提升料車電機拖動系統(tǒng)設計范本

1、電機與拖動課程設計說明書提升料車電機拖動系統(tǒng)設計學生姓名學生學號學院名稱專業(yè)名稱指導教師2017年1月11日摘要該系統(tǒng)由電動機提供原動力，經(jīng)減速器減速拖動鋼絲繩來提升或下放料車。料車到達最高點和最低點是由行程開關自動關斷。當提升料車時，按下提升按鈕，電動機開始運轉，帶動傳動裝置運轉，通過減速器將電動機的高轉速降為低轉速，再通過皮帶傳遞給鋼絲繩輪，然后鋼絲繩輪開始轉動，再通過定滑輪將料車提升，當料車到達頂部時，觸碰到行程開關，電動機停止運轉，料車停止上升。當卸料完成后，按下放按鈕，電動機反轉，原理跟上升時相同，到達地面時，觸碰到行程開關，電動機停止轉動，料車停止下放。關鍵詞 電動機；拖動；傳動裝

2、置；減速器；升降運動系統(tǒng)目 錄1設計題目及要求11.1設計題目11.2設計要求11.3設計思路12系統(tǒng)結構及工作原理的分析22.1系統(tǒng)結構組成分析22.2系統(tǒng)工作原理概述23電動機的選擇33.1類型的選擇33.2 提升系統(tǒng)的負載功率33.3確定電動機轉速43.4確定電動機型號44電動機的校驗54.1發(fā)熱校驗54.2檢驗過載能力54.3校驗起動能力65電動機的使用與維護75.1試機前的檢查85.2空載試運行85.3運行中的維護86減速器的選擇96.1總傳動比的計算96.2分配各級傳動比97系統(tǒng)原理電路圖及運行分析107.1系統(tǒng)原理電路圖107.2運行分析118總結12參考文獻131 設計題目及要

3、求1.1設計題目拖動對象為一料車提升系統(tǒng)。料車在軌道下部裝料，裝完料后提升至上部料倉卸載。裝料時間為3分鐘，卸載時間不計，提升及下放速度最大值不超過0.4米/秒，料倉距軌道底部15米，料車自重40公斤，每次裝料100公斤，企業(yè)每天分三班工作，每班提升25次，提升為接班后即開始至提升25次結束。系統(tǒng)提升使用鋼絲繩，鋼絲繩輪的直徑為0.4米。工作現(xiàn)場只有三相四線制380v交流電源，電網(wǎng)最大電壓波動5%，通風良好，環(huán)境干燥，現(xiàn)場無防爆要求。1,2設計要求1）要求電機拖動系統(tǒng)能夠可靠工作，電機溫升在允許范圍內。2）設三個手動操作按鈕控制電機運轉，即提升、下放、停止。3）系統(tǒng)應能實現(xiàn)在提升到軌道頂部和下

4、放到底部時自動停止。1.3設計思路為簡化設計，提升系統(tǒng)鋼絲繩重量及摩擦阻力均可不計。并且滑輪等傳送比為100%。設計時要先算出負載轉矩，可根據(jù)提升速度、電機速度選擇減速機。選擇電機時要先確定電機類型，確定電機容量，然后還要考慮是否需要校驗起動轉矩、電機溫升等。電氣控制系統(tǒng)要設計為能夠實現(xiàn)自鎖功能。對料車提升到軌道頂部和下放到底部時自動停止問題，建議選擇行程開關，通過行程開關的常開或常閉觸點來設計控制電路。2 系統(tǒng)結構及工作原理的分析2.1系統(tǒng)結構組成分析如圖2-1-1所示，此系統(tǒng)的主要是由電動機、減速器、鋼絲繩輪、鋼絲繩、兩組定滑輪等組成。圖2-1-1 料車提升系統(tǒng)2.2系統(tǒng)工作原理概述該系統(tǒng)

5、由電動機提供原動力，經(jīng)減速器減速拖動鋼絲繩來提升或下放料車。料車到達最高點和最低點是由行程開關自動關斷。當提升料車時，按下提升按鈕，電動機開始運轉，帶動傳動裝置運轉，通過減速器將電動機的高轉速降為低轉速，再通過皮帶傳遞給鋼絲繩輪，然后鋼絲繩輪開始轉動，再通過定滑輪將料車提升，當料車到達頂部時，觸碰到行程開關，電動機停止運轉，料車停止上升。當卸料完成后，按下放按鈕，電動機反轉，原理跟上升時相同，到達地面時，觸碰到行程開關，電動機停止轉動，料車停止下放。3 電動機的選擇3.1類型的選擇選擇哪種類型的電動機，一方面要根據(jù)生產(chǎn)機械對電動機的機械特性、起動性能、調速性能、制動方法和過載能力等方面的要求，

6、對各種類型的電動機進行分析比較；另一方面在滿足上述要求的前提下，還要從節(jié)省初期投資，減少運行費用等經(jīng)濟方面進行綜合分析，最后將電動機的類型確定下來。在對起動、調速等性能沒有特殊要求的情況下，優(yōu)先選用三相籠型異步電動機。根據(jù)工作要求選用Y系列封閉扇冷式三相異步電動機，電源電壓380V。三相異步電動機具有結構簡單，工作可靠，高效節(jié)能，價格低廉，維護方便，啟動性能好等優(yōu)點。3.2 提升系統(tǒng)的負載功率由于此提升系統(tǒng)是雙向周期運動，而且兩次運動的負載是不同的，（料車自重40公斤，每次裝料100公斤，提升及下放速度最大值不超過0.4米/秒）所以得求周期變動負載：上升時的負載功率：=0.56kW；下降時的負

7、載功率： =0.16kW；求出平均功率： = = =0.36kW預選電動機額定功率： =（1.11.6） =0.3960.576kW上式中系數(shù)（1.11.6）是考慮在負載變動引起的瞬態(tài)過程中，電流對發(fā)熱的影響。因為電機的銅損耗與電流的平方成正比，其影響應予以考慮。負載變動大，該系數(shù)要選大些。所以電機的額定功率為：=1.6 =0.576kW3.3確定電動機轉速 計算鋼絲繩輪工作轉速由推薦的傳動比合理范圍，V帶輪的傳動比范圍：24，二級圓柱齒輪減速器的傳動比一般范圍：840，則總傳動比的范圍為，,故電機的可選轉速為：r/min3.4確定電動機型號根據(jù)以上計算在這個范圍內電動機的同步轉速有500r/

8、min，600 r/min，750 r/min，1000 r/min，1500 r/min，3000 r/min綜合考慮電動機和傳動裝置的情況，同時也要降低電動機的重量和成本，最終可確定同步轉速為1500 r/min ，根據(jù)所需的額定功率及同步轉速確定電動機的型號為Y80M2-4，滿載轉速1390 r/min。 其主要參數(shù)：額定功率： 0.75kW； 額定電流： 2A； 滿載轉速： 1390 r/min； 效率： 74.5%； 功率因數(shù)COS： 0.76； 堵轉轉矩/額定轉矩：2.3； 堵轉電流/額定電流：6.0； 最大轉矩/額定轉矩：2.3； 重量： 18kg4 電動機的校驗4.1發(fā)熱校驗首

9、先是進行發(fā)熱校驗，檢查電動機溫升是否會超過其額定溫升。由于本系統(tǒng)所用的電動機 和R不變， ，而且轉速n基本不變，故可以選用等效功率法。由于n不變，負載功率與負載轉矩成正比，這時的等效負載功率為： =0.411kW又=0.576kW ，故發(fā)熱校驗合格。4.2檢驗過載能力由于此系統(tǒng)的負載是變化的，所以得求出最大負載時的負載轉矩，由題目可知，當上升時負載最大，所以所要求的負載轉矩為： 由于剛上升時不可能達到滿載轉速， 故取n=800r/min =6.68 又 而 =3.96 因為 ,所以過載能力校驗合格。4.3校驗起動能力校驗啟動能力就是要求所選電動機的起動轉矩 大于啟動時的負載轉矩的（1.11.2

10、）倍，即。而且還要考慮起動電流 是否會超過要求，但如果采用直接起動，起動電流的影響可不考慮。 由題知： 起動轉矩： 由題知：起動轉矩也就是上升時的轉矩即： =6.68由于>= 6.68=因為此系統(tǒng)的所用的電動機額定功率為0.75kw，遠小于7.5kw，所以可以采用直接起動，因此不用考慮起動電流的影響。所以起動能力校驗合格。5 電動機的使用與維護電動機由定子架、繞組及絕緣材料、轉子、兩端妯承及端蓋等組成，比較簡單。電動機故障的原因有：電源斷相、電壓或頻率不對；繞組短路、斷路、接地；妯承運轉不良；內、外部臟，散熱不好（外部涂油漆太厚也是散熱不好的原因），和自帶冷卻風扇壞，通風不暢；與機械裝備

11、不良；長期高負荷運行；環(huán)境溫度高等等。只要堅持認真看、聽、摸、測、做，絕大多數(shù)故障都可釉預防和避免， 1) 看：每天巡查時看電動機工作電流的大小和變化，看周圍有沒有漏水、滴水，會引起電動機絕緣低擊穿而燒壞。還要看電動機外圍是否有影響其通風散熱環(huán)境的物件？看風扇端蓋、扇葉和電動機外部是否過臟需要清潔？要確保其冷卻散熱效果。無論誰發(fā)現(xiàn)問題，都應及時處理。2) 聽：認真細聽電動機的運行聲音是否異常，因機房噪音較大，可借助于螺絲刀或聽棒等輔助工具，貼近電動機兩端聽，如果經(jīng)常聽，不但能發(fā)現(xiàn)電動機及其拖動設備的不良振動，連內部妯承油的多少都能判斷，從而及時作出添加妯承油，或更換新妯承等相應的措施處理，避免

12、電動機妯承缺油干磨而堵轉、走外圓、掃膛燒壞。 3) 摸:用手背探模電動機周圍的溫度。在軸承狀況較好情況下一般兩端的溫度都會低于中間繞組段的溫度。如果兩端妯承處溫度較高，就要結合所測的妯承聲音情況檢查妯承。如果電動機總體溫度偏高，就要結合工作電流檢查電動機的負載、裝備和通風等情況進行相應處理。4) 測：在電動機停止運行時，要定期（每月）用絕緣表測量其各相對地或相間絕緣電阻，并與上月測試結果相比較，以便及時發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，發(fā)現(xiàn)不良時用烘潮燈烘烤以提高絕緣，避免因絕緣太低（推薦值>1兆歐）擊穿繞組燒壞電動機。設有烘潮電加熱的電動機除非特殊情況，不要隨意關掉加熱開關。在潮濕天氣和冬季時要特別注意電

13、動機的防水、防潮和烘干。對露天及潮濕場所的電動機要特別注意水密，對懷疑嚴重受潮或濺過水的電動機，使用前更應認真檢查。如果發(fā)現(xiàn)電動機浸泡水，只要將電動機解體后抽出轉子，并用壓縮空氣吹干后，再用烤燈從電動機定子內兩端烘烤，直止電動機絕緣升至正常5) 做：不但要對檢查中發(fā)現(xiàn)的問題及時采取補救措施，還要按保養(yǎng)周期（每月）對電動機進行螺絲、接線緊固，拆解檢查、清潔保養(yǎng)等。如電動機端蓋4個固定螺絲全部松脫，會造成掃膛運轉燒壞；電動機接線螺栓松動虛接造成缺相燒壞；電動機風扇葉脫落抵住機體造成堵轉而燒壞；電動機妯承潤滑不良、運行溫度高，而未及時補充潤滑油或更換妯承造成電動機燒壞；電動機因天氣潮濕絕緣電阻下降，

14、不及時烘烤提高絕緣造成擊穿；工段內電動機燒壞是因為沒有及時檢查、緊固所致；還是因為雖已發(fā)現(xiàn)問題，但沒做維護保養(yǎng)補救所致。無論是不看不做，還是只看不做，最終都會造成故障或事故。5.1試機前的檢查電動機在安裝完畢后，在試運行前需進行下述檢查，為正式運行做好準備。1) 檢查底座安裝是否牢固。2) 檢查軸承的潤滑情況。3) 檢查電動機銘牌上標示的電壓與電源是否相符，繞線連接是否正確。4) 檢查電動機是否干凈清潔，通風孔通風是否順暢。檢查絕緣電阻是否符合要求。5) 三相繞線型異步電動機和三相同步電動機還要檢查滑環(huán)與電刷是否完好。6) 檢查啟動和控制設備以及傳動機構的完好情況。5.2空載試運行電動機在正式

15、運行前，最好先進行空載試運行，通過空載試運行進行下述檢查。1) 判斷電動機的轉向是否正確。2) 電動機的聲音是否正常，有無過大的“嗡嗡”聲與尖叫聲。3) 有無絕緣和潤滑油等引起的異味。4) 電動機有無振動，轉子轉動是否平穩(wěn)。5) 電動機軸承的潤滑是否良好，聲音是否正常。5.3運行中的維護對運行中的電動機主要從溫度、電壓、電流、聲音、氣味和振動等方面進行監(jiān)視。1) 監(jiān)視電動機的溫度。2) 監(jiān)視電源電壓的撥動。 三相電源電壓應該平衡。電壓的撥動不應超過額定電壓的5%。3) 監(jiān)視電動機的電流4) 監(jiān)聽電動機的振動情況。5) 監(jiān)視電動機是否有不正常的氣味。6) 三相繞線型異步電動機和三相同步電動機還要

16、注意滑環(huán)和電刷的工作情況。7) 建立健全的維護保養(yǎng)記錄和制度，計劃的進行定期的檢查和維修。6 減速器的選擇6.1總傳動比的計算 已知電動機的滿載轉速為1390r/min，鋼絲繩輪的工作轉速19.11r/min。所以總傳動比為=1390/19.11=72.74。6.2分配各級傳動比 根據(jù)機械設計指導書，取V帶的傳動比，則減速器的傳動比i為i=取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比則低速級的傳動比為7 系統(tǒng)原理電路圖及運行分析7.1系統(tǒng)原理電路圖此料車提升系統(tǒng)的原理圖與電動機正反轉原理圖相似，如圖7-1-1所示。SB1SB2 圖7-1-1 系統(tǒng)原理電路圖相關元件說明：QS 刀開關 KM1 正轉用接觸器

17、 KM2 反轉用接觸器 FU 主電路熔斷器 FR 熱繼電器 M 三相異步電動機 SB1 正轉按鈕 SB2 反轉按鈕 SB3 停止按鈕 SQ1-1 上升行程開關 SQ2-1 下降行程開關7.2運行分析首先閉合QS，由于在左支路中SB2為常閉開關，所以剛開始時左支路SB2閉合，右支路SB2斷開，閉合SB1，左支路導通，KM1帶電，線圈閉合，此時的SB1已經(jīng)斷開，可是KM1已經(jīng)閉合，啟動了自保功能，左支路依然導通，電動機正轉，料車上升，上升到頂部時，觸碰到行程開關SQ1-1，導致左支路斷開，KM1不帶電，線圈斷開，電動機停止運轉。再閉合SB2，右支路導通，KM2帶電，線圈閉合，同理電路啟動自保功能，

18、電動機反轉，料車下放。如果想系統(tǒng)停止工作，按下停止按鈕SB3。由于此電路圖的設計是正反轉互鎖，所以不會存在正轉的同時也要反轉，即左右支路不會同時導通。8 總結電機與拖動課程設計是本課程學習的一個重要環(huán)節(jié)，通過接近兩周的課程設計使我從各個方面都得到了訓練，對電機系統(tǒng)的各個零部件有機的結合在一起有了更深刻的認識。通過這次課程設計，發(fā)現(xiàn)自己理論知識學得不牢固，大學學過的許多專業(yè)知識，自己沒有系統(tǒng)的整理和消化，很多簡單的知識點要重新看書才能回憶得起來，這樣很嚴重的拖慢了自己的設計速度和影響自己課程設計的質量，在邊計算邊畫圖邊改正的過程中發(fā)現(xiàn)自己走了很多的彎路。在設計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應用電機與拖動這門課程及其他課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力。通過這次設計，我想會對我以后獨立設計打下一個良好的基礎，在以后的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結構更緊湊、傳動更穩(wěn)定、更精確的設