205t橋式起重機(jī)控制線路設(shè)計(jì)

1、摘要20/5t橋式起重機(jī)是一種用來(lái)吊起或放下重物并使重物在水平距離內(nèi)水平移動(dòng)的 起重設(shè)備。主要由橋架.，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備組成。起重機(jī)廣泛用于工礦企業(yè)，車站，港口，倉(cāng)庫(kù)和建筑工地等場(chǎng)合，是完成各種繁重吊運(yùn)任務(wù)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化的重要設(shè)備之一。本課題所設(shè)計(jì)的控制電路分為電源電路，副鉤，小車。大車，電動(dòng)機(jī)的主電路，保護(hù)電路和主鉤電動(dòng)機(jī)電路。本文簡(jiǎn)要地介紹了起重機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)、發(fā)展?fàn)顩r等，并參照起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB3811-83)及起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)及其零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，從方案論證到具體設(shè)計(jì)計(jì)算，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)在整體設(shè)計(jì)中的

2、作用，從而提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了工作效率親，由于某些原因，沒(méi)有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻(xiàn)及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要的朋友，請(qǐng)聯(lián)系我的叩扣:，數(shù)萬(wàn)篇現(xiàn)成設(shè)計(jì)及另有的高端團(tuán)隊(duì)絕對(duì)可滿足您的需要。ABSTRACT With fast developments of the modern technology, the expansion of industrial production and the growth of the automatic level, application

3、s of the carnes in the modern manufacture has been more and more extensive, the effect has been bigger and bigger. Higher and higher requirement has been caused. Especially, with the broad application of computer technology and the appearance of the advanced design method of a lot of interdiscipline

4、, which urge the technology of the carne into a brand-new seedtime. This carne is a kind of 250/50/10t bridge carnes for hydropower station, builded in the workshop of Fengman hydropower station for the extend project. It is used to install, examine and repair of sets of water-turbine generator. Thi

5、s paper focuses on design of hoisting mechanism of the carne, including the main and assistant hoisting mechanism with electromotors, reducers, brake staffs, drum devices and pulley gears. The carne is required to be stables, high accuracy, safety, reliability and advanced technology. This text brie

6、fly introduce the carnes capability, structure, the actuality of development, and so on, referring to “Design criterion of carne” (GB3811-83) and design and calculate of the hoisting mechanism and its accessory in “Design handbook of carne”. From scheme demonstrating to designing and calculating, it

7、 takes full advantage of the computer in the whole design to raise the quality of the design, cut the cycle of the design, improve the work efficiency.目錄摘要1ABSTRACT第一章20/5t橋式起重機(jī)常用電器，電機(jī)及選用1.1 常用低壓電器1.2 熔斷器1.3 刀開關(guān)1.4 20/5t橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要輔件選用1.5 20/5t橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)容量選用1.6 20/5t橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻器容量選用1.7 電阻器和頻

8、敏變阻器1.8 電磁鐵第二章 凸輪控制器，變頻器2.1 凸輪控制器2.2 變頻器第三章20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路3.1 橋式起重機(jī)的電氣控制要求3.2 副鉤凸輪控制器控制電路3.3保護(hù)電路結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)1.1 常用低壓電器1.1.1 低壓電器的分類電器是指用于接通和斷開電路或?qū)﹄娐泛碗姎庠O(shè)備進(jìn)行保護(hù)，控制和調(diào)節(jié)的電工器件。在電力輸配電系統(tǒng)和電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電器的應(yīng)用極為廣泛。1.1.2 低壓配電電器和低壓控制電器低壓配電電器用于低壓配電系統(tǒng)中，對(duì)電器及用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和通斷，轉(zhuǎn)換電源和負(fù)載。工作可靠，在系統(tǒng)發(fā)生異常情況下動(dòng)作準(zhǔn)確，并有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。如：熔斷器，刀開關(guān)，

9、低壓斷路器等。低壓控制電器用于低壓電力傳動(dòng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)和用電設(shè)備中，使其達(dá)到預(yù)期的工作狀態(tài)。它體積小，重量輕，工作可靠。如：按鈕，行程開關(guān)，接觸器，繼電器等。低壓電器的額定電壓在工廠電氣控制中，采用三相四線制供電，動(dòng)力線路電壓為380V，照明線路電壓為220V。1.2 熔斷器低壓熔斷器是低壓供配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中最常用的安全保護(hù)電器。主要用于短路保護(hù)，有時(shí)也可用于過(guò)載保護(hù)。其主體是用低熔點(diǎn)的金屬絲或金屬薄片制成的溶體，串聯(lián)在被保護(hù)電路中。在正常情況下，溶體相當(dāng)于一根導(dǎo)線，當(dāng)電路短路或過(guò)載時(shí)，電流很大，熔體因過(guò)熱而熔化，從而切斷電路，起到保護(hù)作用。1.2.1熔斷器的技術(shù)參數(shù)低壓熔斷器的主要技術(shù)

10、參數(shù)有額定電壓，熔斷器額定電流，熔體額定電流。. 熔斷器的額定電壓是熔斷器長(zhǎng)期正常工作能承受的最大電壓。 熔斷器額定電流是指熔斷器（絕緣底座）允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流。查常用低壓熔斷器主要技術(shù)參數(shù)表可知：一個(gè)額定電流等級(jí)的熔斷器可以選配若干個(gè)額定電流等級(jí)的熔體。 熔體額定電流是指熔體長(zhǎng)期正常工作并不熔斷的電流，熔體額定電流不能大于熔斷器的額定電流。1.2.2 熔斷器的選用 選用低壓熔斷器時(shí)一般考慮熔斷器的額定電壓，熔斷器的額定電流和熔體額定電流三項(xiàng)參數(shù)。低壓熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于電路的工作電壓。低壓熔斷器的額定電流應(yīng)不小于所裝熔體的額定電流。熔體額定電流選用：1. 電爐和照明等電阻性負(fù)載熔體額定電

11、流IBN不小于電路的工作電流IN，即IBNIN.2. 配電電路 為防止越級(jí)動(dòng)作而擴(kuò)大停電范圍,后一級(jí) (近電源) 熔體的額定電流比前一級(jí)熔體的額定電流至少要大一個(gè)等級(jí),同時(shí),必需要校核熔斷器的極限分?jǐn)嗄芰?3. 電動(dòng)機(jī) 1對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī),熔體的額定電流應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5-2.5倍,即IBN（1.5-2.5）IN. 2對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī),熔體的額定電流應(yīng)不小于最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流INmax的1.5-2.5倍,加上同時(shí)使用的其它電動(dòng)機(jī)額定電流之和IN,即IBN（1.5-2.5）INmaxIN. 3輕載起動(dòng)或起動(dòng)時(shí)間短時(shí),系數(shù)可取小些;重載起動(dòng)或起重時(shí)間長(zhǎng)時(shí),系數(shù)可取大些. 4因電動(dòng)機(jī)的起

12、動(dòng)電流很大,熔體的額定電流應(yīng)保證熔斷器不會(huì)因電動(dòng)機(jī)起動(dòng)而熔斷,熔斷器一般用于短路保護(hù).1.3 刀開關(guān)刀開關(guān)是低壓供配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中最常用的配電電器.常用于電源隔離,也可用于不頻繁地接通和斷開小電流配電電路或直接控制小容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止,是一種手動(dòng)操作電器.1.3.1 刀開關(guān)的技術(shù)參數(shù) 刀開關(guān)的技術(shù)參數(shù)主要有額定電壓,額定電流和分?jǐn)嗄芰?， 刀開關(guān)的額定電壓是刀開關(guān)長(zhǎng)期正常工作能承受的最大電壓.刀開關(guān)的額定電流是刀開關(guān)在合閘位置上允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大工作電流.刀開關(guān)的分?jǐn)嗄芰κ堑堕_關(guān)在額定電壓下能可靠分?jǐn)嗟淖畲箅娏?1.3.2 刀開關(guān)的選用刀開關(guān)的選用一般考慮刀開關(guān)的額定電壓,額定電流等.

13、刀開關(guān)的額定電壓應(yīng)不小于電路實(shí)際工作的最高電壓.刀開關(guān)的額定電流 1當(dāng)用作隔離開關(guān)或控制一般照明，電熱等電阻性負(fù)載時(shí)，其額定電流應(yīng)等于或稍高于負(fù)載的額定電流。 2當(dāng)用于電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制時(shí)，瓷底膠蓋閘刀開關(guān)只能控制容量小于5.5KW的電動(dòng)機(jī)，其額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。組合開關(guān)的額定電流應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)額定電流的2-3倍。1.4 20/5t橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要輔件選用起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要輔件包括斷路器，接觸器，交電流電抗器，制動(dòng)電阻器等。為避開變頻器投人時(shí)直流回路電容器的峰值，變頻器配制的斷路器容量為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.3-1.4倍，整定值為斷路器額定值的3-4倍。接觸器在變頻器主

14、回路中僅在變頻器輔助器件或控制回路故障時(shí)起斷開主回路的作用，一般不作回路開斷器件用，故可按電動(dòng)機(jī)額定電流選用接觸器容量，無(wú)須按開斷次數(shù)考核其壽命。為抑制變頻器造成的高峰值電流，在變頻器的輸入端加接交流電抗器。同時(shí)，交流電抗器的進(jìn)入端還可以起到降低電動(dòng)機(jī)的噪聲，改善起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)改善功率因數(shù)的作用。交流電抗器容量按電動(dòng)機(jī)容量配置，計(jì)算公式如下： L（2%-5%）U2TfI式中 L電抗器容量（H） U額定電壓（V） I電動(dòng)機(jī)額定電流（A），電抗電流值為電動(dòng)機(jī)額定電流值的1.1-1.2倍。 f最大周次數(shù)（HZ）（2%-5%）U的選擇根據(jù)速比要求定，速比愈大百分比愈大。 制動(dòng)電阻借助制動(dòng)單元

15、消耗電動(dòng)機(jī)發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)下從動(dòng)能轉(zhuǎn)換來(lái)的能量。計(jì)算公式如下： RBOUC1.047（TB0.2TM）n.式中： UC直流回路電壓（V） TB制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（N.m ） TM電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（N.m ） n電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（rmin）在制動(dòng)晶體管和制動(dòng)電阻構(gòu)成的能耗回路中沉區(qū)最大電流受晶體管許用電流IC的阻此處省略NNNNNNNNNNNN字1.7 電阻器和頻敏變阻器 電阻器是電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，制動(dòng)，和調(diào)速控制的重要附件。 電阻器選用的一般原則：1 根據(jù)控制要求選擇電阻器系列2 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電流選擇電阻器的型號(hào)頻敏變阻器是一種利用鐵磁材料的損耗歲頻率變化來(lái)自動(dòng)改變等效阻值的低壓電器。頻敏變阻器能使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑起

16、動(dòng)，主要用于繞線轉(zhuǎn)子回路作為起動(dòng)電阻，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)無(wú)級(jí)起動(dòng)。頻敏變阻器選用的一般原則：1 根據(jù)電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械的起動(dòng)負(fù)載特性和操作頻繁程度，選擇頻敏變阻器。2 按電動(dòng)機(jī)功率的大小選擇頻敏變阻器。 1.8 電磁鐵電磁鐵是利用電磁吸力來(lái)吸鋼鐵零件，操縱，牽引機(jī)械裝置以完成預(yù)期的動(dòng)作的低壓電器。電磁鐵選用的一般原則：1 根據(jù)機(jī)械負(fù)載的要求選擇電磁鐵的種類和機(jī)構(gòu)形式。2 根據(jù)控制系統(tǒng)電壓選擇電磁鐵線圈電壓。3 電磁鐵的功率應(yīng)不小于制動(dòng)或牽引功率。2.1 凸輪控制器凸輪控制器是一種利用凸輪來(lái)操作動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作的控制電器。主要用于容量小于30KW的中小型繞線或轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的控制電路中，控制電動(dòng)機(jī)的

17、起動(dòng)，停止，調(diào)速，反轉(zhuǎn)和制動(dòng)，廣泛用于橋式起重機(jī)。凸輪控制器主要由手柄，觸點(diǎn)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)軸，凸輪和外殼組成。如圖：2.2 變頻器在起重機(jī)中的應(yīng)用變頻控制技術(shù)，PLC控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為橋式起重機(jī)變頻控制應(yīng)用提供了有利的條件，PLC控制的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。PLC控制的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖所示： PLC控制的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖PLC控制的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系起動(dòng)，制動(dòng)快速，起動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)，運(yùn)行平穩(wěn)，可靠，操作簡(jiǎn)單靈活，生產(chǎn)效率高，系統(tǒng)維護(hù)方便，安全性高。 拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩日立J300系列變頻器具有無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)，當(dāng)變頻器有0.5Hz輸出時(shí)即有150%以上的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，

18、保證懸空起動(dòng)及低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電機(jī)力矩，并可在10：1的速度范圍內(nèi)（6-60Hz/5-50Hz）以100%轉(zhuǎn)矩連續(xù)運(yùn)行。速度調(diào)速偏差小于1%。并利用一個(gè)高速微處理器和裝備DSP來(lái)提高響應(yīng)速度，在提升設(shè)備中對(duì)防止“滑落”很有效果，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間約0.1秒便可達(dá)到100%的轉(zhuǎn)矩。能耗制動(dòng)單元“橋抓”在操作抓斗下落時(shí)，變頻器將受到較高電勢(shì)的能量釋放過(guò)程，為保證變頻器不過(guò)壓跳閘不被擊壞，增設(shè)能耗制動(dòng)單元來(lái)保證變頻器的正常工作。進(jìn)行制動(dòng)時(shí)放電電阻與電機(jī)內(nèi)部的有功損耗部分結(jié)合成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，大約為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的20%。制動(dòng)電阻的計(jì)算如下；RBO=UC2/0.1047(TB-0.2Tm)n1 (1)式中：UC直流回路

19、電壓；TB制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；Tm電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；n1開始減速時(shí)的速度；由制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻構(gòu)成的放電回路中，其最大電流受制動(dòng)單元的最大允許電流IC的限制。制動(dòng)電阻的最小允許值Rmin為：Rmin= UC/IC （2）因此，制動(dòng)電阻應(yīng)滿足以下選擇范圍Rmin RB RBO 制動(dòng)電阻所需功率PBO（KW）計(jì)算如下：PBO=0.1047(TB-0.2Tm)（n1 n2）*10-3/2 功能參數(shù)變頻器調(diào)式投用時(shí)，功能參數(shù)的設(shè)置，直接關(guān)系到變頻器與設(shè)備運(yùn)行工況是否配合恰當(dāng)?shù)闹匾h(huán)節(jié)。比如F2輸出額定頻率的設(shè)定，F(xiàn)6加速時(shí)間的設(shè)定，F(xiàn)7減速時(shí)間的設(shè)定，A0轉(zhuǎn)矩控制方式的設(shè)定等等。特別是電機(jī)參數(shù)的測(cè)定，均需通過(guò)“橋

20、抓”使用過(guò)程中結(jié)合設(shè)備運(yùn)行情況不斷摸索修正。否則，由于某參數(shù)設(shè)置不合理，也可能使變頻器工作不正?；蛟斐呻姍C(jī)過(guò)熱等未能預(yù)想的異常情況發(fā)生而損壞電氣設(shè)備。運(yùn)行環(huán)境由于變頻器應(yīng)用與橋抓上，工作環(huán)境差。如粉塵多，振動(dòng)大，雨天空氣潮濕等。因此，運(yùn)行中應(yīng)注意變頻器的緊固與防潮以確保變頻器的安全運(yùn)行。 3.1 橋式起重機(jī)的電氣控制要求 橋式起重機(jī)經(jīng)常帶負(fù)載起動(dòng)，需要保證有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較小的起動(dòng)電流，因此，采用轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。它的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，一般重載時(shí)，轉(zhuǎn)速可降低到額定轉(zhuǎn)速的50%-60%。工作方式為反復(fù)短時(shí)工作制，允許過(guò)載運(yùn)行。負(fù)載力矩為位能性反抗力矩，必需采用安全可靠的制動(dòng)方式。此外，必需具備必

21、要的零位，短路，過(guò)載和終端保護(hù)。3.2 凸輪控制器觸點(diǎn)分合情況，通常用觸點(diǎn)分合表表示。（注：“”表示觸點(diǎn)閉合，“0”表示觸點(diǎn)分?jǐn)啵?。副鉤凸輪控制器的控制過(guò)程如圖：副鉤上升 主接觸器KM得電，總電源接通。AC1手輪轉(zhuǎn)至向上“1”位置，AC1主觸點(diǎn)V131W，U131W閉合；AC1連鎖觸點(diǎn)AC15閉合；AC1連鎖觸點(diǎn)AC16斷開；M1全電阻電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)，低速帶動(dòng)副鉤上升。此時(shí)，制動(dòng)電磁鐵YB1線圈得電，閘瓦與閘輪分開。AC1手輪依次轉(zhuǎn)至向上“2”“5”位置，5對(duì)常開輔助觸點(diǎn)依次閉合，短接電阻1R51R1M1轉(zhuǎn)速逐漸升高到預(yù)定轉(zhuǎn)速。副鉤下降 AC1手輪轉(zhuǎn)至向下“1”位置，AC1主觸點(diǎn)V131U和U

22、131U閉合。電源相序改變，M1反轉(zhuǎn)帶動(dòng)副鉤低速下降，AC1手輪依次轉(zhuǎn)至向下“2”“5”位置，M1轉(zhuǎn)速逐漸升高。制動(dòng) AC1手輪轉(zhuǎn)至“0”位置M1失電；YB1線圈失電；M1迅速制動(dòng)停車。 副鉤帶有重載時(shí)，考慮到重力的作用，在下降負(fù)載時(shí)，應(yīng)先把手輪逐級(jí)扳到“下降”的最后一檔，然后根據(jù)速度要求逐級(jí)退回升速以免下降過(guò)快。3.3 保護(hù)電路AC15與AC16，AC25與AC26，AC35與AC36分別為M1，M2，M3的正反轉(zhuǎn)連鎖觸點(diǎn)，是電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)連鎖保護(hù)。行程開關(guān)SQ1，SQ2是小車的橫向限位保護(hù)，SQ3，SQ4是大車的縱向限位保護(hù)，SQ6是副鉤提升的限位保護(hù)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件的行程超過(guò)極限位置時(shí)，利用

23、移動(dòng)部件上的檔鐵壓下行程開關(guān)，使電動(dòng)機(jī)失電并制動(dòng)。AC17，AC37，AC27是零位連鎖觸點(diǎn)，保證所有凸輪控制處于“0”位時(shí)，主接觸器線圈才能得電，起重機(jī)才能工作。過(guò)電流繼電器KA0，KA1，KA2，KA3，KA4分別為總電源，M1，M2，M3和M4的過(guò)載和過(guò)電流保護(hù)。 結(jié)束語(yǔ) 我在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，得到許文靜老師的精心指導(dǎo)，許老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，視野雄廓，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍。置身許老師的指導(dǎo)過(guò)程中，不僅我的思想觀念煥然一新，也改善了我的思考方式，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。其嚴(yán)以律己，寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力，令我如沐春風(fēng)，倍感溫馨。一股暖意細(xì)水長(zhǎng)流，源自內(nèi)心而又沐潤(rùn)全身，微言寸語(yǔ)豈能祥訴感激之情，只好銘記心中，唯有虔誠(chéng)的祝福導(dǎo)師合家歡樂(lè)，一生平安，萬(wàn)事如意。同時(shí)，也將祝福送給每一位幫助我的師長(zhǎng)。感謝各位老師在這半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)。親，由于某些原因，沒(méi)有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻(xiàn)及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要的朋友，請(qǐng)聯(lián)系我的叩扣:，數(shù)萬(wàn)篇現(xiàn)成設(shè)計(jì)及另有的高端團(tuán)隊(duì)絕對(duì)可滿足您的需要參考文獻(xiàn)