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1、电动机选择1. 小车行走用驱动电动机的容量选择搬运小车所需要的行走驱动力F(N)可表示成下式，即F=mg(u,cos+sin)+m,a(N)1M为搬运小车与载荷物质量之和，KgG为重力加速度g=9.8m/s2u为车轮的旋转阻力系数为行走路面的倾斜度，rada为搬运小车的行走加速度，m/s2本设计中小车的及载重的重量之和为300Kg,车轮旋转阻力系数取0.15，行走路面的倾斜度为0搬运小车的行走加速度a取值范围00.4m/s。将上述数据代入h中可得：F=mg(u,cos+sin)+m,a(N)F二300,9.8(0.15,1+0)+300(00.4)N441NF560N取F=500N动力车轮所需
2、的转距T(N.m)可表示成式口,即HT二F,丄(N.m)2H2nD为动力车轮的直径,mn为动力车轮数本传动系统中运输小车行走的传动为齿轮齿条传动,动力轮为驱动运输小车前进齿轮,齿轮数n=1,齿轮的直径=m,z=2.7,40=108mm，将上述数据代入2中可得：T10.108T=F,(N.m)=500，1=27N.mH2n2驱动小车行走所需的转矩T(N.m)可表示成式3,即MT=TgMHJ本系统需要靠机械减速机构的减速比设置，使电动机的调速范围与工艺需要的调速范围配合起来。本系统中减速比G为117/200,减速机构的效率垃为0.95。将上述数据代入3可得：117T=TG27,2000095N.m
3、=1.7N.mMH二0.95电动机的转数N(rads)可表示成式4，即J2二宀，4v为搬运小车的行走速度，msR为动力轮的半径，m本系统搬运小车的设计速度为0.4ms将上述数据代入4中可得:0.4TvT23.140.0542000rads=1213radmin搬运小车行走驱动电机的转矩T(N.m)，转数N及输出功率的关系可表示为(5MMp=TN（W）（5MM将数值代入式k可得:N(W)=3.141.71213/30w=216wM鉴于以上的分析计算选用Y系列电动机，下表为选用电机的技术参数:型号额定功率(KW)电流满载转速、卄-M、.满载功率因数效率额定电流额定转矩最大转矩外形尺寸Y90L-41
4、.53.714000.820.816.52.22.2335*245*1902. 运小车立柱(Y向)驱动电动机容量选择立柱的行进的速度v(ms)可表示成式【6,即V 丄w,6y2yL为传动丝杠的导程,mw为丝杠旋转的角速度yV 为立柱移动的线速度,msy本系统中丝杠的导程为0.006m，立柱移动的线速度为0.3ms，将上述数据代入式【6可得:V=LWmy2y0.0062x3.14w即yw二6000兀ywN=y=3000radminY2驱动立柱所需驱动力F(N)可表示成式【7yF二Fuma7yNyyF为立柱对丝杠的正压力，NNu为丝杠传动的动摩擦因数m为立柱极其载重的重量之和，kgya为立柱行走的
5、加速度，ms2y本系统中立柱及其载重的重量之和m为100kg,立柱对丝杠的正压力yF=mg=980N，丝杠传动的动摩擦因数u为0.1，立柱行走的加速度a取值Nyy00.3ms2。将上述数据代入式【7中可得：F二Fuma=9800.1100（00.3）yNyy98F128y取F120Ny驱动立柱运动电动机的转矩T(N.m)可表示成式【8yDT=F21N.m【8yyQD为丝杠的直径，mmyQ为丝杠传动的效率丝杠的直径D为0.032mm,丝杠传动的效率Q为0.9.将上述数据带入式【8中可得:yD0.032T=F2层=120209N.mT=2.1N.my立柱驱动电机的转矩T，驱动电机的转速以及输出功率
6、之间的关系可表示为式byPTNb即yyYPTN2.1X50w=105wyyY鉴于以上的分析计算选用Y系列电动机，下表为选用电机的技术参数:型号额定功率电流满载转速、卄-M、.满载功率因数效率额定电流额定转矩最大转矩外形尺寸Y801-40.751.928250.840.737.02.22.2285*235*1703. 机械手臂（Z向）驱动电动机容量选择立柱的行进的速度v（ms）可表示成式lio,即V hoZ2ZL为传动丝杠的导程,mw为丝杠旋转的角速度zV 为机械手臂的线速度,msz本系统中丝杠的导程为0.006m，立柱移动的线速度为0.3ms，将上述数据代入式to可得:V Lw0.006wV=
7、WmsxW即Z2Z2X3.14Zw6000ZwN=一z3000radminZ2机械手臂所需驱动力F（n）可表示成式hizFFu+mahiZNZZF为机械手臂对丝杠的正压力，NNu为丝杠传动的动摩擦因数m为机械手臂极其载重的重量之和，kgya为机械手臂行走的加速度，ms2y本系统中机械手臂及其载重的重量之和m为90kg,机械手臂对丝杠的正压力yFmg=882N，丝杠传动的动摩擦因数U为0.1,机械手臂行走的加速度a取值NZZ00.3ms2。将上述数据代入式111中可得：FFu+ma=8820.1+90（o0.3）ZNZZ88.2F115.2Z取F为115NZ驱动立柱运动电动机的转矩T（N.m）可
8、表示成式112ZDTFNm8,ZZJD为丝杠的直径,mmZ垃为丝杠传动的效率丝杠的直径D为0.032mm,丝杠传动的效率3为0.9.将上述数据带入式112中可得:ZD0.032TF2311520.9N.mT=2.04N.mZ立柱驱动电机的转矩T，驱动电机的转速以及输出功率之间的关系可表示为式113yPTN斶即ZZZPTN2.0450w=102wZZZ鉴于以上的分析计算选用Y系列电动机，下表为选用电机的技术参数:型号额定功率电流满载转速、卄-M、.满载功率因数效率额定电流额定转矩最大转矩外形尺寸Y801-40.751.928250.840.737.02.22.2285*235*170二.变频器选
9、择1. 变频器类型选择本设计是物料运输系统中物料传送装置,是横转矩类负载,选用西门子MM440变频器，采用矢量控制.2. 变频器容量选择对于本设计选用的恒转矩负载按照式114选择变频器的规格：I，KI14efv1ed1为变频器额定电流,Aefv1为电动机额定电流,AedK为电流裕量系数,1据应用情况K一般可取为1.051.15,般情况可取小值，在电流持续负载率超过80%1时,则应该取大值,因为多数变频器的额定电流都是以持续负载率不超过80%来确定的.另外,启动停止频繁的时候也应该考虑取大值,这是因为启动过程以及有只动电路的停止过程电流会短时超过额定电流.,频繁启动则相当于增加负载率.搬运小车类
10、属频繁启动停止，鉴于上述理由，K应取大值，本设计取K=1.15112. 1驱动搬运小车行走电动机的变频器容量选择I，KI14efv1edK=1.151I=6.5Aed1，KI=1.156.5=7.475A即：efv1edefv2. 2驱动立柱行走电动机的变频器容量选择I，KI14efv1edK=1.151I=7.0AedI，KI=1.157.0=8.05A即:efv1edefv2. 2驱动机械手臂行走电动机的变频器容量选择IKIh4,efv1edK=1.151I=7.0Aed1KI=1.157.0=8.05A即：efv1edI8.05Aefv按照式114计算的结果,变频器的功率和电动机的功率都
11、是匹配的，故变频器的功率无须放大.即：驱动搬运小车行走电动机的变频器容量P2.2KwX驱动立柱行走电动机的变频器容量P0.75Kwy驱动机械手臂行走电动机的变频器容量P0.75Kwz下表为3. 变频器外围设备选择3.1电源变压器电源变压器的作用是将供电电网的高压电源转换为变频器所需要的的电压等级.本系统变频器需求的电压等级为200V.电源变压器容量确定一般来说,变频器的容量可以为变频器容量的1.5倍左右.具体进行电源变压器容量计算按式115P电源变压器P为变压器容量电源变压器P为变频器输出功率,即为被驱动电机的总容量,KW输出为变频器输入功率因数垃为变频器效率变频器的输入功率因数在有交流电抗器
12、的时取0.80.85,没有输入交流电抗器时取0.60.8,变频器的效率一般取0.90.95,本设计变频器输入功率因数取0.8,变频器效率3取0.9.变频器的输出功率P=3.7KW.将上述数据代入式115可得,即：输出P电源变压器输出,kw=5.14kw0.8x0.93.2电源侧断路器电源侧断路器主要用于变频器,电动机与电源回路的通断,并且在出现过流或短路事故是能自动切断变频器与电源的联系.电源侧断路器选择如果没有工频电切换电路,由于在变频调速系统中,电动机的启动电流可控制在较小的范围内,因此电源侧断路器的额定电流可按变频器的额定电流来选用.如果有工频电切换电路,当变频电停止工作时,电源直接接电
13、动机,所以电源侧断路器应按电动机的启动电流进行选择.本设计的调速系统中没有工频电源切换电路,故因此电源侧断路器的额定电流可按变频器的额定电流来选用,即II电源侧断路器变频器额定电流3.3电源侧交流接触器电源一旦断电,在变频器内部保护功能起作用时,通过接触器自动将变频器与电源断开,以免在外部缎子控制状态下重新供电时变频器自动工作.以保护设备的安全及人身安全.电源侧交流接触器选择本设计的调速系统中没有工频电源切换电路,故因此电源侧断路器的额定电流可按变频器的额定电流来选用,即II电源侧接触器变频器额定电流3. 4电动机侧电磁接触器和工频电网切换用接触器变频器和工频电网之间的切换运行时互锁的，这就可以防止变频器的输出端接到工频电网上。本设计采用的是西门子MM440变频器。其具有内置工频电源切换功能，选择西门子厂家提供推荐的接触器型号。3. 5热继电器MM440变频器具有内部电子热敏保护功能，不需要热继电器保护电动机。3.6电抗器3.6.1交流电抗器的名称，安装位置和作用交流电抗器的名称，安装位置和作用见下表名称安装位置作用输入交流电抗器电网电源和变频器输入端之间1. 实现变频器和电源匹配,限制因电网电压突变和操作过电压所引起的冲击电流，保护变频器2. 改善功率因数3. 减
