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文檔簡介

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

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