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1、桥式吊车的电气传动系统设计摘 要 吊车是起重机的俗称，随着市场经济的快速发展，桥式起重机成为一种物料搬运的典型设备，在企业生产活动中有着显著而广泛的作用。本设计中桥式起重机的起升机构采用变频调速专用电机，而且交流驱动常规采用的调速方法是绕线式电动机转子串电阻调速，为了保证重物下放时能够低速运行，一般依靠能耗制动、反接制动，后来还采用涡流制动、转子反馈控制制动等所谓的软制动，随着电子技术的发展，PLC 可编程控制器的应用使控制系统的性能进一步优化。 本次设计根据桥式起重机电控设计的要求和所给的参数以及工作环境，设计出了起重机的起升机构，选出了适合的调速变频电机、变频器以及制动单元和制动电阻器的型
2、号，设置变频器的参数以及采用PLC技术，实现了起重机的变频调速。关键词：桥式起重机；起升机构；变频调速；PLC可编程控制Abstract Commonly known as the crane is a crane, with the rapid development of market economy, bridge crane is one kind of typical of material handling equipment, has acsignificant and extensive application in the enterprise production acti
3、vities.The design of tin crane hoisting mechanism adopts frequency control of motor speed, motor and speed regulating methods used conventional ac drives are wound rotor motor rotor series resistance speed, in order to keep the weight down to a lower speed, generally rely on energy consumption braki
4、ng, reverse connect braking, later also used eddy current brake, rotor feedback control brake and other so-called soft brake, with the development of electronic technology, the application of PLC programmable controller, further optimize the performance of the control system.This design according to
5、 the requirement of electric control design of bridge crane and the given parameters and working environment, designed the crane hoisting mechanism, select the appropriate speed regulation of frequency conversion motor, frequency converter as well as the braking unit and braking resistor type, set t
6、he parameters of the frequency converter and PLC technology, realized the frequency control of motor speed of crane.Keyword: Bridge crane;hoisting mechanism;frequency control;PLC programmable control目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 本设计的研究及意义11.2 课题研究的国内外动态21.3 论文研究的主要内容32 桥式起重机的结构及特点52.1 桥式起重机的基本结构及特点52.2
7、桥式起重机的分类及特点62.3 桥式起重机的主要参数92.4 桥式起重机的负荷特点及要求103 桥式起重机的调速系统123.1 电动机的调速指标123.2 变频调速基本原理133.3 电动机变频调速系统的特性163.4 采用变频调速的基本考虑184 电气传动系统参数的选型与计算224.1 齿轮电动机的选型与计算224.2 变频器的选型与计算264.3 尺寸标注的制动电阻器274.4 变频器参数的设置285 桥式起重机变频调速系统设计305.1 桥式起重机变频调速系统设计305.2 桥式起重机整体主电路原理图31结 论34致 谢35参考文献361 绪论1.1 本设计的研究及意义起重机是指在一定的
8、范围内可以垂直起升和水平移动物体以及对物料进行起重、运输、装卸和安装作业的机械，一般用于人力不能完成的任务，具有动作间歇性和作业循环性，不仅提高了劳动生产率，还在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域和部门中得到了广泛的应用。我国最早的起重机是通过向前苏联学习以及仿造其技术制造出来的，所以，我国起重机到目前为止仍残留着前苏联起重机原型的影子。自改革开放后，国内制造业日益强大的生产需求，促使起重机生产厂家不得不对起重机进行新的摸索和改进，在引进先进技术的同时，积极探索起重机的发展方向，以形成具有自我特色的优势，其中桥式起重机是最为显著的代表。桥式起重机是桥架两端通过运行装置直接
9、支撑在高架轨道上的桥架型起重机，桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，从而构成矩形的工作范围，不受地面设备的阻碍，以达到充分利用桥架下面的空间吊运物料。所以，桥式起重机广泛运用于工矿企业、铁路交通、钢铁化工、港口码头以及物流周转等部门和场所。同时，桥式起重机运输机械对于降低生产成本、提高生产能力、保证产品质量、提高运输效率、加快物资周转和流通都有着十分重要的影响。随着生产规模日益扩大，特别是现代化、专业化生产的要求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，它不仅是生产过程中的辅助机械，而且已成为生产流水作业线上不可缺少的重要机械设备，它的发展对国
10、民经济建设起着积极的促进作用。桥式起重机可以说是目前使用最广泛、市场拥有量最大的一种轻轨运行式起重机，起重量可以从几吨达到几百吨，具体可根据实际情况定制相应的起重量的机型。传统的桥式起重控制系统主要采用继电-接触器实现控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点1。随着时代的进步和科技的发展，我国桥式起重机在使用设计、制造工艺、设备维修、管理方面等不断改进，积累经验，推进了桥式起重机的进步，但是在实际应用中，由于频繁的超负荷作业、过大的机械振动冲击等造成机械疲劳，起重机结构开裂等意外情况时有发生。因此，解决该问题的有效手段
11、就是采用平滑的无级调速电气控制系统。而大规模的集成电路和计算机控制技术的出现，使得高性能交流调速系统应运而生。交流拖动控制系统已经成为当前电力拖动控制的主要发展方向，起重机将向现代化、智能化、安全化、方便可靠化的方向发展。随着自动化技术的不断发展，变频调速控制在起重机械中必将得到更为广泛的应用，因此对桥式起重机控制系统进行研究具有重要的现实意义。因为桥式起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。加强对桥式起重机的研究和改进，促进其不断发展，必将对整个起重运输行业产生深远的影响1.2 课题研究的国内外动态近年来，随着国家在民生
12、设施方面的扩大投入和现代化建设的发展，使得起重机械在土木、建筑和工业领域的应用越来越广泛。而桥式起重机自然而然的成为不可缺少的提升和装卸设备。为了满足用户的各种需求，桥式起重机就要有先进的高质量的电控装置，而保证电控系统拥有有良好的稳定性、可靠性以及节能性的前提条件，就是起重机电气调速系统的控制，其控制方法有很多，主要分为直流调速和交流调速。对直流驱动来说，20世纪60年代采用的是发电机电机(G-M)系统，随后从交磁放大机-电机（SKK-M）系统发展到晶闸管-电机（SCR-M）系统,到了70年代，由可控硅晶闸管组成的晶闸管整流器-电机系统得到了广泛的应用。进入21世纪，大多数晶闸管-电机系统已
13、被全控型电力电子器件组成的脉宽调制-电机（PWM）系统所取代。从交流驱动来讲，主要有降压调速、变频调速、变压变频调速、变极对数调速、绕线式电动机转子串电阻调速等，常规的调速是采用绕线式电动机转子串电阻调速，为保证重物下放时能够低速运行，一般采用能耗制动、反接制动，另外也可以用涡流制动、转子反馈控制制动等一些软制动。而随着电力电子技术的快速发展，使得电气控制系统的性能更加完善，目前国内外常用的几种调速系统，如变频调速，其控制方法有矢量控制、恒压频比控制、直接转矩控制，转差频率控制等，这些控制方法都已得到了不同程度的应用；还有交流调速控制系统，英国、德国、法国等大型电气公司已在这一领域展开了重点研
14、究和开发。交流电气传动系统自引入可编程控制器PLC后，它的传动系统性能发生了质的变化，使得桥式起重机实现了全自动控制和故障诊断、检测显示等，从而达到了一个新的技术高度。近年来，随着变频技术的飞速发展，它的可靠性能大大提高，生产成本降低，以及优越的起制动控制特性，在各种行业得到广泛应用。起重机的起升机构采用变频调速控制后，就可以用鼠笼式异步电动机取代绕线式异步电动机。经过多年的发展，我国桥式起重机的应用不断扩大，随着技术进步，针对实际中桥式起重机的恶劣工作坏境及长时间超负荷作业而导致的事故，为桥式起重机改造提出了新的要求，以便在实际操作更加安全、更加高效。目前，由于高性能金属材料的采用和材料加工
15、能力的提高，起重机零部件的性能和寿命也不断提高，整机使用寿命一般规定在10年以上。由于电动机、电气拉制技术和液压技术的发展，近年来起重机电力驱动的品质和自动化水平也大为提高起，其发展趋势，将主要体现在如下几个方面：大型化：起重机的起重量将会越来越大，以满足特殊工程的需要轻量化：将广泛采用新材料和采用合理的结构形式，以减轻设备自重。提高作业性能：如提高运行速度，保证运行的准确性和平稳性。多样化：将向同一设备可使用多种工作装置的要求发展，扩大使用范围。最优化：将普遍采用先进的设计计算方法，并配用电子计算机进行优化设计，以选择 合理的结构形式。通用化：力求提高系列产品零部件的通用率。液压化：主要体现在轮式起重机向全液压传动发展。安全化：起重机械的可靠性、安全性和舒适性将成为评价设备的重要指标；特别是安 全性，将作为评价先进性的头等重要指标。例如，在安全防护装置的配备、司机室的 合理布置、以及减少震动和噪音等方面，都将作为制造厂家设计原则的一部分。1.3 论文研究的主要内容 本设计的主要内容是： 本设计中桥式起重机的起升机构采用变频调速专用电机，而且交流驱动常规采用的 调速方法是绕线式电动机转子串电阻调速，为了保证重物下放时能够低速运行，一般依靠能耗制动、反接制动，后来还采用涡流制动、转子反馈控制制动等所谓的软制动。 根据变频调速的基本原理和起重行业对电动机和变频器的要求，以及
