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1、本 科 毕 业 设 计(2013届)题 目： 电动升降机能量回收系统的设计 学 院: 机电工程学院 专业: 汽车服务工程 班级: 汽车本 姓 名: 学 号: 指导老师: 完成日期: / 文档可自由编辑打印电动升降机能量回收系统的设计摘 要：随着升降机的普及，给我们的生活带来了很多方便，但是升降机在使用过程中存在着很大的能耗问题，能源浪费严重。因此研究节能升降机，具有很重要的社会意义和经济价值。本文设计了一款基于超级电容器的升降机能量回收系统。该升降机是用变频调速式曳引机为主要的动力源，一端通过导向轮与对重相连接，另一端曳引钢丝绳利用单向轴承连接一个小型发电机，然后曳引钢丝绳连接轿厢，控制轿厢上
2、下运动。当轿厢在向上运动时，单项轴承可以自由转动，此时小型发电机不工作。当轿厢向下移动时，单向轴承锁死，此时在重力势能的拉动下发电机转动开始发电并存储于超级电容器内。关键词:发电机；超级电容器；单向轴承；升降机；重力势能 The Design of A Electric lift Energy Recovery SystemAbstract: With the popularization of the elevator, brings much convenience to our life, but the lift existing in the use of the great ene
3、rgy consumption. Therefore research on energy-saving elevator has a very important social significance and economic value. This paper introduces the design of a elevator energy recovery system based on super capacitor. The elevator is used in variable frequency speed regulation type traction machine
4、 as the main source of power, one end of the guide wheel and the other end is connected to the weight, the traction rope is connected with a one-way bearing a small generator, and the traction rope connected with a car, the car movement control. When the car in the upward movement, single bearing ca
5、n rotate freely, small generators do not work this time. When the car to move, a one-way bearing lock, at this point in the gravitational potential energy under the pull of the generator to rotate to generate power and storage and super capacitor.Keywords：Generator; super capacitor; renewable energy
6、; lift.目录摘 要：IAbstract:.II1 引言11.1 选题的背景11.2 选题研究的目的与意义11.3 我国电动升降机节能技术发展现状21.4 论文的研究内容22. 升降机结构设计32.1设计思路32.2本设计所用升降机基本数据32.3升降机的组成部分42.4设计升降机曳引系统52.4.1曳引系统52.4.2电动机选型计算62.4.3计算曳引钢丝绳最大静张力62.4.4曳引条件计算72.4.5 结论83. 能量回收装置83.1 再生制动能量回收的原理83.2 能量回收系统的应用93.3 设计升降机能量回收系统93.3.1发电机的概述93.3.2发电机的结构和工作原理103.3.
7、3单向轴承103.3.4发电装置103.4能量回收储存装置113.4.1超级电容器简介113.4.2超级电容器的应用124 设计节能升降机124.1结合曳引系统和能量回收系统124.2设计整个升降系统135 实用性及前景146 总结151 引言1.1 选题的背景能源是我们人类生存发展的物质条件，是社会与经济发展必不可少的物质基础。但是在这种传统工业发展的模式下，经济增长是以消耗大量的能源和牺牲生态环境为代价的，从而引起了威胁全人类发展的两大严重的问题-能源危机与环境问题。对于我们国家来说，能源短缺非常的严重，同时能源消费数量非常巨大，更可怕的是能源浪费极其严重，因此节约能源刻不容缓。一些高能耗
8、并且落后的生产工艺，生产技术和工业设备等仍旧在使用，我国国内单位生产总值能源消耗量是发达国家3倍以上，因此节能势在必行，降低能耗、节约能源是一种正确的选择1-2。国家的能源发展策略是把节约资源放在首位，开发与节约并举，国家支持、鼓励节能科学技术的开发、研究、示范以及推广，这样能够促进节能技术创新与进步，从侧面也能够带动国家的整天科学技术力量。从有关文献4中查看得知，我国电梯和空调这两项消耗的电量就占据整个城市耗电总量的三分之一左右，电梯是现代建筑中必备的设备，同时也是最大的用电设备之一。随着我国经济建设的稳步上升，人民生活水平也有很质的飞跃，对生活要求也越来越高。所以升降机的善良也呈不断增多，
9、因此升降机构的能源消耗也随之不断增高。所以，对于研究升降机构节能降耗工作也已经引起社会各界的关注。开发节能环保的升降机是一项有利于国家长远发展的项目，能够一定程度上缓解当前的能源危机。 1.2 选题研究的目的与意义1.升降机构的能源回收系统，在理论这方面，从宏观上讲，我国是处于发展中的国家，随着经济的快速发展，资源危机也将更加严重，研究节能设计策略，将会提高节能的效果，提高其能源的利用效率，大大减少能源消耗，进而缓解能源紧张的局面，非常利于国家能源战略的实施，推动节约型社会的建立；从微观上讲，可以减少个体的能耗，降低个人或者公司的使用费用，减少开支6。2.有利于国家经济的发展:现在基本上的高层
10、建筑中都有运用到升降机，能源消耗巨大，安装具有能源回收系统的升降机可以一定程度上缓解用电高峰，尤其是在夏季，电能的消耗更加大。3.升降机构的能源回收系统能够节省大量的能源，从而减少能耗，节能是落实以人为本，全面、协调、可持续的科学发展观。减轻环境污染，实现人与自然和谐发展的重要举措。1.3 我国电动升降机节能技术发展现状近年来我国升降机的节能在技术上已经取得了很大的突破，同时生产能力也有了一定的提高，在一些品牌升降机中，节能技术甚至已经接近国际领先水平。升降机节能技术最主要的是分为以下两个方面：首先是应用永磁同步无齿轮技术。传统的蜗轮蜗杆传动技术在使用的过程中需要用到齿轮的减速设备，这种设备不
11、但效率低，比并且由于其结构复杂、噪声较大，在成本上也需要很大的投入。而永磁同步电动机则不同，其体积小，噪声小，同时他的惯性也很小，所以无论是在能耗还是在工作效率上都有非常大的进步。同时无论是在动态性能还是制动性能上都具有传统电机所难以达到的高度。从而使这种设备在使用中给人更加舒适的感觉。此外，由于永磁同步无齿轮电机在设计上体积显得更加紧凑，而电磁转矩却有同容量的电动机所达不到的程度。在能耗上，由于这种新技术中转子没有损耗，所以效率更高，能耗更低。同时由于应用了无齿轮技术，机械中减去了减速装置，没有了运行中设备由齿轮发出的噪音和振动，再加上这种设备是处于低发热状态，所以从整体上也就降低或消除了运
12、行中空调等制冷设备所发出的噪音。这些都可以使机械更加安静的运行，使舒适度提高了许多。其次，应用能量反馈技术的也是一个非常重要的方面14。能量反馈装置主要是向交流电网及时并高效地反馈电容中的电能信息，从而使电网及时回收多余电能，这样一方面可以节约电能，另一方面则可以及时改善电网的磨损和污染。这种技术的应用主要是基于电梯使用过程中的能量的释放，升降机从开始运动到停止运动，都需要使用一定的能量为动力源，同时在运行过程中会释放大量的能量8；另外升降机在运行中还有可能由于对重平衡块与升降机轿厢之间会出现质量不对等的情况，这样就会产生机械位能。因此需要有一个渠道把这些能量电梯所不能使用的多余的能量释放出去
13、。这一渠道就是变频器和电动机，这些装置将机械能转换成直流电能，重新放到电容中，从而使电容的电压上升，电压随着收回的直流电能的能量不断增加，需要及时释放出来，否则电压会发生过压故障，从而影响到升降机的正常运行9-11。所以需要在升降机中使用能量反馈装置，改变传统使用电阻对电能进行消耗的方式，从而避免电阻降低系统运行效率的现象，可以更好地节约资源，保护环境。有以上可以看出国内升降机节能方面主要在电动机和能量反馈技术这方面上，对于我们基于超级电容器的升降机能量回收系统的研究也具有一定的借鉴意义，我们可以在他们这些改进的基础上继续优化升降系统，是节能达到最大化。国外主要研究应用于汽车再生制动能量上的能
14、量回收系统。但是我们可以把针对汽车再生制动能量的研究他运用的升降机能量回收系统中，比如其再生制动的能量转换装置、控制策略和储能装置等应用。同时也有很多需要改进的地方，如制动稳定性差，能量回收有限等等。1.4 论文的研究内容（1）收集相关文献资料，翻译外文文献，了解超级电容器，并运用到能量存储系统中去，学习并熟悉电机发电的工作原理及电路结构； （2）通过对查找国内外已经研究出来或者在研究的成果，设计出适合于升降机的节能系统，根据升降机的用途来选择合适的电机与之组合，并设计传动机构和能量回收系统，使其达到预期效果，并作性能测试。（3）设计升降机的曳引系统，传动方案的分析与拟定。（4）设计发电装置，
15、并于曳引系统相结合。（5）设计能量回收装置。（6）绘制节能升降机模型图。2. 升降机结构设计2.1设计思路现在的升降机一般采用变频调速式曳引机为主要的动力源，在这种情况下就会产生能源浪费，在下降过程中，当升降机轿厢和载物的总质量大于对重，升降机轿厢和载物的重力势能做功。同样在上升过程中，如果轿厢和载物重量小于对重，对重的重力势能做功，释放势能。在这两种情况下，重力势能释放，这重力势能会带动电动机上的转子加速转动，从而使电动机上的转子的实际旋转速度高于电动机的定子中旋转磁场的同步转速。这时曳引机上的电动机就会处于一种制动发电的状态下，也就是说在制动的同时产生了再生电能，而且是反向发电。但是考虑到电力管理部门对并网发电的严格限制，这里产生的再生
