橋式起重機電氣控制畢業(yè)設(shè)計

1、 課程設(shè)計 專 業(yè) 工程機械及其自動化 課 程 機械設(shè)計 題 目 205t橋式起重機控制系統(tǒng)設(shè)計 姓 名 學(xué) 號 班 級 指導(dǎo)教師 目錄一、設(shè)計任務(wù)及技術(shù)參數(shù) 21.主要技術(shù)參數(shù)22.起重機工作機構(gòu)的級別2二、電機容量選擇及調(diào)速電阻器計算21. 電機容量選擇21.1 主提升機構(gòu)電機容量選擇21.2 副提升機構(gòu)電 31.3 大車行走機構(gòu)電動機選擇31.4 小車行走機構(gòu)電機容量選擇42調(diào)速電器計算52.1 主起升機構(gòu)調(diào)速電阻計算52.2副起升機構(gòu)調(diào)調(diào)電阻器計算62.3大車行走機構(gòu)調(diào)速電阻器計算72.4小車行走機構(gòu)調(diào)速電阻器計算8三、主起升機構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計93.1控制系統(tǒng)組成93.2主起升機構(gòu)控制電

2、路圖93.3主起升機構(gòu)的工作原理10四、副起升機構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計104.1控制系統(tǒng)組成104.2副起升機構(gòu)控制電路圖104.3副起升機構(gòu)的工作原理11五、大車運行機構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計115.1控制系統(tǒng)組成115.2大車機構(gòu)控制電路圖115.3大車機構(gòu)的工作原理12六、小車運行機構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計126.1控制系統(tǒng)組成126.2小車機構(gòu)控制電路圖126.3 小車機構(gòu)的工作原理13一設(shè)計任務(wù)及技術(shù)參數(shù)1、主要技術(shù)參數(shù)起重量跨度 起升高度起升速度小車運行速度大車運行速度20/5t22.5m12/18m23m/min18m/min40.8m/min 2.起重機工作機構(gòu)的級別:（1）工作級別 A3；（2）大車運行機

3、構(gòu)的工作級別與起升機構(gòu)相同，小車行機構(gòu)的工作級別一律為M5表中所列速度要求，在計算后所得的實際數(shù)據(jù)可允許有15%的偏差。二、電機容量選擇及調(diào)速電阻器計算1電機容量選擇1.1主提升機構(gòu)電機容量選擇1）已知起重量=20 t 工作級別A3 主提升運行速度=23m/min 副鉤重=4%=0.8 t靜功率計算公式= =（+ ）g=（20000+800）9.81 N =204048 NV=23m/min=0.383m/s=0.980.980.98=0.94（二級閉式齒輪傳動，滑輪組倍率3） 所以= =83.14KW根據(jù)電動機樣本，選用YZR355M電動機，當(dāng)S3, JC=25%時，電動機允許輸出功率為11

4、0KW。在基準工作制S3, JC=40%時 =90 KW 。2) 電動機的過載校驗 按電動機轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)=2.8, 對繞線轉(zhuǎn)子電動機H=2.1, 一臺電機m=1 =62.35KW< =90KW電動機過載校驗通過。1.2副提升機構(gòu)電機容量選擇1）已知起重量=5 t 工作級別A3 副鉤起升速度=23m/min 副鉤重=3%=0.15t 靜功率計算公式= =（+ ）g=（5000+150）9.81 N =50521.5N =23 m/min=0.383m/s =0.980.980.98=0.94（二級閉式齒輪傳動，滑輪組倍率3） 所以= KW=20.58KW根據(jù)電動機樣本，選用YZR200

5、L電動機，當(dāng)S3, JC=25%時，電動機允許輸出功率為26KW。在基準工作制S3, JC=40%時，=22 KW。2) 電動機的過載校驗 按電動機轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)=2.8,對繞線轉(zhuǎn)子電動機H=2.1,一臺電機m=1 =KW=15.435KW<=22 KW電動機過載校驗通過。1.3大車行走機構(gòu)電機容量選擇1）已知起重量=25 t 工作級別A5 大車運行速度=23m/min 起重機總重 G=47000Kg 運行靜阻力。大車運行部分總質(zhì)量 =（+G）g=（25000+47000）9.81 N=7063207N室內(nèi)運行，風(fēng)阻力G=0, 坡度阻力=0查得，取運行摩擦阻力系數(shù) =0.0065則 =

6、7063200.0065 N=4591.8N2) 運行靜功率 =110 m/min=1.833m/s大車運行機構(gòu)總效率取=0.95 = KW=8.86 KW3) 運行加速功率, 查得取a=0.26 m/s，=7s =KW=39.74KW4) 初選電動機 =KW=13.16KW式中：m-電動機數(shù)目（2臺） - 平均啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機取1.7）根據(jù)電動機樣本，選用YZR180L電動機，當(dāng)S3, JC=25%時，電動機允輸出許功率為17KW。在基準工作制S3, JC=40%時，=15KW。5）電動機發(fā)熱校驗。根據(jù)起重機設(shè)計規(guī)范附錄U和附錄W推薦，選大車運行機構(gòu)的接電持續(xù)率JC=25%

7、, CZ=600,穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)G=0.9則 =G=0.9 KW=8.95 KW查得，YZZR180L電動機，當(dāng)JC=25%, CZ=600時，其允許輸出功率P=12KW>P，電動機發(fā)熱校驗通過。1.4 小車行走機構(gòu)電機容量選擇1) 已知起重量=25t 工作級別A5 小車運行速度=23m/min 小車自重=7808Kg 運行靜阻力。小車運行部分總質(zhì)量 G=( + )g=（25000+7808）9.81 N=321846.48N室內(nèi)運行，風(fēng)阻力G=0, 坡度阻力=0，查得取運行摩擦阻力系數(shù) =0.0075 = G=3321846.480.0075 N=2413.85N2) 運行靜功率 =

8、41m/min=0.683m/s小車運行機構(gòu)總效率取=0.9 P=KW=1.83KW3) 運行加速功率。查得取a=0.083 m/s,=8.29 s =KW=2.12KW4) 初選電動機 P= KW=2.32KW式中：m-電動機數(shù)目 - 平均啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機取1.7）根據(jù)電動機樣本，選用YZR132M1電動機，當(dāng)S3, JC=25%時，電動機允輸出許功率為2.5 KW。在基準工作制S3, JC=40%時，P=2.2KW。5）電動機發(fā)熱校驗。根據(jù)起重機設(shè)計規(guī)范附錄U和附錄W推薦，選小車運行機構(gòu)的接電持續(xù)率JC=25%, CZ=300,穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)G=G=0.9 則 =G=0

9、.9KW=1.65 KW查得，YZR132M1電動機，當(dāng)JC=25%,CZ=300時，其允許輸出功率P=2.46KW>，電動機發(fā)熱校驗通過。2調(diào)速電阻器計算2.1主起升機構(gòu)調(diào)速電阻計算主提升機構(gòu)選用串電阻調(diào)速方法電機型號 YZR355M動率 Pe=110KW 額定電壓 U=380V 額定電流 I=218A轉(zhuǎn)子開路電壓 U=475V 轉(zhuǎn)子電流 I=207A 額定轉(zhuǎn)速 n=581rmin ： =1.84功率因數(shù) cos1e=0.81效率 =0.9調(diào)速要求 ： 額定負載轉(zhuǎn)矩：約等于電動機額定轉(zhuǎn)矩。 電機額定轉(zhuǎn)速 一速130rmin, 二速200rmin, 三速330rmin, 四速460rmi

10、n,五速 560rmin. 分析：對于電動機固有特性有 ： 額定轉(zhuǎn)差率Se=(n-n)/n=(750-581)/750=0.23繞線轉(zhuǎn)子每相繞組電阻:r=0.305臨界轉(zhuǎn)差率Sm=Se(+)=0.23=0.781第一檔速度n=130rmin則有Se=( n-n)/ n=(750-130)/750=0.83叉根據(jù)異步電機人為特性的實用表達式Mx=可解得：Sxm=SxMm/Mx在該起重機中，負載轉(zhuǎn)矩Mx=電機額定轉(zhuǎn)矩 Me。則有 S=S ()=0.83(1.84)即S=2.81又根據(jù)異步電動機的機械特性參數(shù)表達式,當(dāng)am/as=0時.即轉(zhuǎn)矩最大值時.臨界轉(zhuǎn)差率Sm為： Sm=對于一速，有=得r=1

11、.244同理可得r=1.064 r=0.704 r=0.349 第五檔速度此檔速度為電機鞭定糟建,不串接任何電阻.2.2副起升機構(gòu)調(diào)速電阻器計算1）已知參數(shù)：由所選YZR200L電動機,查得額定功率P=26KW, 轉(zhuǎn)子開路電壓E=380V, 轉(zhuǎn)子額定電流I=82.4A, 額定轉(zhuǎn)速n=956 r/min，同步轉(zhuǎn)速n=1000 r/min。2）電動機額定電阻 R=2.66 3) 電動機的等效轉(zhuǎn)差率r額定轉(zhuǎn)差率s=0.044 等效轉(zhuǎn)差率 r=R s轉(zhuǎn)子導(dǎo)線電阻R=0.0175=0.033 式中：L-電動機轉(zhuǎn)子導(dǎo)線長度，對起升電動機為30 m A-導(dǎo)線截面積.轉(zhuǎn)子導(dǎo)線電阻標(biāo)么值R=0.012所以r=R

12、s=0.0120.044=0.00054）選電阻器 選用RS5型電阻器，串4級可切換電阻和1級常串電阻。可得各級電阻的標(biāo)么值R=0.1- r=0.1-0.0005=0.0995 R=0.1R=0.2R=0.27R=1.135) 各級電阻值計算R=RR=22.260.0995=0.225R=RR=2.260.1 =0.226R=RR=2.260.2 =0.452R=RR=2.260.27 =0.610R=RR=2.261.13 =2.5542.3大車行走機構(gòu)調(diào)速電阻器計算1）已知參數(shù)：由所選YZR180L電動機,查得額定功率P=15KW, 轉(zhuǎn)子開路電壓E=380V, 轉(zhuǎn)子額定電流I= 46.5A

13、, 額定轉(zhuǎn)速n=962r/min，同步轉(zhuǎn)速n=1000 r/min2) 電動機額定電阻 R= =4.723）電動機的等效轉(zhuǎn)差率r額定轉(zhuǎn)差率s=0.038 等效轉(zhuǎn)差率 r=R s轉(zhuǎn)子導(dǎo)線電阻R=0.0175=0.016 式中：L-電動機轉(zhuǎn)子導(dǎo)線長度，對運行電動機為15 m A-導(dǎo)線截面積，查得A為16 mm轉(zhuǎn)子導(dǎo)線電阻標(biāo)么值R=0.0034所以r=Rs=0.00340.038=0.000134）選電阻器運行機構(gòu)電動機功率100 KW以下時，選用RY5型電阻器，串4級可切換電阻和1級常串電阻。查得各級電阻的標(biāo)么值R=0.1- r=0.1-0.00013=0.09987 R=0.1R=0.2R=0.

14、4R=1.25) 各級電阻值計算R=RR=4.720.09987 =0.471R=RR=4.720.1 =0.472 R=RR=4.720.2 =0.944 R=RR=4.720.4 =1.888 R=RR=4.721.2 =5.664 2.4小車行走機構(gòu)調(diào)速電阻器計算1） 已知參數(shù)：由所選YZR132M1電動機, 查得額定功率P=2.2KW, 轉(zhuǎn)子開路電壓E=132V, 轉(zhuǎn)子額定電流I=12.6A, 額定轉(zhuǎn)速n=908r/min， 同步轉(zhuǎn)速n=1000 r/min。2） 電動機額定電阻 R= =6.053）電動機的等效轉(zhuǎn)差率r額定轉(zhuǎn)差率s=0.092 等效轉(zhuǎn)差率 r=R s轉(zhuǎn)子導(dǎo)線電阻R=0

15、.0175=0.0263 式中：L-電動機轉(zhuǎn)子導(dǎo)線長度，對運行電動機為15 m A-導(dǎo)線截面積，查得A為10 mm轉(zhuǎn)子導(dǎo)線電阻標(biāo)么值R=0.0043所以r=Rs=0.00430.092=0.00044）選電阻器選用RY5型電阻器，串4級可切換電阻和1級常串電阻。查得各級電阻的標(biāo)么值R=0.1- r=0.1-0.0004=0.0996 R=0.1R=0.2R=0.4R=1.25）各級電阻值計算R=RR=6.050.0996 =0.603R=RR=6.050.1 =0.605R=RR=6.050.2 =1.21R=RR=6.050.4 =2.42R= RR=6.051.2 =7.26三：主起升機構(gòu)

16、控制系統(tǒng)3.1控制系統(tǒng)組成主提升控制系統(tǒng)包括制動器，三相異步電動機，凸輪控制等。3.2主起升機構(gòu)控制電路圖3.3主起升機構(gòu)的工作原理開 關(guān)上升下降54321012345Z1+Z2+Z3+Q2+Q1+X2D2+X3D1+X2D1+X3D2+圖4.2 無觸點開關(guān)切換電阻調(diào)速控制板注：上升即為正轉(zhuǎn)、下降即為反轉(zhuǎn)；+代表接通、空白代表斷開。例如：在上升的3擋時Z3、Z2、Z1、X2D1、X3D2斷開，Q2、Q1、X2D2、X3D1接通，電機正轉(zhuǎn)Q2、Q1下面電阻被短接，電阻變小，轉(zhuǎn)速變快。在下降的4擋時Z1、Z2、X2D2、X3D1斷開，Z3、Q2、Q1、X3D2、X2D1接通，電機反轉(zhuǎn)Z3、Q2、Q

17、1下面電阻被短接，電阻變小，轉(zhuǎn)速變快。 四、副起升機構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計4.1控制系統(tǒng)組成1) 三相異步電動機 2) 凸輪控制器 3) 制動器4.2副起升機構(gòu)控制電路圖圖4.1 起升升降控制回路4.3副起升機構(gòu)的工作原理與主起升機構(gòu)相似五、大車運行機構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計5.1控制系統(tǒng)組成1) 三相異步電動機 2) 凸輪控制器 3) 制動器5.2大車機構(gòu)控制電路圖 圖5.1 大車控制回路5.3大車機構(gòu)的工作原理；與主起升機構(gòu)相似六、小車運行機構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計6.1控制系統(tǒng)組成1) 三相異步電動機 2) 凸輪控制器 3) 制動器6.2小車機構(gòu)控制電路圖圖6.1 小車控制回路6.3 小車機構(gòu)的工作原理；與主起升機構(gòu)

18、相似 結(jié)論本次設(shè)計的橋式起重機控制系統(tǒng)主要采用了在可編程序控制器的控制調(diào)節(jié)下，研究橋式橋式起重機的主提升，副提升，大車，下車的控制系統(tǒng)。設(shè)計主要內(nèi)容包括介紹分析橋式起重機的現(xiàn)狀和國內(nèi)外發(fā)展，以及分析它的工作原理和重要部件的電氣控制過程。本設(shè)計主要解決了以下幾個問題：1.橋式起重機的主要機構(gòu)的控制電路和控制原理2各機構(gòu)的電機的選擇和電阻的計算3運用串電阻調(diào)速的原理和調(diào)速過程致 謝值此設(shè)計完成之際，首先衷心的感謝我的設(shè)計指導(dǎo)老師楊繼范老師。此次設(shè)計是在楊老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在課題的研究過程中，楊老師提出了許多寶貴的指導(dǎo)性意見，才使得我的畢業(yè)設(shè)計可以順利進行。楊老師求真務(wù)實的治學(xué)態(tài)度、誨人不倦的工作作風(fēng)