提升料車電機(jī)拖動系統(tǒng)設(shè)計范本

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)