。3.訓(xùn)練步驟a) 根據(jù)所給元器件設(shè)計(jì)一個(gè)用按鈕和接觸器控制的電動(dòng)機(jī)單向點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行控制電路。b) 清理并檢測(cè)所需元器件，將元器件型號(hào)、規(guī)格、質(zhì)量檢查情況記入實(shí)訓(xùn)報(bào)告中。c) 在事先準(zhǔn)

17、備的配電板上，參照設(shè)計(jì)圖紙布置元件，然后接好線路，畫出元器件安裝布置圖。d) 在已安裝完工經(jīng)檢查合格的電路上，通電運(yùn)行，如有故障，需仔細(xì)觀察故障現(xiàn)象，并將故障現(xiàn)象及排除方法記入實(shí)訓(xùn)報(bào)告中。e) 在點(diǎn)動(dòng)控制電路基礎(chǔ)上加入自鎖觸點(diǎn)，設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作的電路。f) 連接自鎖觸點(diǎn)，經(jīng)檢查合格后，通電運(yùn)行，觀察自鎖觸點(diǎn)的作用。g) 完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告。單元4、電子氣動(dòng)操作訓(xùn)練2（2學(xué)時(shí)）三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的安裝1.訓(xùn)練目的a) 學(xué)會(huì)安裝相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路控制電路；b) 訓(xùn)練電路元器件在配電板上的布局和接線；c) 了解互鎖觸點(diǎn)的概念；d) 繼電器接觸器控制電路常見故障的分析排除。2.工具器材萬

18、用表、螺絲刀、鋼絲鉗、尖嘴鉗、電工刀、試電筆等常用電工工具一套，常開按鈕、常閉按鈕、接觸器、熱繼電器、熔斷器、隔離開關(guān)、電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)線等若干。3.訓(xùn)練步驟a) 在訓(xùn)練一的基礎(chǔ)上按照實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書所示繼接控制電路，清理并檢測(cè)所需元器件，并將元器件型號(hào)、規(guī)格、質(zhì)量情況記入表中。b) 清理并檢測(cè)所需元器件，將元器件型號(hào)、規(guī)格、質(zhì)量檢查情況記入實(shí)訓(xùn)報(bào)告中。c) 在事先準(zhǔn)備的配電板上，參照設(shè)計(jì)圖紙布置元件，然后接好線路，畫出元器件安裝布置圖。d) 在已安裝完工經(jīng)檢查合格的電路上，通電運(yùn)行，如有故障，需仔細(xì)觀察故障現(xiàn)象，并將故障現(xiàn)象及排除方法記入實(shí)訓(xùn)報(bào)告中。e) 完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告。單元4、電子氣動(dòng)操作訓(xùn)練3（3學(xué)時(shí)）用按鈕和中間繼電器控制氣缸伸縮工作電路的安裝1.訓(xùn)練目的a) 通過一個(gè)由按鈕和中間繼電器及電磁閥組成的氣缸伸縮控制電路的設(shè)計(jì)，掌握氣動(dòng)控制電路的基本設(shè)計(jì)方法；b) 學(xué)會(huì)安裝氣動(dòng)控制電路，了解電磁閥的概念；c) 了解中間繼電器的使用方法和作用。2.工具器材萬用表、螺絲刀、鋼絲鉗、尖嘴鉗、電工刀、試電筆等常用電工工具一套，中間繼電器、24V開關(guān)電源、空氣壓縮機(jī)、常開按鈕、常閉按鈕、氣缸、導(dǎo)線等若干。3.訓(xùn)練步驟a) 根據(jù)所給元器件設(shè)計(jì)一個(gè)用按鈕和中間繼電器及電磁閥組成控制電路。b) 清理并檢測(cè)所需元器件，將元器件型號(hào)、規(guī)格、質(zhì)量檢查情況記入實(shí)訓(xùn)報(bào)告