提升料车电机拖动系统设计范本解读.docx

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提升料车电机拖动系统设计范本解读

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

电机与拖动》课程设计

1设计题目及要求1

1.1设计题目.1

1.2设计要求.1

1.3设计思路.1

2系统结构及工作原理的分析2

2.1系统结构组成分析.2

2.2系统工作原理概述.2

3电动机的选择3

3.1类型的选择.3

3.2提升系统的负载功率3

3.3确定电动机转速.4

3.4确定电动机型号.4

4电动机的校验5

4.1发热校验.5

4.2检验过载能力.5

4.3校验起动能力.6

5电动机的使用与维护7

5.1试机前的检查.8

5.2空载试运行.8

5.3运行中的维护.8

6减速器的选择9

6.1总传动比的计算.9

6.2分配各级传动比.9

7系统原理电路图及运行分析10

7.1系统原理电路图.10

7.2运行分析.11

8总结12

参考文献.13

电机与拖动》课程设计

1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。

电机与拖动》课程设计

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、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

3电动机的选择

3.1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。

3.2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+0.16

=0.36kW

预选电动机额定功率：

=0.396

PN=（1.1~1.6）PL

~0.576kW

上升时的负载功率：

F上升V14000.4

P上升=0.56kW；

上升10001000

下降时的负载功率：

F下降V4000.4

P下降下降4000.4=0.16kW；

下降10001000

P上升t+P下降t

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=1.6PL

=0.576kW

电机与拖动》课程设计

3.3确定电动机转速

计算钢丝绳轮工作转速nw600.4600.419.11r/min

D0.4

由推荐的传动比合理范围，V带轮的传动比范围：

2～4，二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围：

8～40，则总传动比的范围为，i'16~160,故电机的可选转速为：

nd'i'nw（16~160）19.11320~3200r/min

3.4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，600r/min，750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/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1500r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y80M2-4，满载转速1390r/min。

其主要参数：

额定功率：

0.75kW；

额定电流：

2A；

满载转速：

1390r/min；

效率：

74.5%；

功率因数COSψ：

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

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4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，TI，而且转速n基本不变，故可以选用等效功率法。

P上升2t+P下降2t

PL=

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：

0.562+0.162

=0.411kW

又PN=0.576kW

PLPN，故发热校验合格

4.2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：

60P上升

TL=

由于刚上升时不可能达到满载转速，故取n=800r/min

560

TL=9.55

L800

=6.68Nm

又TM=MTTN

60PN

而TN=N

2n满载

576

=9.55

1390

=3.96Nm

TM=2.33.96

=9.108Nm

因为TLTM,所以过载能力校验合格。

电机与拖动》课程设计

4.3

TLS=

=9.55

560

800

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

（1.1~1.2）倍，即T

s（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=60PN

2n满载

576

=9.55

1390

=3.96Nm

起动转矩：

Ts=MTTN=2.33.96=9.10Nm

由题知：

起动转矩也就是上升时的转矩即：

60P上升

=6.68

由于Ts=9.10Nm>（1.1~1.2）TL=（1.1~1.2）6.68=7.35~8.02Nm

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。

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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）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。

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。

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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=1390/19.11=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i03，则减速器的传动比i为

i=iiao723.7424.25

取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比

i121.4i1.424.255.83

则低速级的传动比为

i23

i12

24.25

5.83

4.16

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7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