成績電機與拖動課程設計說明書工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)設計學生姓名學號學院名稱專業(yè)名稱電氣工程及其自動化指導教師韓成春年月日目錄1緒論11.1工業(yè)生產(chǎn)動力的開展11.2由電機拖動的工作臺往返循環(huán)系統(tǒng)在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用12拖動系統(tǒng)的分析22.1拖動系統(tǒng)的整體分析22233電動機的選擇53.1電動機容量的選擇53.1.1負載轉矩的測量53.1.2電動機類型的選擇55667888894系統(tǒng)電路圖設計10101010111111結論13參考文獻141緒論1.1工業(yè)生產(chǎn)動力的開展石器時代人類制造和使用的各種石斧、石錘和木質、皮質的簡單工具是后來出現(xiàn)的機械的先驅。幾千年前，人類已創(chuàng)制了用于谷物脫殼和粉碎的臼和磨，用于提水的桔槔和轆轤，裝有輪子的車，航行于江河的船及槳、櫓、舵等。所用的動力由人力開展到畜力、風力和水力。所用材料由天然的石、木、土、皮革等開展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷。制造陶瓷器皿的陶車，已是具有動力、傳動和工作3個局部的完整機械。鼓風器對人類社會開展起了重要作用。強大的鼓風器使冶金爐獲得足夠高的爐溫，得從礦石中煉取金屬。西周時期，中國就已有了冶鑄用的鼓風器。15——16世紀以前，機械工程開展緩慢。17世紀以后，資本主義商品經(jīng)濟在英、法等國迅速開展，許多人致力于改良各產(chǎn)業(yè)所需要的工作機械和研制新的動力機械——蒸汽機。18世紀后期，蒸汽機的應用從采礦業(yè)推廣到紡織、面粉和冶金等行業(yè)。制作機械的主要材料逐漸從木材改為金屬。機械制造工業(yè)開始形成，并逐漸成為重要產(chǎn)業(yè)。機械工程從分散性的、主要依賴匠師個人才智和手藝的技藝開展成為有理論指導的、系統(tǒng)的和獨立的工程技術。機械工程是促成18——19世紀的工業(yè)革命和資本主義機械大生產(chǎn)的主要技術因素。17世紀后期，隨著機械的改良。煤和金屬礦石需求量的增加，只依靠人力和畜力已不能適應生產(chǎn)提高的要求，于是在18世紀初出現(xiàn)了T．紐科門的大氣式蒸汽機，用以驅動礦井排水泵。1765年，J．瓦特創(chuàng)造了有分開凝汽器的蒸汽機，降低了燃料消耗率。1781年。瓦特又創(chuàng)制出提供回轉動力的蒸汽機，擴大了蒸汽機的應用范圍。蒸汽機的創(chuàng)造和開展。促進礦業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)、鐵路和搬運機械動力化。幾乎成為19世紀唯一的動力源。但蒸汽機及其鍋爐、凝汽器和冷卻水系統(tǒng)等體積龐大、笨重，應用不便。19世紀末，電力供給系統(tǒng)和電動機開始開展和推廣。20世紀初，電動機已在工業(yè)生產(chǎn)中取代了蒸汽機，成為驅動各種工作機械的根本動力。1.2由電機拖動的工作臺往返循環(huán)系統(tǒng)在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)在現(xiàn)在工業(yè)中常用于機床、物流分揀等領域，此系統(tǒng)的應用大大提高了工業(yè)運作的效率，節(jié)省了大量的人力物力，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化。2拖動系統(tǒng)的分析2.1拖動系統(tǒng)的整體分析工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)是由電動機通過齒輪帶開工作臺在規(guī)定的區(qū)域內左右平移，并能實現(xiàn)手動和自動控制的一個系統(tǒng)。具體模型如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)模型電動機局部將電動機與電源正反接實現(xiàn)電動機的正反轉，并將電動機與齒輪相連從而帶開工作臺進行平移運動，模型如圖2-2所示圖2-2電動機帶動齒輪參考模型工作臺局部圖2-3系統(tǒng)參考模型如圖2-3所示，工作臺上的條齒與齒輪相連，工作臺行程由開關SQ1-SQ4來決定，其中SQ1、SQ2為限位開關，SQ3、SQ4為超限開關。正常情況下工作臺應該在SQ3和SQ4之間來回運動，如果工作臺運動范圍超過該范圍那么一定有故障發(fā)生，應該停機檢查并排除故障。圖2-4齒輪帶開工作臺參考模型正視圖圖2-5齒輪帶開工作臺參考模型側視圖圖2-4和圖2-5表示齒輪和工作臺之間的聯(lián)系。因為工作臺安放在滑動導軌上，所以在一定程度上存在滑動摩擦力，所以增加了電動機的負載轉矩，但是在電動機反轉時，滑動摩擦力又大大幫助電動機實現(xiàn)工作臺的減速。3電動機的選擇3.1電動機容量的選擇負載轉矩的測量因為工作臺實現(xiàn)的是平移運動，根據(jù)平移作用力折算的等效負載轉矩公式式〔3.1〕式〔3.1〕式中：——表示等效負載轉矩——表示平移作用力——表示工作臺移動速度——表示傳動效率——表示電動機角速度——表示電動機的轉速假設電動機的重力，移動速度，工作臺與導軌之間的摩擦系數(shù)，傳動機構與圖〔4〕相同，電動機的轉速，傳動效率。那么，平移作用力等效負載轉矩電動機類型的選擇選擇哪種類型的電動機，一方面要根據(jù)生產(chǎn)機械對電動機的機械特性、起動特性性能、調速特性、制動方法和過載能力等方面的要求，對各種類型的電動機進行分析比擬；另一方面在滿足上述要求的前提下，還要從節(jié)省初期投資，減少運行費用等經(jīng)濟方面進行綜合分析，最后將電動機的類型確定下來。在對起動、調速等性能沒有特殊要求的情況下，優(yōu)先選用三相籠型異步電動機。所以選擇的電動機類型類三相籠型異步電動機。電動機電壓和轉速的選擇因為電動機的功率比擬小，所以選用380V三相籠型異步電動機。對于額定功率相同的電動機額定轉速高，電動機的重量輕、體積小、價格低、效率和功率因數(shù)〔對三相異步電動機而言〕比擬高。假設生產(chǎn)機械的轉速比擬低，電動機的額定轉速比擬高，那么傳動機構復雜、傳動效率降低，增加了傳動機構的本錢和維修費用。因此，綜合分析電動機和生產(chǎn)機械兩方面的各種因素最終確定電動機的額定轉速為。電動機外形結構的選擇根據(jù)電動機的使用環(huán)境選擇電動機的外形結構為封閉式，這種電動機的機座和端蓋上均無通風孔，完全是封閉的，外部的潮氣和灰塵不易進入電動機，多用于灰塵多、潮濕、有腐蝕性氣體、易引起火災等惡劣環(huán)境中。工作制的選擇因為電動機一旦起動就處于連續(xù)工作狀態(tài)，當電動機電源反接時，電動機轉軸不能實現(xiàn)立即反轉，存在一小段時間的反轉制動，然后又繼續(xù)工作，如此循環(huán)往復，是周期工作制，所以選用包括電制動的連續(xù)周期工作制〔S7工作制〕。圖3-1S7工作制負載功率、電動機輸出功率、電動機溫度變化圖圖中：P——負載；Pv——電氣損耗；Q——溫度；Qmax——到達的最高溫度；t——時間；TC——負載周期；△tD——起動／加速時間；△tp——恒定負載運行時間；

△tF一—電制動時間；負載持續(xù)率=1電動機型號的選擇Y系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。安裝尺寸和功率等級符合IEC標準，外殼防護等級為IP44，冷卻方法為IC411，連續(xù)工作制〔S1〕。適用于驅動無特殊要求的機械設備，如機床、泵、風機、壓縮機、攪拌機、運輸機械、農業(yè)機械、食品機械等。

Y系列電動機效率高、節(jié)能、堵轉轉矩高、噪音低、振動小、運行平安可靠。Y80~315電動機符合Y系列〔IP44〕三相異步電動機技術條件JB/T9616-1999。Y355電動機符合Y系列〔IP44〕三相異步電動機技術條件JB5274-91。Y80~315電動機采用B級絕緣。Y355電動機采用F級絕緣。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。功率3kW及以下為Y接法；其它功率均為△接法。電動機運行地點的海拔不超過1000m；環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)變化，但不超過40℃；最低環(huán)境空氣溫度為-15℃；最濕月月平均最高相對濕度為90%；同時該月月平均最低溫度不高于表3-1電動機型號及相關參數(shù)型號額定

功率額定

電流轉速效率功率

因數(shù)堵轉轉矩堵轉電流最大轉矩噪聲振動

速度重量額定轉矩額定電流額定轉矩1級2級kWAr/min%COSФ倍倍倍dB(A)mm/skg同步轉速1000r/min6級Y90S-6910566521Y90L-6910566524Y100L-64940626735額定轉矩的計算公式式〔3.2〕式中：——表示額定轉矩——表示額定功率——表示額定轉速根據(jù)電動機的詳細參數(shù)計算得：表3-2不同型號對應的額定轉矩型號 額定轉矩〔〕Y90S-6Y90L-6Y100L-6因為負載轉矩，所以選擇Y90L-6型號電動機。又因為是小功率電動機，所以選用Y接法。電動機的起動校驗根據(jù)查表得Y90S-6型電動機的起動轉矩倍數(shù)、起動電流倍數(shù)。起動轉矩為起動轉矩大于起動時的負載轉矩的〔1.1~1.2〕倍，起動轉矩滿足起動條件。起動電流為起動電流小于電路保護的額定電流，起動電流滿足起動條件電動機的過載校驗根據(jù)查表得Y90S-6型電動機的最大轉矩倍數(shù)電動機的最大轉矩大于電動機的負載轉矩，過載轉矩符合過載要求。電動機的穩(wěn)定運行校驗把、、、、帶入式〔3.1〕求得當電機轉速為時電動機可以穩(wěn)定運行，即當負載轉矩為時，電動機的轉速為。電動機的發(fā)熱校驗設SQ1和SQ2之間的距離足夠長為5米，SQ1和SQ3之間的距離為，近似假設電動機在啟動和反轉制動時的功率為，電動機在穩(wěn)定運行時的功率為負載功率，數(shù)值為圖3-2電機運行一個周期中功率變化的近似圖假設、、，近似滿足式〔3.3〕式〔3.3〕所以假設成立。再假設、、，近似滿足式〔3.4〕式〔3.4〕所以假設成立。、、將上列數(shù)據(jù)帶入式〔3.5〕，進行發(fā)熱校驗式〔3.5〕得所以正常運行時的發(fā)熱符合要求。同理，當工作臺的限位開關出現(xiàn)問題時，SQ3、SQ4代替SQ1、SQ2發(fā)揮作用，，所以發(fā)熱也符合要求。4系統(tǒng)電路圖設計主電路設計分析因為任務要求電動機能實現(xiàn)正反轉，所以電動機主電路必須由兩個開關來控制兩個主電路的通斷，且兩個電路不能同時接通，另外主電路中應該存在熔斷器和熱繼電器來保護電路，由于兩個電路實現(xiàn)電動機的轉向不同，所以兩個電路連接電動機的相序不同。另外電動機的額定功率比擬小，所以采用Y接法。主電路電路圖圖4-1系統(tǒng)主電路圖圖中：L1、L2、L3——表示三相380V交流電源QS——表示電路電源開關FU1——表示主電路熔斷器KM1——表示電動機正轉電路開關KM2——表示電動機反轉電路開關FR——表示熱繼電器當KM1閉合時電動機正轉，當KM2閉合時電動機反轉?？刂齐娐吩O計分析設計任務要求，當工作臺擋鐵1從右向左觸碰到限位開關SQ1時，電動機從正接變?yōu)榉唇?，工作臺減速至零，擋鐵1停在限位開關SQ1和超限開關SQ3之間，并開始從左向右運動，當擋鐵2從左向右觸碰到限位開關SQ2時，電動機從反接變?yōu)檎?，工作臺減速至零，擋鐵2停在限位開關SQ2和超限開關SQ4之間，并開始從右向左運動。假設限位開關SQ1或SQ2失效時，工作臺會繼續(xù)向左或向右運動然后擋鐵1或擋鐵2會觸碰到超限開關SQ3或超限開關SQ4，此時需要電機停止轉動排除故障或者讓超限開關自行進行校正代替限位開關實現(xiàn)控制功能，人為停止系統(tǒng)停止，并排除故障。本系統(tǒng)選擇的是后者。除此之外控制回路應有自己的線路保護，并當主回路溫度過高時可以自動使系統(tǒng)停止運行，當啟動開關按下時，線路應該有自鎖電路使通過電磁繼電器線圈的電流保持。停止按鈕應該保持常閉，當按下時整個控制回路應該失電。電路要能實現(xiàn)手動和自動控制?？刂齐娐冯娐穲D圖4-2工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)電路圖圖中：FU2——表示控制回路熔斷器SB3——表示停止自恢復按鈕SB1——表示正轉自恢復按鈕SB2——表示反轉自恢復按鈕KM1、KM2——表示電磁繼電器線圈SQ1-1、SQ-1——表示限位開關常閉SQ1-2、SQ2-2——表示限位開關常開SQ3-1、SQ4-1——表示超限開關常閉SQ3-2、SQ4-2——表示超限開關常開FR——表示熱繼電器按下電源開關QS，主電路和控制電路得電，此時按下正轉開關SB1，電流經(jīng)SQ1-1、SQ3-1、KM2輔助常閉開關、KM1電磁線圈，使繼電器KM1閉合，那么主電路通，電機M正轉，KM1輔助常開開關閉合，和SQ1-1、SQ3-1、KM2輔助常閉開關、KM1線圈構成自鎖電路，當工作臺擋鐵1從右向左碰到SQ1時，SQ1-1由閉合變成斷開，線圈KM1沒有電流通過，繼電器KM1斷開；同時SQ1-2閉合，電流經(jīng)過SQ2-1、SQ4-1、KM1輔助常閉開關、KM2線圈，使繼電器KM2閉合，KM2輔助常開開關閉合和SQ2-1、SQ4-1、KM1輔助常閉開關、KM2線圈構成自鎖回路，同時主電路另一條電路通道導通，由于電源三相U、V、W中的U相和W相位置互換，電動機反轉制動，然后反向旋轉，帶開工作臺從左向右運動。當工作臺擋鐵2從左向右碰到SQ2時，SQ2-1斷開、繼電器KM2斷開、SQ2-2閉合、繼電器KM1閉合，電機正轉制動，并帶開工作臺從右向左運動，如此循環(huán)往復。假設SQ1或者SQ2失去作用，工作臺繼續(xù)運動，此時SQ3或SQ4將代替SQ1、SQ2的作用實現(xiàn)工作臺自動往返循環(huán)運動。結論這次課程設計持續(xù)了兩周的時間，我拿到的題目是工作臺往返循環(huán)電機拖動系統(tǒng)設計。一開始拿到這個題目的時候，我很茫然，不知道該從什么地方入手，但是通過對課題的仔細審讀、詢問老師、到網(wǎng)上查有關資料，我終于明白了我需要做什么。剛開始思考這個課題時，想的很簡單，好多細節(jié)都沒有考慮完全，通過跟其他同學的交流，我意識到我在思路上存在的問題，然后我就開始矯正自己解決這個課題的思路，但是結果越想越復雜，導致自己感覺有點力不從心。拿到課程設計題目的第三天，我開始按照自己的所想的思路方案自己的課程設計，并開始按照自己方案的一步一步進行著。在完成課程設計的過程中難免會遇到各種各樣的問題，老師和周圍的同學都給我了很多幫助，這讓我感覺到自己不是一個人，讓我有信心完成這個課程設計。整個課程設計中遇到的最大的問題就是電動機的選擇和校驗，因為整個課程設計的背景資料一點都沒給，所以好多東西都需要我們自己去假設，所有假設的數(shù)據(jù)都需要理論去支持，所以在假設數(shù)據(jù)的背后我都需要計算好多數(shù)據(jù)，來確保我數(shù)據(jù)假設的合理性。通過在網(wǎng)上查找電動機類型、計算相關數(shù)據(jù)最終把適宜的電動機類