料车提升系统课程设计

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1、仲恺农业工程学院课程设计报告书电机拖动与运动控制综合课程设计电机拖动与运动控制综合课程设计院 系：自动化学院所 选 题 目：设计类 题目一专 业 班 别：自动化（工业自动化） 143 姓 名：邱勇杰学 号：201421714327提 交 日 期：2017 年 9 月 6 日电机拖动与运动控制电机拖动与运动控制课程设计说明书课程设计说明书目录目录一、目的与要求一、目的与要求 3 （一）（一） 、总体要求和目的、总体要求和目的.3 （二）（二） 、具体要求、具体要求.3 二、主要任务和内容二、主要任务和内容.3 （一）、主要任务和内容（一）、主要任务和内容.3 （二）（二） 、具体设计步骤、具体设

2、计步骤.4 三、设计题目与要求三、设计题目与要求.5 1.设计题目：料车提升电机拖动系统设计设计题目：料车提升电机拖动系统设计5 2.设计任务及要求设计任务及要求 .5 3. 设计指导设计指导 .5 四、系统结构及工作原理分析四、系统结构及工作原理分析.6 1.系统结构组成分析系统结构组成分析 .6 2. 系统工作原理概述系统工作原理概述 .6 五、电动机的选择五、电动机的选择 6 1. 类型的选择类型的选择 .6 2.提升系统的负载功率提升系统的负载功率6 3. 确定电动机转速确定电动机转速 .7 4. 确定电动机型号确定电动机型号 .7 六、电动机的校验六、电动机的校验 7 1. 发热校验

3、发热校验 .8 2. 检验过载能力检验过载能力 .8 3. 校验启动能力校验启动能力 .8 七、减速器的选择七、减速器的选择 9 1. 总传动比的计算总传动比的计算 .9 2. 分配各级传动比分配各级传动比 .9 八、系统原理电路图及运行分析八、系统原理电路图及运行分析.9 1. 系统原理电路图系统原理电路图 .9 2.相关元件说明：相关元件说明： .10 3.运行分析运行分析 .10 九、总结九、总结 11 十、参考文献十、参考文献 11 十一、附录十一、附录 11 附录附录 1 Y 系列电动机型号大全系列电动机型号大全.11 附录附录 2 电机详细参数电机详细参数12一、目的与要求一、目的

4、与要求 （1）、总体要求和目的、总体要求和目的1通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握； 2结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力； 3培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力； 4要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用任务的要求，进行方案的总体设计和分析评估； 5.报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。设计题目及要求。（2）、具体要求、具体要求1.熟悉电动机的运行特性并确定电机及其拖动系统的总体结构；2.了解控制电路中常用的基本控制电器及其原理及选型；3.理解控制电路的基本单元；

5、4.掌握根据要求分析并自行设计控制电路原理图的方法；5.要求对控制电路进行具体分析说明；6.要求设计的电路正确并能实现功能。二、主要任务和内容二、主要任务和内容（一）、主要任务和内容（一）、主要任务和内容1.依据要求进行主回路的设计，且拖动电机选择、比较，计算并选定电机；2.完成控制回路电路原理分析、过程设计、选择合适的控制器件，特别是对短路、过载、零压保护等的额定值；3.控制方式选择及相关计算，转子回路电阻级数确定计算，转子控制回路设计与计算；4.依据计算结果，进行硬件回路设计；并验证设计方案，验证方法可采用仿真或测试。5.按任务要求完成设计任务，编写出完整设计说明书，总结设计心得等；说明书

6、中应包含（主电路原理图、控制电路、保护电路原理图，印刷电路板图）。（2）、具体设计步骤、具体设计步骤1.根据要求拟定设计任务。 2.根据拖动系统分析设计主电路。在绘制主电路时，可考虑以下几个方面： 电动机的控制方式，应根据其容量及拖动负载性质考虑其启动要求，选择适当的启动线路。对于容量小（7.5kW 以下）、起动负载不大的电动机，可采用直接起动；对于大容量电动机应采用降压起动。 设计转向控制。 根据电动机的工作制，决定是否需要设置过载保护或过电流控制措施。 根据拖动负载及工艺要求决定停车时是否需要制动控制，并决定采用何种控制方式。 设置短路保护及其他必要的电气保护。 考虑其他特殊要求：调速要求

7、、主电路参数测量、信号检测等。3.根据主电路的控制要求设计控制回路，其设计方法是： 正确选择控制电路电压种类及大小。 根据每台电动机的起动、运行、调速、制动及保护要求依次绘制各控制环节（基本单元控制线路）。 如有必要，设置必要的联锁。 设置短路保护以及设计任务书中要求的位置保护（如极限位、越位、相对位置保护）、电压保护、电流保护和各种物理量保护（温度、压力、流量等）。 根据拖动要求，设计特殊要求控制环节，如自动抬刀、变速与自动循环、工艺参数测量等控制。 按需要设置应急操作。 4.根据照明、指示、报警等要求没计辅助电路。5.总体检查、修改、补充及完善。主要内容包括如下： 校核各种动作控制是否满足

8、要求，是否有矛盾或遗漏。 检查接触器、继电器、主令电器的触点使用是否合理。 检查联锁要求能否实现。 检查各种保护能否实现。 检查发生误操作所引起的后果与防范措施。 6.进行主电路与控制回路参数计算。 7.正确、合理地选择各电器元件，按规定格式编制元件清单。 8.根据完善后的设计草图，按 GB/T 6988 电气制图标准绘制电气原理线路图，并按 GB/T 5094-1985电气技术中的项目代号要求标注器件的项目代号，按GB 4884-1985绝缘导线的标记的要求对线路进行统一编号。三、设计题目与要求三、设计题目与要求1.设计题目：料车提升电机拖动系统设计设计题目：料车提升电机拖动系统设计拖动对象

9、为一料车提升系统。下图所示，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。2.设计任务及要求设计任务及要求要求电机拖动系统能够可靠工作，电机温升在允许范围内。 设三个手动操作按钮控制电机运转，即提升、下放、停止。 系

10、统应能实现在提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止。3.设计指导设计指导为简化设计，提升系统钢丝绳重量及摩擦阻力均可不计。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。四、系统结构及工作原理分析四、系统结构及工作原理分析1.系统结构组成分析系统结构组成分析 此系统的主要是由电动机、减速器、钢丝绳轮、两组定滑轮等组成。2.系统工作原理概述系统工作原

11、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触碰行程开关自动关断。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。五、电动机的选择五、电动机的选择1.类型的选择类型的选择 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

12、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，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。2.提升系统的负载功率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，所以得求周期变动负载：（假设重力加速度 g=10） 2/sm上升时的负载功率：kWVFP56.

13、010004 . 014001000上升 上升下降时的负载功率：kWVFP16. 010004 . 04001000下降 下降则平均功率：WttPtPPL36. 02下降上升预选电动机额定功率：kWPPLN576. 0396. 06 . 11 . 1）（上式中系数（1.11.6）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，该系数要选大些。所以电机的额定功率应为：kWPPLN576. 06 . 13.确定电动机转速确定电动机转速计算钢丝绳轮工作转速：min/11.194 . 0 4 . 0604 . 060rDnw由推荐

14、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 器的传动比的一般范围：840，则总传动比的范围为:，故电机的可16016i 选转速为：min/320032011.19)16016(rninwd4.确定电动机型号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

15、。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 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；振动速度： 1.8mm/s； 重量： 17kg六、电动机的校验六、电动机的校验1. 发热校验发热校验 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和不变，而且转速 n 基本不变，故可以选用等效0PRIT 功率法。 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：kWttPtPPL411. 0216. 056. 022222 下降上升又因为kWPN576. 0所以，发热校验合格。NLPP 2. 检验过载能力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：nPTL上升260由于刚上升时不可能达到满载转速，取n=800r/minmNTL68. 680056055. 9又NMTMTT