提升料车电机拖动系统设计范本解读

1、徐x a摩院电机与拖动课程设计说明书提升料车电机拖动系统设计学生姓名 学生学号 学院名称专业名称 指导教师 2017年1月11日摘要该系统由电动机提供原动力，经减速器减速拖动钢丝绳来提升或下放料车。 料车到达最 高点和最低点是由行程开关自动关断。 当提升料车时，按下提升按钮，电动机开始运转，带 动传动装置运转，通过减速器将电动机的高转速降为低转速，再通过皮带传递给钢丝绳轮， 然后钢丝绳轮开始转动，再通过定滑轮将料车提升，当料车到达顶部时，触碰到行程开关， 电动机停止运转，料车停止上升。当卸料完成后，按下放按钮，电动机反转，原理跟上升时 相同，到达地面时，触碰到行程开关，电动机停止转动，料车停止

2、下放。关键词 电动机；拖动；传动装置；减速器；升降运动系统目录1设计题目及要求 11.1设计题目 11.2设计要求 11.3设计思路 12系统结构及工作原理的分析 22.1系统结构组成分析 22.2系统工作原理概述 23电动机的选择 33.1类型的选择 33.2提升系统的负载功率 33.3确定电动机转速 43.4 确定电动机型号 44电动机的校验 54.1 发热校验 54.2检验过载能力 54.3校验起动能力 65电动机的使用与维护 75.1试机前的检查 85.2空载试运行 85.3运行中的维护 86减速器的选择 96.1总传动比的计算 96.2分配各级传动比 97系统原理电路图及运行分析 1

3、07.1系统原理电路图 107.2运行分析 118总结 12参考文献 131设计题目及要求1.1设计题目拖动对象为一料车提升系统。料车在轨道下部装料，装完料后提升至上部料仓卸载。装料时间为3分钟，卸载时间不计，提升及下放速度最大值不超过 0.4米/秒，料仓距轨道 底部15米，料车自重40公斤，每次装料100公斤，企业每天分三班工作，每班提升 25次, 提升为接班后即开始至提升25次结束。系统提升使用钢丝绳，钢丝绳轮的直径为 0.4米。 工作现场只有三相四线制380v交流电源，电网最大电压波动5%通风良好，环境干燥，现 场无防爆要求。1,2设计要求1）要求电机拖动系统能够可靠工作，电机温升在允许

4、范围内。2）设三个手动操作按钮控制电机运转，即提升、下放、停止。3）系统应能实现在提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止。1.3设计思路为简化设计，提升系统钢丝绳重量及摩擦阻力均可不计。并且滑轮等传送比为100%设计时要先算出负载转矩，可根据提升速度、电机速度选择减速机。选择电机时要先确定 电机类型，确定电机容量，然后还要考虑是否需要校验起动转矩、电机温升等。电气控制系统要设计为能够实现自锁功能。对料车提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止问题，建议选择行程开关，通过行程 开关的常开或常闭触点来设计控制电路。2系统结构及工作原理的分析2.1系统结构组成分析如图2-1-1所示，此系统的主要是由电动机

5、、减速器、钢丝绳轮、钢丝绳、两组定滑 轮等组成。图2-1-1 料车提升系统2.2系统工作原理概述该系统由电动机提供原动力，经减速器减速拖动钢丝绳来提升或下放料车。 料车到达最高点和最低点是由行程开关自动关断。当提升料车时，按下提升按钮，电动机开始运转，带动传动装置运转，通过减速器将电动机的高转速降为低转速，再通过皮带传递给钢丝绳轮， 然后钢丝绳轮开始转动，再通过定滑轮将料车提升，当料车到达顶部时，触碰到行程开关， 电动机停止运转，料车停止上升。当卸料完成后，按下放按钮，电动机反转，原理跟上升时 相同，到达地面时，触碰到行程开关，电动机停止转动，料车停止下放。3电动机的选择3.1类型的选择选择哪

6、种类型的电动机，一方面要根据生产机械对电动机的机械特性、起动性能、调 速性能、制动方法和过载能力等方面的要求，对各种类型的电动机进行分析比较；另一方 面在满足上述要求的前提下，还要从节省初期投资，减少运行费用等经济方面进行综合分 析，最后将电动机的类型确定下来。在对起动、调速等性能没有特殊要求的情况下，优先 选用三相笼型异步电动机。根据工作要求选用丫系列封闭扇冷式三相异步电动机，电源电压380乂三相异步电动 机具有结构简单，工作可靠，高效节能，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。3.2提升系统的负载功率由于此提升系统是双向周期运动，而且两次运动的负载是不同的，(料车自重40公斤, 每次装料1

7、00公斤，提升及下放速度最大值不超过 0.4米/秒)所以得求周期变动负载：求出平均功率:PL =F上升*t+P下降t2t0.56+0.162=0.36kW预选电动机额定功率：=0.396PN =( 1.1 1.6) PL 0.576kW上升时的负载功率：F上升 *V 1400 *0.4F上升=0.56kW1000 1000下降时的负载功率：F下降 *V400 0 4P下降下降400 0.4 =0.16kW；1000 1000上式中系数(1.1 1.6 )是考虑在负载变动引起的瞬态过程中，电流对发热的影响 因为电机的铜损耗与电流的平方成正比，其影响应予以考虑。负载变动大，该系数要选大所以电机的额

8、定功率为：PN=1.6FL=0.576kW3.3确定电动机转速计算钢丝绳轮工作转速nw二6!4二6!4 =19.11r/minn D jtxO.4由推荐的传动比合理范围，V带轮的传动比范围：24,二级圆柱齿轮减速器的传动 比一般范围：840,则总传动比的范围为，=16160,故电机的可选转速为： nd =inw =（16160） 19.11 =320 3200r/min3.4确定电动机型号根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有500r/min , 600 r/min , 750 r/min ,1000 r/min ,1500 r/min , 3000 r/min综合考虑电动机和传动装置的情

9、况，同时也要降低 电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500 r/mi n ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为丫80M2-4,满载转速1390 r/min。其主要参数：额定功率： 0.75kW;额定电流：2A ;满载转速：1390 r/min；效率：74.5%;功率因数CO印:0.76;堵转转矩/额定转矩：2.3 ;堵转电流/额定电流：6.0 ;最大转矩/额定转矩：2.3 ;重量：18kg4电动机的校验4.1发热校验首先是进行发热校验，检查电动机温升是否会超过其额定温升。由于本系统所用的电 动机P0和R不变，T = l，而且转速n基本不变，故可以选用等效功率法。2 2P上升

10、t+P下降*tPl =由于n不变，负载功率与负载转矩成正比，这时的等效负载功率为:2t0.562+0.162V 2=0.411kW又- PN =0.576kW二FL ( 1.1 1.2 ) Tl=( 1.1 1.2 )6.68= 7.358.02 N m因为此系统的所用的电动机额定功率为0.75kw，远小于7.5kw，所以可以采用直接起动，因此不用考虑起动电流的影响。所以起动能力校验合格。5电动机的使用与维护电动机由定子架、绕组及绝缘材料、转子、两端妯承及端盖等组成，比较简单。 电动机故障的原因有：电源断相、电压或频率不对；绕组短路、断路、接地；妯承运 转不良；内、外部脏，散热不好（外部涂油漆

11、太厚也是散热不好的原因），和自带冷却 风扇坏，通风不畅；与机械装备不良；长期高负荷运行；环境温度高等等。只要坚持 认真看、听、摸、测、做，绝大多数故障都可釉预防和避免，1）看：每天巡查时看电动机工作电流的大小和变化，看周围有没有漏水、滴水， 会引起电动机绝缘低击穿而烧坏。还要看电动机外围是否有影响其通风散热环境的物 件？看风扇端盖、扇叶和电动机外部是否过脏需要清洁？要确保其冷却散热效果。无 论谁发现问题，都应及时处理。2）听：认真细听电动机的运行声音是否异常，因机房噪音较大，可借助于螺丝刀 或听棒等辅助工具，贴近电动机两端听，如果经常听，不但能发现电动机及其拖动设 备的不良振动，连内部妯承油的

12、多少都能判断，从而及时作出添加妯承油，或更换新 妯承等相应的措施处理，避免电动机妯承缺油干磨而堵转、走外圆、扫膛烧坏。3）摸：用手背探模电动机周围的温度。在轴承状况较好情况下一般两端的温度都 会低于中间绕组段的温度。如果两端妯承处温度较高，就要结合所测的妯承声音情况 检查妯承。如果电动机总体温度偏高，就要结合工作电流检查电动机的负载、装备和 通风等情况进行相应处理。4）测：在电动机停止运行时，要定期（每月）用绝缘表测量其各相对地或相间绝 缘电阻，并与上月测试结果相比较，以便及时发现绝缘缺陷，发现不良时用烘潮灯烘 烤以提高绝缘，避免因绝缘太低（推荐值 1兆欧）击穿绕组烧坏电动机。设有烘潮电 加热

13、的电动机除非特殊情况，不要随意关掉加热开关。在潮湿天气和冬季时要特别注意电动机的防水、防潮和烘干。对露天及潮湿场所的电动机要特别注意水密，对怀疑 严重受潮或溅过水的电动机，使用前更应认真检查。如果发现电动机浸泡水，只要将 电动机解体后抽出转子，并用压缩空气吹干后，再用烤灯从电动机定子内两端烘烤， 直止电动机绝缘升至正常5）做：不但要对检查中发现的问题及时采取补救措施，还要按保养周期（每月）对电动机进行螺丝、接线紧固，拆解检查、清洁保养等。如电动机端盖4个固定螺丝全部松脱，会造成扫膛运转烧坏；电动机接线螺栓松动虚接造成缺相烧坏；电动机风扇叶脱落抵住机体造成堵转而烧坏；电动机妯承润滑不良、运行温度

14、高，而未及时补 充润滑油或更换妯承造成电动机烧坏；电动机因天气潮湿绝缘电阻下降，不及时烘烤提高绝缘造成击穿；工段内电动机烧坏是因为没有及时检查、紧固所致；还是因为虽 已发现问题，但没做维护保养补救所致。无论是不看不做，还是只看不做，最终都会 造成故障或事故。5.1试机前的检查电动机在安装完毕后，在试运行前需进行下述检查，为正式运行做好准备。1）检查底座安装是否牢固。2）检查轴承的润滑情况。3）检查电动机铭牌上标示的电压与电源是否相符，绕线连接是否正确。4）检查电动机是否干净清洁，通风孔通风是否顺畅。检查绝缘电阻是否符合要求。5）三相绕线型异步电动机和三相同步电动机还要检查滑环与电刷是否完好。6

15、）检查启动和控制设备以及传动机构的完好情况。5.2空载试运行电动机在正式运行前，最好先进行空载试运行，通过空载试运行进行下述检查。1）判断电动机的转向是否正确。2）电动机的声音是否正常，有无过大的“嗡嗡”声与尖叫声。3）有无绝缘和润滑油等引起的异味。4）电动机有无振动，转子转动是否平稳。5）电动机轴承的润滑是否良好，声音是否正常。5.3运行中的维护对运行中的电动机主要从温度、电压、电流、声音、气味和振动等方面进行监视。1）监视电动机的温度。2）监视电源电压的拨动。三相电源电压应该平衡。电压的拨动不应超过额定电压的5%3）监视电动机的电流4）监听电动机的振动情况。5）监视电动机是否有不正常的气味

16、。6）三相绕线型异步电动机和三相同步电动机还要注意滑环和电刷的工作情况。7）建立健全的维护保养记录和制度，计划的进行定期的检查和维修。6减速器的选择6.1总传动比的计算已知电动机的满载转速为1390r/min，钢丝绳轮的工作转速19.11r/min 所以总传动比为ia =1390/19.1仁72.74。6.2分配各级传动比根据机械设计指导书，取 V带的传动比io =3，则减速器的传动比i为+ 弩=24.25取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比i12 = 、1.4i = 1.4 24.25 = 5.83则低速级的传动比为i23ii1224.255.83= 4.167系统原理电路图及运行分析7.1系

17、统原理电路图此料车提升系统的原理图与电动机正反转原理图相似，如图7-1-1所示图7-1-1系统原理电路图相关元件说明：QSKM1KM2FUFRM-SB1-刀开关-一正转用接触器 -一反转用接触器 -主电路熔断器-热继电器三相异步电动机-一正转按钮-一反转按钮SB2SB3停止按钮SQ1-1上升行程开关SQ2-1下降行程开关7.2运行分析首先闭合QS由于在左支路中SB2为常闭开关，所以刚开始时左支路 SB2闭合，右支 路SB2断开，闭合SB1,左支路导通，KM1带电，线圈闭合，此时的 SB1已经断开，可是 KM1已经闭合，启动了自保功能，左支路依然导通，电动机正转，料车上升，上升到顶部 时，触碰到

18、行程开关SQ1-1，导致左支路断开，KM1不带电，线圈断开，电动机停止运转。 再闭合SB2,右支路导通，KM2带电，线圈闭合，同理电路启动自保功能，电动机反转， 料车下放。如果想系统停止工作，按下停止按钮 SB3由于此电路图的设计是正反转互锁， 所以不会存在正转的同时也要反转，即左右支路不会同时导通。8总结电机与拖动课程设计是本课程学习的一个重要环节，通过接近两周的课程设计使 我从各个方面都得到了训练，对电机系统的各个零部件有机的结合在一起有了更深刻的认 识。通过这次课程设计，发现自己理论知识学得不牢固，大学学过的许多专业知识，自己 没有系统的整理和消化，很多简单的知识点要重新看书才能回忆得起来，这样很严重的拖 慢了自己的设计速度和影响自己课程设计的质量，在边计算边画图边改正的过程中发现自 己走了很多的弯路。在设计的过程中，培养了我综合应用电机与拖动这门课程及其他课程的理论知识和生 产实际知识解决工程实际问题的能力。通过这次设计，我想会对我以后独立设计打下一个 良好的基础，在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑