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文檔簡介
1、電機(jī)與拖動課程設(shè)計說明書提升料車電機(jī)拖動系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師2017年1月11日摘要該系統(tǒng)由電動機(jī)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(dá)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)是由行程開關(guān)自動關(guān)斷。當(dāng)提升料車時,按下提升按鈕,電動機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn),帶動傳動裝置運(yùn)轉(zhuǎn),通過減速器將電動機(jī)的高轉(zhuǎn)速降為低轉(zhuǎn)速,再通過皮帶傳遞給鋼絲繩輪,然后鋼絲繩輪開始轉(zhuǎn)動,再通過定滑輪將料車提升,當(dāng)料車到達(dá)頂部時,觸碰到行程開關(guān),電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),料車停止上升。當(dāng)卸料完成后,按下放按鈕,電動機(jī)反轉(zhuǎn),原理跟上升時相同,到達(dá)地面時,觸碰到行程開關(guān),電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動,料車停止下放。關(guān)鍵詞 電動機(jī);拖動;傳動裝
2、置;減速器;升降運(yùn)動系統(tǒng)目 錄1設(shè)計題目及要求11.1設(shè)計題目11.2設(shè)計要求11.3設(shè)計思路12系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理的分析22.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成分析22.2系統(tǒng)工作原理概述23電動機(jī)的選擇33.1類型的選擇33.2 提升系統(tǒng)的負(fù)載功率33.3確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速43.4確定電動機(jī)型號44電動機(jī)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(jī)的使用與維護(hù)75.1試機(jī)前的檢查85.2空載試運(yùn)行85.3運(yùn)行中的維護(hù)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(yùn)行分析107.1系統(tǒng)原理電路圖107.2運(yùn)行分析118總結(jié)12參考文獻(xiàn)131 設(shè)計題目及要
3、求1.1設(shè)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(jié)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(fēng)良好,環(huán)境干燥,現(xiàn)場無防爆要求。1,2設(shè)計要求1)要求電機(jī)拖動系統(tǒng)能夠可靠工作,電機(jī)溫升在允許范圍內(nèi)。2)設(shè)三個手動操作按鈕控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),即提升、下放、停止。3)系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)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(shè)計思路為簡化設(shè)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(shè)計時要先算出負(fù)載轉(zhuǎn)矩,可根據(jù)提升速度、電機(jī)速度選擇減速機(jī)。選擇電機(jī)時要先確定電機(jī)類型,確定電機(jī)容量,然后還要考慮是否需要校驗起動轉(zhuǎn)矩、電機(jī)溫升等。電氣控制系統(tǒng)要設(shè)計為能夠?qū)崿F(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(guān),通過行程開關(guān)的常開或常閉觸點(diǎn)來設(shè)計控制電路。2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理的分析2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成分析如圖2-1-1所示,此系統(tǒng)的主要是由電動機(jī)、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(jī)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(dá)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)是由行程開關(guān)自動關(guān)斷。當(dāng)提升料車時,按下提升按鈕,電動機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn),帶動傳動裝置運(yùn)轉(zhuǎn),通過減速器將電動機(jī)的高轉(zhuǎn)速降為低轉(zhuǎn)速,再通過皮帶傳遞給鋼絲繩輪,然后鋼絲繩輪開始轉(zhuǎn)動,再通過定滑輪將料車提升,當(dāng)料車到達(dá)頂部時,觸碰到行程開關(guān),電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),料車停止上升。當(dāng)卸料完成后,按下放按鈕,電動機(jī)反轉(zhuǎn),原理跟上升時相同,到達(dá)地面時,觸碰到行程開關(guān),電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動,料車停止下放。3 電動機(jī)的選擇3.1類型的選擇選擇哪種類型的電動機(jī),一方面要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對電動機(jī)的機(jī)械特性、起動性能、調(diào)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(jī)進(jìn)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(yùn)行費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行綜合分析,最后將電動機(jī)的類型確定下來。在對起動、調(diào)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(jī)。根據(jù)工作要求選用Y系列封閉扇冷式三相異步電動機(jī),電源電壓380V。三相異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,高效節(jié)能,價格低廉,維護(hù)方便,啟動性能好等優(yōu)點(diǎn)。3.2 提升系統(tǒng)的負(fù)載功率由于此提升系統(tǒng)是雙向周期運(yùn)動,而且兩次運(yùn)動的負(fù)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(fù)載:上升時的負(fù)載功率:=0.56kW;下降時的負(fù)
7、載功率: =0.16kW;求出平均功率: = = =0.36kW預(yù)選電動機(jī)額定功率: =(1.11.6) =0.3960.576kW上式中系數(shù)(1.11.6)是考慮在負(fù)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(jī)的銅損耗與電流的平方成正比,其影響應(yīng)予以考慮。負(fù)載變動大,該系數(shù)要選大些。所以電機(jī)的額定功率為:=1.6 =0.576kW3.3確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 計算鋼絲繩輪工作轉(zhuǎn)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(jī)的可選轉(zhuǎn)速為:r/min3.4確定電動機(jī)型號根據(jù)以上計算在這個范圍內(nèi)電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)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(jī)和傳動裝置的情況,同時也要降低電動機(jī)的重量和成本,最終可確定同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min ,根據(jù)所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速確定電動機(jī)的型號為Y80M2-4,滿載轉(zhuǎn)速1390 r/min。 其主要參數(shù):額定功率: 0.75kW; 額定電流: 2A; 滿載轉(zhuǎn)速: 1390 r/min; 效率: 74.5%; 功率因數(shù)COS: 0.76; 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩:2.3; 堵轉(zhuǎn)電流/額定電流:6.0; 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩:2.3; 重量: 18kg4 電動機(jī)的校驗4.1發(fā)熱校驗首
9、先是進(jìn)行發(fā)熱校驗,檢查電動機(jī)溫升是否會超過其額定溫升。由于本系統(tǒng)所用的電動機(jī) 和R不變, ,而且轉(zhuǎn)速n基本不變,故可以選用等效功率法。由于n不變,負(fù)載功率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩成正比,這時的等效負(fù)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(fù)載是變化的,所以得求出最大負(fù)載時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,由題目可知,當(dāng)上升時負(fù)載最大,所以所要求的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為: 由于剛上升時不可能達(dá)到滿載轉(zhuǎn)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(jī)的起動轉(zhuǎn)矩 大于啟動時的負(fù)載轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩: 由題知:起動轉(zhuǎn)矩也就是上升時的轉(zhuǎn)矩即: =6.68由于>= 6.68=因為此系統(tǒng)的所用的電動機(jī)額定功率為0.75kw,遠(yuǎn)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(jī)的使用與維護(hù)電動機(jī)由定子架、繞組及絕緣材料、轉(zhuǎn)子、兩端妯承及端蓋等組成,比較簡單。電動機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)不良;內(nèi)、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(fēng)扇壞,通風(fēng)不暢;與機(jī)械裝備
11、不良;長期高負(fù)荷運(yùn)行;環(huán)境溫度高等等。只要堅持認(rèn)真看、聽、摸、測、做,絕大多數(shù)故障都可釉預(yù)防和避免, 1) 看:每天巡查時看電動機(jī)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(jī)絕緣低擊穿而燒壞。還要看電動機(jī)外圍是否有影響其通風(fēng)散熱環(huán)境的物件?看風(fēng)扇端蓋、扇葉和電動機(jī)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(yīng)及時處理。2) 聽:認(rèn)真細(xì)聽電動機(jī)的運(yùn)行聲音是否異常,因機(jī)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(jī)兩端聽,如果經(jīng)常聽,不但能發(fā)現(xiàn)電動機(jī)及其拖動設(shè)備的不良振動,連內(nèi)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(yīng)的措施處理,避免
12、電動機(jī)妯承缺油干磨而堵轉(zhuǎn)、走外圓、掃膛燒壞。 3) 摸:用手背探模電動機(jī)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(jié)合所測的妯承聲音情況檢查妯承。如果電動機(jī)總體溫度偏高,就要結(jié)合工作電流檢查電動機(jī)的負(fù)載、裝備和通風(fēng)等情況進(jìn)行相應(yīng)處理。4) 測:在電動機(jī)停止運(yùn)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(jié)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(jī)。設(shè)有烘潮電加熱的電動機(jī)除非特殊情況,不要隨意關(guān)掉加熱開關(guān)。在潮濕天氣和冬季時要特別注意電
13、動機(jī)的防水、防潮和烘干。對露天及潮濕場所的電動機(jī)要特別注意水密,對懷疑嚴(yán)重受潮或濺過水的電動機(jī),使用前更應(yīng)認(rèn)真檢查。如果發(fā)現(xiàn)電動機(jī)浸泡水,只要將電動機(jī)解體后抽出轉(zhuǎn)子,并用壓縮空氣吹干后,再用烤燈從電動機(jī)定子內(nèi)兩端烘烤,直止電動機(jī)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(bǔ)救措施,還要按保養(yǎng)周期(每月)對電動機(jī)進(jìn)行螺絲、接線緊固,拆解檢查、清潔保養(yǎng)等。如電動機(jī)端蓋4個固定螺絲全部松脫,會造成掃膛運(yùn)轉(zhuǎn)燒壞;電動機(jī)接線螺栓松動虛接造成缺相燒壞;電動機(jī)風(fēng)扇葉脫落抵住機(jī)體造成堵轉(zhuǎn)而燒壞;電動機(jī)妯承潤滑不良、運(yùn)行溫度高,而未及時補(bǔ)充潤滑油或更換妯承造成電動機(jī)燒壞;電動機(jī)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(nèi)電動機(jī)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(hù)保養(yǎng)補(bǔ)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(jī)前的檢查電動機(jī)在安裝完畢后,在試運(yùn)行前需進(jìn)行下述檢查,為正式運(yùn)行做好準(zhǔn)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(jī)銘牌上標(biāo)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(jī)是否干凈清潔,通風(fēng)孔通風(fēng)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(jī)和三相同步電動機(jī)還要檢查滑環(huán)與電刷是否完好。6) 檢查啟動和控制設(shè)備以及傳動機(jī)構(gòu)的完好情況。5.2空載試運(yùn)行電動機(jī)在正式
15、運(yùn)行前,最好先進(jìn)行空載試運(yùn)行,通過空載試運(yùn)行進(jìn)行下述檢查。1) 判斷電動機(jī)的轉(zhuǎn)向是否正確。2) 電動機(jī)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(jī)有無振動,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動是否平穩(wěn)。5) 電動機(jī)軸承的潤滑是否良好,聲音是否正常。5.3運(yùn)行中的維護(hù)對運(yùn)行中的電動機(jī)主要從溫度、電壓、電流、聲音、氣味和振動等方面進(jìn)行監(jiān)視。1) 監(jiān)視電動機(jī)的溫度。2) 監(jiān)視電源電壓的撥動。 三相電源電壓應(yīng)該平衡。電壓的撥動不應(yīng)超過額定電壓的5%。3) 監(jiān)視電動機(jī)的電流4) 監(jiān)聽電動機(jī)的振動情況。5) 監(jiān)視電動機(jī)是否有不正常的氣味。6) 三相繞線型異步電動機(jī)和三相同步電動機(jī)還要
16、注意滑環(huán)和電刷的工作情況。7) 建立健全的維護(hù)保養(yǎng)記錄和制度,計劃的進(jìn)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(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為1390r/min,鋼絲繩輪的工作轉(zhuǎn)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(jī)械設(shè)計指導(dǎo)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(yùn)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(jī)正反轉(zhuǎn)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(guān)元件說明:QS 刀開關(guān) KM1 正轉(zhuǎn)用接觸器
17、 KM2 反轉(zhuǎn)用接觸器 FU 主電路熔斷器 FR 熱繼電器 M 三相異步電動機(jī) SB1 正轉(zhuǎn)按鈕 SB2 反轉(zhuǎn)按鈕 SB3 停止按鈕 SQ1-1 上升行程開關(guān) SQ2-1 下降行程開關(guān)7.2運(yùn)行分析首先閉合QS,由于在左支路中SB2為常閉開關(guān),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(dǎo)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(dǎo)通,電動機(jī)正轉(zhuǎn),料車上升,上升到頂部時,觸碰到行程開關(guān)SQ1-1,導(dǎo)致左支路斷開,KM1不帶電,線圈斷開,電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。再閉合SB2,右支路導(dǎo)通,KM2帶電,線圈閉合,同理電路啟動自保功能,
18、電動機(jī)反轉(zhuǎn),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(shè)計是正反轉(zhuǎn)互鎖,所以不會存在正轉(zhuǎn)的同時也要反轉(zhuǎn),即左右支路不會同時導(dǎo)通。8 總結(jié)電機(jī)與拖動課程設(shè)計是本課程學(xué)習(xí)的一個重要環(huán)節(jié),通過接近兩周的課程設(shè)計使我從各個方面都得到了訓(xùn)練,對電機(jī)系統(tǒng)的各個零部件有機(jī)的結(jié)合在一起有了更深刻的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計,發(fā)現(xiàn)自己理論知識學(xué)得不牢固,大學(xué)學(xué)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(diǎn)要重新看書才能回憶得起來,這樣很嚴(yán)重的拖慢了自己的設(shè)計速度和影響自己課程設(shè)計的質(zhì)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(shè)計的過程中,培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用電機(jī)與拖動這門課程及其他課程的理論知識和生產(chǎn)實(shí)際知識解決工程實(shí)際問題的能力。通過這次設(shè)計,我想會對我以后獨(dú)立設(shè)計打下一個良好的基礎(chǔ),在以后的設(shè)計中避免很多不必要的工作,有能力設(shè)計出結(jié)構(gòu)更緊湊、傳動更穩(wěn)定、更精確的設(shè)
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