桥式起重机电气控制毕业设计

        课程设计                   专    业        工程机械及其自动化         课    程            机械设计            题    目 205t桥式起重机控制系统设计         姓    名                            学    号                 班    级                        指导教师                    目录 一、设计任务及技术参数 ……………………………………………………2 1.主要技术参数……………………………………………………………2 2.起重机工作机构的级别…………………………………………………2 二、电机容量选择及调速电阻器计算………………………………………2 1.  电机容量选择…………………………………………………………2 1.1 主提升机构电机容量选择……………………………………………2 1.2  副提升机构电 ………………………………………………………3 1.3 大车行走机构电动机选择……………………………………………3 1.4 小车行走机构电机容量选择…………………………………………4 2调速电器计算…………………………………………………………5 2.1 主起升机构调速电阻计算……………………………………………5 2.2副起升机构调调电阻器计算…………………………………………6 2.3大车行走机构调速电阻器计算………………………………………7 2.4小车行走机构调速电阻器计算………………………………………8 三、主起升机构控制系统设计………………………………………………9 3.1控制系统组成…………………………………………………………9 3.2主起升机构控制电路图………………………………………………9 3.3主起升机构的工作原理……………………………………………10 四、副起升机构的系统设计…………………………………………………10 4.1控制系统组成………………………………………………………10 4.2副起升机构控制电路图……………………………………………10 4.3副起升机构的工作原理……………………………………………11 五、大车运行机构控制系统设计……………………………………………11 5.1控制系统组成………………………………………………………11 5.2大车机构控制电路图………………………………………………11 5.3大车机构的工作原理………………………………………………12 六、小车运行机构控制系统设计……………………………………………12 6.1控制系统组成………………………………………………………12 6.2小车机构控制电路图………………………………………………12 6.3 小车机构的工作原理………………………………………　13     一设计任务及技术参数 1、主要技术参数 起重量 跨度  起升高度 起升速度 小车运行速度 大车运行速度 20/5t 22.5m 12/18m 23m/min 18m/min 40.8m/min                           2.起重机工作机构的级别: （1）工作级别 A3； （2）大车运行机构的工作级别与起升机构相同，小车行机构的工作级别一律为M5表中所列速度要求，在计算后所得的实际数据可允许有15%的偏差。 二、电机容量选择及调速电阻器计算 1电机容量选择 1.1主提升机构电机容量选择 1）已知起重量=20 t     工作级别A3    主提升运行速度=23m/min 副钩重=4%=0.8 t 静功率计算公式= =（+ ）g=（20000+800）9.81 N =204048 N V=23m/min=0.383m/s =0.980.980.98=0.94（二级闭式齿轮传动，滑轮组倍率3）  所以== =83.14KW 根据电动机样本，选用YZR355M电动机，当S3,  JC=25%时，电动机允许输出功率为110KW。在基准工作制S3,  JC=40%时 =90 KW 。 2) 电动机的过载校验               按电动机转矩允许过载倍数=2.8, 对绕线转子电动机H=2.1, 一台电机m=1 =62.35KW< =90KW 电动机过载校验通过。 1.2副提升机构电机容量选择 1）已知起重量=5 t     工作级别A3      副钩起升速度=23m/min   副钩重=3%=0.15t         静功率计算公式=         =（+ ）g=（5000+150）9.81 N =50521.5N         =23 m/min=0.383m/s           =0.980.980.98=0.94（二级闭式齿轮传动，滑轮组倍率3）         所以== KW=20.58KW 根据电动机样本，选用YZR200L电动机，当S3, JC=25%时，电动机允许输出功率为26KW。在基准工作制S3,  JC=40%时，=22 KW。 2) 电动机的过载校验                 按电动机转矩允许过载倍数=2.8,对绕线转子电动机H=2.1,一台电机m=1 =KW=15.435KW<=22 KW 电动机过载校验通过。 1.3大车行走机构电机容量选择 1）已知起重量=25 t      工作级别A5    大车运行速度=23m/min   起重机总重 G=47000Kg   运行静阻力。大车运行部分总质量       =（+G）g=（25000+47000）9.81 N=7063207N 室内运行，风阻力G=0, 坡度阻力=0查得，取运行摩擦阻力系数  =0.0065 则      ==7063200.0065 N=4591.8N 2) 运行静功率             =110 m/min=1.833m/s 大车运行机构总效率取=0.95             == KW=8.86 KW 3) 运行加速功率, 查得取a=0.26 m/s，=7s           ==KW=39.74KW 4) 初选电动机           =KW=13.16KW 式中：m-电动机数目（2台）       - 平均启动转矩倍数（对绕线转子异步电动机取1.7） 根据电动机样本，选用YZR180L电动机，当S3, JC=25%时，电动机允输出许功率为17KW。在基准工作制S3, JC=40%时，=15KW。 5）电动机发热校验。根据《起重机设计规范》附录U和附录W推荐，选大车运行机构的接电持续率JC=25%,  CZ=600,稳态负载平均系数G==0.9 则 =G=0.9 KW=8.95 KW 查得，YZZR180L电动机，当JC=25%,  CZ=600时，其允许输出功率P=12KW>P，电动机发热校验通过。 1.4 小车行走机构电机容量选择 1) 已知起重量=25t     工作级别A5   小车运行速度=23m/min   小车自重=7808Kg   运行静阻力。小车运行部分总质量           G=( + )g=（25000+7808）9.81 N=321846.48N 室内运行，风阻力G=0, 坡度阻力=0，查得取运行摩擦阻力系数  =0.0075       = G=3321846.480.0075 N=2413.85N 2) 运行静功率         =41m/min=0.683m/s 小车运行机构总效率取=0.9         P==KW=1.83KW 3) 运行加速功率。查得取a=0.083 m/s,=8.29 s         ==KW=2.12KW 4) 初选电动机         P= KW=2.32KW 式中：m-电动机数目       - 平均启动转矩倍数（对绕线转子异步电动机取1.7） 根据电动机样本，选用YZR132M1电动机，当S3,  JC=25%时，电动机允输出许功率为2.5 KW。在基准工作制S3,  JC=40%时，P=2.2KW。 5）电动机发热校验。根据《起重机设计规范》附录U和附录W推荐，选小车运行机构的接电持续率JC=25%,  CZ=300,稳态负载平均系数G=G=0.9       则  =G=0.9KW=1.65 KW 查得，YZR132M1电动机，当JC=25%,CZ=300时，其允许输出功率P=2.46KW>，电动机发热校验通过。 2调速电阻器计算 2.1主起升机构调速电阻计算 主提升机构选用串电阻调速方法 电机型号    YZR355M动率        Pe=110KW 额定电压    U=380V 额定电流    I=218A 转子开路电压 U=475V 转子电流    I=207A 额定转速    n=581r／min  ： =1.84 功率因数    cos1e=0.81 效率        =0.9 调速要求 ： 额定负载转矩：约等于电动机额定转矩。 电机额定转速 一速130r／min, 二速200r／min, 三速330r／min, 四速460r／min,五速 560r／min. 分析：对于电动机固有特性有 ： 额定转差率Se=(n-n)/n=(750-581)/750=0.23 绕线转子每相绕组电阻:r===0.305 临界转差率Sm=Se(+)=0.23=0.78 1．第一档速度n=130r／min 则有Se=( n-n)/ n=(750-130)/750=0.83 叉根据异步电机人为特性的实用表达式Mx= 可解得： Sxm=Sx[Mm/Mx] 在该起重机中，负载转矩Mx=电机额定转矩 Me。 则有         S=S ()=0.83(1.84) 即S=2.81 又根据异步电动机的机械特性参数表达式,当am/as=0时.即转矩最大值时.临界转差率Sm为：           Sm= 对于一速，有= 得r=1.244 同理可得r=1.064  r=0.704    r=0.349    第五档速度此档速度为电机鞭定糟建,不串接任何电阻. 2.2副起升机构调速电阻器计算 1）已知参数：由所选YZR200L电动机,查得额定功率P=26KW, 转子开路电压 E=380V, 转子额定电流I=82.4A, 额定转速n=956 r/min，同步转速n===1000 r/min。 2）电动机额定电阻                 R===2.66 3) 电动机的等效转差率r 额定转差率s===0.044                  等效转差率 r=R s 转子导线电阻R==0.0175=0.033 式中：L-电动机转子导线长度，对起升电动机为30 m       A-导线截面积. 转子导线电阻标么值R===0.012 所以r=Rs=0.0120.044=0.0005 4）选电阻器     选用RS5型电阻器，串4级可切换电阻和1级常串电阻。可得各级电阻的标么值R=0.1- r=0.1-0.0005=0.0995                     R=0.1 R=0.2 R=0.27 R=1.13 5) 各级电阻值计算 R=RR=22.260.0995=0.225 R=RR=2.260.1 =0.226 R=RR=2.260.2 =0.452 R=RR=2.260.27 =0.610 R=RR=2.261.13 =2.554 2.3大车行走机构调速电阻器计算 1）已知参数：由所选YZR180L电动机,查得额定功率P=15KW, 转子开路电压E=380V, 转子额定电流I= 46.5A, 额定转速n=962r/min，同步转速n===1000 r/min 2) 电动机额定电阻               R== =4.72 3）电动机的等效转差率r 额定转差率s===0.038                   等效转差率 r=R s 转子导线电阻R==0.0175=0.016 式中：L-电动机转子导线长度，对运行电动机为15 m     A-导线截面积，查得A为16 mm 转子导线电阻标么值R===0.0034 所以r=Rs=0.00340.038=0.00013 4）选电阻器 运行机构电动机功率100 KW以下时，选用RY5型电阻器，串4级可切换电阻和1级常串电阻。查得各级电阻的标么值R=0.1- r=0.1-0.00013=0.09987                     R=0.1 R=0.2 R=0.4 R=1.2 5) 各级电阻值计算 R=RR=4.720.09987 =0.471 R=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小车行走机构调速电阻器计算 1） 已知参数：由所选YZR132M1电动机, 查得额定功率P=2.2KW, 转子开路电压E=132V, 转子额定电流I=12.6A, 额定转速n=908r/min， 同步转速n===1000 r/min。 2） 电动机额定电阻               R== =6.05 3）电动机的等效转差率r 额定转差率s===0.092                  等效转差率 r=R s 转子导线电阻R==0.0175=0.0263 式中：L-电动机转子导线长度，对运行电动机为15 m       A-导线截面积，查得A为10 mm 转子导线电阻标么值R===0.0043 所以r=Rs=0.00430.092=0.0004 4）选电阻器 选用RY5型电阻器，串4级可切换电阻和1级常串电阻。查得各级电阻的标么值R=0.1- r=0.1-0.0004=0.0996                       R=0.1 R=0.2 R=0.4 R=1.2 5）各级电阻值计算 R=RR=6.050.0996 =0.603 R=RR=6.050.1 =0.605 R=RR=6.050.2 =1.21 R=RR=6.050.4 =2.42 R= RR=6.051.2 =7.26 三：主起升机构控制系统 3.1控制系统组成 主提升控制系统包括制动器， 三相异步电动机， 凸轮控制等。 3.2主起升机构控制电路图    3.3主起升机构的工作原理 开  关 上升 下降 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 Z1 + + Z2 + + Z3 + + + + Q2 + + + + + + Q1 + + + + + + + + X2D2 + + + + + X3D1 + + + + + X2D1 + + + + + X3D2 + + + + + 图4.2  无触点开关切换电阻调速控制板 注：‘上升’即为‘正转’、‘下降’即为‘反转’；‘+’代表‘接通’、‘空白’代表‘断开’。 例如：在‘上升’的‘3’挡时Z3、Z2、Z1、X2D1、X3D2断开，Q2、Q1、X2D2、X3D1接通，电机正转Q2、Q1下面电阻被短接，电阻变小，转速变快。在‘下降’的‘4’挡时Z1、Z2、X2D2、X3D1断开，Z3、Q2、Q1、X3D2、X2D1接通，电机反转Z3、Q2、Q1下面电阻被短接，电阻变小，转速变快。 四、副起升机构的系统设计 4.1控制系统组成 1) 三相异步电动机    2) 凸轮控制器      3) 制动器 4.2副起升机构控制电路图 图4.1  起升升降控制回路 4.3副起升机构的工作原理 与主起升机构相似 五、大车运行机构控制系统设计 5.1控制系统组成 1) 三相异步电动机    2) 凸轮控制器    3) 制动器 5.2大车机构控制电路图                              图5.1  大车控制回路 5.3大车机构的工作原理；与主起升机构相似 六、小车运行机构控制系统设计 6.1控制系统组成 1) 三相异步电动机    2) 凸轮控制器  3) 制动器 6.2小车机构控制电路图 图6.1  小车控制回路 6.3 小车机构的工作原理；与主起升机构相似   结论 本次设计的桥式起重机控制系统主要采用了在可编程序控制器的控制调节下，研究桥式桥式起重机的主提升，副提升，大车，下车的控制系统。设计主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 包括介绍分析桥式起重机的现状和国内外发展，以及分析它的工作原理和重要部件的电气控制过程。 本设计主要解决了以下几个问题： 1.桥式起重机的主要机构的控制电路和控制原理 2各机构的电机的选择和电阻的计算 3运用串电阻调速的原理和调速过程 致 谢 值此设计完成之际，首先衷心的感谢我的设计指导老师杨继范老师。此次设计是在杨老师的悉心指导下完成的。在课题的研究过程中，杨老师提出了许多宝贵的指导性意见，才使得我的毕业设计可以顺利进行。杨老师求真务实的治学态度、诲人不倦的工作作风、平易近人的态度给我留下深刻的印象。在我的整个毕业设计阶段，无论在专业学习，还是在图纸设计和说明书撰写止，杨老师都给予了极大的关心、指导和鼓励。在本次设计过程中还要特别感谢各家实习单位能给我提供良好的实习环境，使我能对自己所设计的题目有一个更加深刻的认识。此外，还有幸和许多同学对相关问题进行了探讨和研究，并从中得到了很多有益的启发。在此对这些同学表示由衷的感谢。最后感谢所有对我有过帮助的人。 。 参考文献 【１】      ＧＢ  　３８１１－８３    起重机设计规范 【2】        起重机设计手册 【3】        实用起重机电气技术手册              裘为章 【4】        机械设计        徐起賀    刘静香    程鹏飞 【5】        机械装备金属结构设计（第2版）    徐格宁