《工廠電氣控制》課程設(shè)計-橋式起重機(jī)起升結(jié)構(gòu)課程設(shè)計.doc

唐 山 學(xué) 院 工廠電氣控制 課 程 設(shè) 計 題 目 橋式起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)電氣控制 系 (部) 信息工程系 班 級 電本一班 姓 名 學(xué) 號 4120208106 指導(dǎo)教師 2014 年 12 月 22 日至 12月 25 日 共 1 周2014 年12 月24日 1目錄1 引言11.1橋式起重機(jī)的簡介11.2橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)組成12 設(shè)計內(nèi)容及要求32.1 設(shè)計內(nèi)容32.2 設(shè)計要求33 起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)電動機(jī)的選擇43.1提升機(jī)構(gòu)工作原理43.2選擇提升機(jī)構(gòu)電機(jī)所需技術(shù)數(shù)據(jù)43.3初選電機(jī)43.4電機(jī)制動器的選擇53.5電動機(jī)發(fā)熱校驗53.6檢驗過載能力73.7電阻計算74 制圖105總結(jié)12參考文獻(xiàn)13附錄14課程設(shè)計說明1 引言1.1橋式起重機(jī)的簡介橋式任何生產(chǎn)機(jī)械都由原動機(jī)、傳動裝置、工作機(jī)構(gòu)和操縱控制設(shè)備等組成。如果以電動機(jī)作為原動機(jī)來拖動生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)，則它的驅(qū)動、傳動裝置通常稱為電力拖動系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的電動機(jī)、控制操縱部分，電氣電路和電氣器件等等習(xí)慣統(tǒng)稱電氣設(shè)備。 橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。這種起重機(jī)廣泛用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、簡易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī)3種。龍門式起重機(jī)是屬于橋式類型起重機(jī)的一種。懸臂梁的作用可使起重小車在主梁上的走行距離延長，擴(kuò)大作業(yè)范圍。龍門起重機(jī)的使用大大降低了裝卸工人的勞動強(qiáng)度，改善了工人的操作條件，提高了裝卸作業(yè)生產(chǎn)能力和勞動生產(chǎn)率，是保證施工生產(chǎn)質(zhì)量和效益的關(guān)鍵起重設(shè)備。龍門起重機(jī)廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)中，例如在電力場合設(shè)備的地面組合、設(shè)備的敘作加工配合、水泥框架的預(yù)制、物件的吊運等，在鐵路貨場裝卸火車、汽車，在船里吊裝船段，在水電站大壩起吊閘門，在港口碼頭裝卸集裝箱，在工廠內(nèi)部起吊和搬運笨重的成件物品，在建筑安裝工地進(jìn)行施工作業(yè)，在儲木場堆識木材等場合。龍門式起重機(jī)由機(jī)械傳動、金屬結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備三大部分組成。機(jī)械傳動部分又由起升機(jī)構(gòu)、小車走行機(jī)構(gòu)、大車走行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，此三者即為門式起重機(jī)的三大工作機(jī)構(gòu)，它們分別實現(xiàn)吊裝貨物的上下升降，左右(橫向)搬移和前后(縱向)搬運三個動作，構(gòu)成一個作業(yè)區(qū)域。1.2橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)組成任何生產(chǎn)機(jī)械都由原動機(jī)、傳動裝置、工作機(jī)構(gòu)和操縱控制設(shè)備等組成。如果以電動機(jī)作為原動機(jī)來拖動生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)，則它的驅(qū)動、傳動裝置通常稱為電力拖動系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的電動機(jī)、控制操縱部分，電氣電路和電氣器件等等習(xí)慣統(tǒng)稱電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的功用主要在于：由電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，通過傳動裝置拖動工作機(jī)構(gòu)；控制設(shè)備通過各種控制器件和電器元件用來控制電動機(jī)按工作機(jī)構(gòu)的要求完成各種動作。普通橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。起升機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機(jī)通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車運行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)包括制動器、電動機(jī)、減速器、卷筒和滑輪組。電動機(jī)通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車運行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。起重機(jī)運行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機(jī)帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機(jī)驅(qū)動。中、小型橋式起重機(jī)較多采用制動器、減速器和電動機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動方式，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。2 設(shè)計內(nèi)容及要求2.1 設(shè)計內(nèi)容橋式起重機(jī)跨距40m，起重量20t，起升高度20m，工作類型為中型(FC25)，可進(jìn)行貨物的裝卸、轉(zhuǎn)運及堆放等作業(yè)。提升額定起重量時可實現(xiàn),三級速度，調(diào)速電阻同時兼做起動電阻?？蓪崿F(xiàn)下放額定載荷。2.2 設(shè)計要求完成提升機(jī)構(gòu)拖動電機(jī)選擇及其起動、制動、調(diào)速電氣控制設(shè)計，繪制電氣原理圖，撰寫說明書。課程設(shè)計要像正式設(shè)計一樣，以高度的責(zé)任感，嚴(yán)肅認(rèn)真，一絲不茍的態(tài)度進(jìn)行設(shè)計，充分發(fā)揮主觀能動性，通過課程設(shè)計樹立起正確的設(shè)計思想和良好的工作作風(fēng)。課程設(shè)計中應(yīng)深入研究現(xiàn)有的資料和典型結(jié)構(gòu)，并充分利用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；既不盲目抄襲，也不脫離實際的“閉門造車”；應(yīng)該在學(xué)習(xí)和繼承的基礎(chǔ)上調(diào)查研究，進(jìn)行改造和創(chuàng)新。3 起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)電動機(jī)的選擇3.1提升機(jī)構(gòu)工作原理電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器，補(bǔ)償器，制動輪聯(lián)軸將動力傳遞給減速器的高速軸端，經(jīng)減速器將動力電動機(jī)高速數(shù)降低到低速數(shù)，由低速軸輸出，經(jīng)卷筒內(nèi)齒圈，把動力傳遞給卷筒組，再通過鋼絲繩和滑輪組使吊鉤進(jìn)行升降，完成升降重物的任務(wù)。3.2選擇提升機(jī)構(gòu)電機(jī)所需技術(shù)數(shù)據(jù)(1)起重量： (2)卷筒飛輪轉(zhuǎn)矩：(3)減速器傳動比： (4)減速器效率：(5)卷筒直徑： (6)空鉤重：(7)鋼繩直徑： (8)動滑輪承載繩數(shù)：(9)動滑輪效率： (10)卷筒效率：3.3初選電機(jī) (1)額定效率： (2)空鉤負(fù)載系數(shù)： (3)查表得： (空鉤提升) (空鉤下放) (4) (5) (6)負(fù)載轉(zhuǎn)矩：()折算到電機(jī)軸 從而可得： (7)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速： (8)電機(jī)額定功率： 選擇電機(jī)的型號為YZR280S-10 其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：定子電流 轉(zhuǎn)子電流 轉(zhuǎn)速輸出功率 轉(zhuǎn)差率 轉(zhuǎn)動慣量額定功率 額定電壓 最大電磁轉(zhuǎn)矩F級溫升 3.4電機(jī)制動器的選擇 優(yōu)選長行程，選擇的制動器的飛輪轉(zhuǎn)矩為3.5電動機(jī)發(fā)熱校驗(1) (2)選擇電機(jī)起動過程最大轉(zhuǎn)矩(提升和下降) (3)最小起動轉(zhuǎn)矩： (4)提升、下降時的平均起動轉(zhuǎn)矩： (5)拖動系統(tǒng)折算到電動機(jī)軸的飛輪轉(zhuǎn)矩 此時應(yīng)考慮電磁鐵飛輪轉(zhuǎn)矩折算： 空鉤： 卷筒： (6)空鉤下放起動時間的確定： 由 得： (7)負(fù)荷提升起動時間： 由 得： (8)負(fù)荷下放起動時間：由 得： (9)空鉤提升起動時間：由 得： (10)穩(wěn)定運行時間的確定：工藝要求四段的相同，則： (11)電機(jī)運行時的等效轉(zhuǎn)矩： 當(dāng)FC%=25%時， ，滿足發(fā)熱方面的要求條件。3.6檢驗過載能力 電動機(jī)的過載通常是三相均衡過載，一般只需要一相設(shè)置電流互感器，就能檢測出電動機(jī)的過載狀態(tài)。檢驗電機(jī)的過載能力，發(fā)現(xiàn)在一定的電流范圍內(nèi)，所選電動機(jī)能夠正常運行，因此電機(jī)選擇合適。3.7電阻計算 (1)關(guān)于轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率的計算 按要求實現(xiàn)三級速度： 553r/min (2)串入電阻的計算： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時： ， ， 則： 串入可以實現(xiàn)速度提升負(fù)載。 經(jīng)計算得： 再串入 可以實現(xiàn)速度提升載荷。 經(jīng)計算得： 再串入 可以完成速度提升負(fù)載。 接入能產(chǎn)生0.4起動轉(zhuǎn)矩的負(fù)載電阻以防止起動沖擊。 由 得： (3)實現(xiàn)下放載荷(倒拉反接制動) 可串入電阻實現(xiàn)。4 制圖 4.1 起重機(jī)電氣原理圖圖4-1 起升機(jī)構(gòu)電氣原理圖4.2起升機(jī)構(gòu)控制電路工作原理主電路由刀開關(guān)QS和三個過流KA1、KA2、KA3；制動器電機(jī)由接觸器KM3主觸頭控制；KM1、KM2控制電動機(jī)定子電路，使電動機(jī)正反轉(zhuǎn)；KM4、KM5為反接制動接觸器，控制反接電阻R1、R2；KM6、KM7、KM8、KM9起動加速接觸器，用來控制電動機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的切斷與串入，調(diào)節(jié)電動機(jī)的速度；電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串有7段三相對稱電阻，其中R1、R2為反接制動限流電阻，R3-R6為起動加速電阻，R7為常接電阻，用來軟化機(jī)械特性，SQ5、SQ6為上升與下降極限限位開關(guān)。控制電路由主令控制器SA和PQR10型磁力控制屏組成，上升和下降各分為六檔上升6檔中各檔依次短接電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路中的電阻，使電動機(jī)加速運行，而定子電路的接法保持不變。下降6檔中，前3檔(C、1、2)，電動機(jī)相序接法與上升時間相同，但轉(zhuǎn)子中串入了較大的電阻，在一定的位能轉(zhuǎn)矩負(fù)載下電動機(jī)運行在速度反向的倒拉反接制動狀態(tài)，從而得到較小的下降速度，適用于重負(fù)載下降。在后3檔(3、4、5)，電動機(jī)按下降方向運轉(zhuǎn)，得到強(qiáng)力下放，適用于輕載(空鉤)下降。主令控制器SA共12對觸點，通過控制繼電器老控制電動機(jī)定子電路，使其正反轉(zhuǎn)，控制轉(zhuǎn)子電路上的電阻的切斷來調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于是通過繼電器來控制的，可以采用對稱控制電阻切斷。5總結(jié)本次課程設(shè)計對我而言，是對工廠電氣控制技術(shù)的一次綜合復(fù)習(xí)和應(yīng)用。這一段時間的課程設(shè)計，使我得到了很多經(jīng)驗，并且鞏固加深以及擴(kuò)大了專業(yè)知識面，鍛煉綜合及靈活運用所學(xué)知識的能力。在本次設(shè)計中，我而且完成了：起升機(jī)構(gòu)控制線路的設(shè)計以及主線路原理圖的設(shè)計；并對電機(jī)進(jìn)行了選型；最后完成了布線圖。不過在本次的課程設(shè)計當(dāng)中仍然存在一些缺陷：起重機(jī)的起升和下方的時間過長；未能實現(xiàn)計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)控制，從而在電氣室里控制起重機(jī)。參考文獻(xiàn)1 趙國君.通用橋式和門式起重機(jī)M.機(jī)械工業(yè)出版社,20022 周紹英.電力拖動M.冶金工業(yè)出版社,20063 廖常初.PLC編