提升料车电机拖动系统设计范本解读

1、电机与拖动课程设计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 日电机与拖动课程设计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

2、程开关，电动机停止转动，料车停止下放。关键词 电动机；拖动；传动装置；减速器；升降运动系统II电机与拖动课程设计目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 设计题目及要求 1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 设计题目 . 1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 设计要求 . 1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 设计思路 . 1 HYPERLINK l bookmark12 o

3、Current Document 系统结构及工作原理的分析 2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 系统结构组成分析 . 2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 系统工作原理概述 . 2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 电动机的选择 3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 类型的选择 . 3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 提升系统的负载功率 3 H

4、YPERLINK l bookmark24 o Current Document 确定电动机转速. 4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 确定电动机型号. 4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 电动机的校验 5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 发热校验 . 5 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 检验过载能力 . 5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Documen

5、t 校验起动能力 . 6电动机的使用与维护 7 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 试机前的检查 . 8 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 空载试运行 . 8 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 运行中的维护 . 8 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 减速器的选择 96.1 总传动比的计算. 9 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 分配各级传动比. 9

6、HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 系统原理电路图及运行分析 10 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 7.1 系统原理电路图. 10 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 运行分析 . 11 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 总结 12参考文献 . 13电机与拖动课程设计设计题目及要求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

7、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。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。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10

8、0%。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。电机与拖动课程设计系统结构及工作原理的分析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、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

9、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。电机与拖动课程设计电动机的选择类型的选择选择哪种类型的电动机，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

10、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 Y 系列封闭扇冷式三相异步电动机， 电源电压 380V。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。提升系统的负载功率求出平均功率：PL =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 100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：0.56+0.162=0.36kW预选电动机额定功率：=0.

11、396PN =(1.1 1.6) PL 0.576kW上升时的负载功率：F上升 V 1400 0.4P上升=0.56kW；上升 1000 1000下降时的负载功率：F下降 V 400 0.4P下降 下降 400 0.4 =0.16kW；下降 1000 1000P上升 t+P下降 t2t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定功率为： PN =1.6 PL=0.576kW电机与拖动课程设计确定电动机转速计算钢丝绳轮工作转速 nw 60 0.4 60 0.4 19

12、.11r / minD 0.4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， i 16 160 ,故电机的可选转速为： nd inw (16 160) 19.11 320 3200r/min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/min ，根据所需的额定功率及同

13、步 转速确定电动机的型号为 Y80M2-4，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 COS： 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： 18kg电机与拖动课程设计电动机的校验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 I ，而且转速 n 基本不变，故可以选用等效功率法。22P上升2 t+P下降 2 tPL=由于 n 不变

14、，负载功率与负载转矩成正比，这时的等效负载功率为：2t0.562+0.1622=0.411kW又 PN =0.576kWPLPN ，故发热校验合格检验过载能力由于此系统的负载是变化的，所以得求出最大负载时的负载转矩，由题目可知，当上 升时负载最大，所以所要求的负载转矩为：60 P上升TL=2n由于刚上升时不可能达到满载转速， 故取 n=800r/min560TL =9.55L 800=6.68 N m又 TM = MT TN60 PN而TN =N2 n 满载576=9.551390=3.96 N mTM =2.3 3.96=9.108 N m因为 TL TM ,所以过载能力校验合格。电机与拖动

15、课程设计TLS=2n=9.55560800校验起动能力校验启动能力就是要求所选电动机的起动转矩 Ts 大于启动时的负载转矩的( 1.11.2 )倍，即 Ts (1.1 1.2 )TL 。而且还要考虑起动电流 Is 是否会超过要求，但如果采用直接起动，起动电流的影响可不考虑。由题知：T = 60 PN2 n 满载576=9.551390=3.96 N m起动转矩：Ts = MT TN =2.3 3.96 =9.10 N m由题知：起动转矩也就是上升时的转矩即：60 P上升Nm=6.68由于Ts =9.10 N m ( 1.1 1.2 )TL =( 1.1 1.2 ) 6.68= 7.358.02

16、 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。电机与拖动课程设计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

17、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。

18、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

19、，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，不及时烘烤电机与拖动课程设计提高绝缘造成击穿；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

20、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。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。检查底座安装是否牢固。检查轴承的润滑情况。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。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。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。检查启动和控制设备以及传动机构的完好情况。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。判断电动机的转向是否正确。电动机的声音是否正常，有无过大的“嗡嗡”声与尖叫声。有无绝缘

21、和润滑油等引起的异味。电动机有无振动，转子转动是否平稳。电动机轴承的润滑是否良好，声音是否正常。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。监视电动机的温度。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%。监视电动机的电流监听电动机的振动情况。监视电动机是否有不正常的气味。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。电机与拖动课程设计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。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 19.1

22、1r/min 所以总传动比为 ia =1390/19.11=72.74 。分配各级传动比根据机械设计指导书，取 V带的传动比 i 0 3，则减速器的传动比 i 为i=iiao 723.74 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i23ii1224.255.834.16电机与拖动课程设计系统原理电路图及运行分析7.1 系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 系统原理电路图刀开关正转用接触器 反转用接触器 主电路熔断器 热继电器 三相异步电动机 正转按钮 反转按钮相关元件说明： QSKM1KM2FUFRM SB1SB210SB3电机与拖动课程设计停止按钮SQ1-1上升行程开关SQ2-1下降行程开关运行分析首先闭合 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