《电机与拖动》课程设计说明书提升料车电机拖动系统设计学生姓名学生学号学院名称信电工程学院专业名称电气工程及其自动化指导教师2015年1月18日摘要该系统由电动机提供原动力，经减速器减速拖动钢丝绳来提升或下放料车。
料车到达最高点和最低点是由行程开关自动关断。
当提升料车时，按下提升按钮，电动机开始运转，带动传动装置运转，通过减速器将电动机的高转速降为低转速，再通过皮带传递给钢丝绳轮，然后钢丝绳轮开始转动，再通过定滑轮将料车提升，当料车到达顶部时，触碰到行程开关，电动机停止运转，料车停止上升。
当卸料完成后，按下放按钮，电动机反转，原理跟上升时相同，到达地面时，触碰到行程开关，电动机停止转动，料车停止下放。
关键词电动机；拖动；传动装置；减速器目录1设计题目及要求 (1)1.1设计题目 (1)1.2设计要求 (1)1.3设计思路 (1)2系统结构及工作原理的分析 (2)2.1系统结构组成分析 (2)2.2系统工作原理概述 (2)3电动机的选择 (3)3.1类型的选择 (3)3.2 提升系统的负载功率 (3)3.3确定电动机转速 (3)3.4确定电动机型号 (4)4电动机的校验 (5)4.1发热校验 (5)4.2检验过载能力 (5)4.3校验起动能力 (5)5减速器的选择 (7)5.1总传动比的计算 (7)5.2分配各级传动比 (7)6系统原理电路图及运行分析 (8)6.1系统原理电路图 (8)6.2运行分析 (8)总结 (10)参考文献 (11)附录 (12)1设计题目及要求1.1设计题目拖动对象为一料车提升系统。
右图所示，料车在轨道下部装料，装完料后提升至上部料仓卸载。
装料时间为3分钟，卸载时间不计，提升及下放速度最大值不超过0.4米/秒，料仓距轨道底部15米，料车自重40公斤，每次装料100公斤，企业每天分三班工作，每班提升25次，提升为接班后即开始至提升25次结束。
系统提升使用钢丝绳，钢丝绳轮的直径为0.4米。
工作现场只有三相四线制380v交流电源，电网最大电压波动5%，通风良好，环境干燥，现场无防爆要求。
1.2设计要求1）要求电机拖动系统能够可靠工作，电机温升在允许范围内。
2）设三个手动操作按钮控制电机运转，即提升、下放、停止。
3）系统应能实现在提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止。
1.3设计思路为简化设计，提升系统钢丝绳重量及摩擦阻力均可不计。
并且滑轮等传送比为100%。
设计时要先算出负载转矩，可根据提升速度、电机速度选择减速机。
选择电机时要先确定电机类型，确定电机容量，然后还要考虑是否需要校验起动转矩、电机温升等。
电气控制系统要设计为能够实现自锁功能。
对料车提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止问题，建议选择行程开关，通过行程开关的常开或常闭触点来设计控制电路。
2系统结构及工作原理的分析2.1系统结构组成分析此系统的主要是由电动机、减速器、钢丝绳轮、两组定滑轮等组成。
2.2系统工作原理概述该系统由电动机提供原动力，经减速器减速拖动钢丝绳来提升或下放料车。
料车到达最高点和最低点是由行程开关自动关断。
当提升料车时，按下提升按钮，电动机开始运转，带动传动装置运转，通过减速器将电动机的高转速降为低转速，再通过皮带传递给钢丝绳轮，然后钢丝绳轮开始转动，再通过定滑轮将料车提升，当料车到达顶部时，触碰到行程开关，电动机停止运转，料车停止上升。
当卸料完成后，按下放按钮，电动机反转，原理跟上升时相同，到达地面时，触碰到行程开关，电动机停止转动，料车停止下放。
3 电动机的选择3.1类型的选择选择哪种类型的电动机，一方面要根据生产机械对电动机的机械特性、起动性能、调速性能、制动方法和过载能力等方面的要求，对各种类型的电动机进行分析比较；另一方面在满足上述要求的前提下，还要从节省初期投资，减少运行费用等经济方面进行综合分析，最后将电动机的类型确定下来。
在对起动、调速等性能没有特殊要求的情况下，优先选用三相笼型异步电动机。
根据工作要求选用Y 系列封闭扇冷式三相异步电动机，电源电压380V 。
三相异步电动机具有结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。
3.2 提升系统的负载功率由于此提升系统是双向周期运动，而且两次运动的负载是不同的，所以得求周期变动负载：上升时的负载功率：1000F V P •==上升上升14000.41000•=0.56kw ； 下降时的负载功率： 1000F V P •==下降下降4000.41000• =0.16kw ； 求出平均功率： L P =P t+P t2t••上升下降=0.56+0.162=0.36kw 预选电动机额定功率： N P =（1.1~1.6）• L P =0.396~0.576kw上式中系数（1.1~1.6）是考虑在负载变动引起的瞬态过程中，电流对发热的影响。
因为电机的铜损耗与电流的平方成正比，其影响应予以考虑。
负载变动大，该系数要选大些。
所以电机的额定功率为：N P =1.6•L P =0.576kw3.3确定电动机转速计算钢丝绳轮工作转速w 600.4600.419.11r /min 0.4n D ππ⨯⨯===⨯ 由推荐的传动比合理范围，V 带轮的传动比范围：2～4，二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围：8～40，则总传动比的范围为，160~16'=i ,故电机的可选转速为：''d w (16~160)19.11320~3200n i n==⨯=r/min3.4确定电动机型号根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有500r/min，600 r/min，750 r/min，1000 r/min，1500 r/min，3000 r/min综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500 r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y80M2-4，满载转速1390 r/min。
其主要参数：额定功率： 0.75kW；额定电流： 2A；满载转速： 1390 r/min；效率： 74.5%；功率因数COSψ： 0.76；堵转转矩/额定转矩：2.3；堵转电流/额定电流：6.0；最大转矩/额定转矩：2.3；重量： 18kg4 电动机的校验4.1发热校验首先是进行发热校验，检查电动机温升是否会超过其额定温升。
由于本系统所用的电动机0P 和R 不变，T I ∝ ，而且转速n 基本不变，故可以选用等效功率法。
由于n 不变，负载功率与负载转矩成正比，这时的等效负载功率为：L P=0.411kw又N P =0.576kw∴ L P ≤ N P ，故发热校验合格。
4.2检验过载能力由于此系统的负载是变化的，所以得求出最大负载时的负载转矩，由题目可知，当上升时负载最大，所以所要求的负载转矩为：L P 60T =2nπ⋅上升由于刚上升时不可能达到满载转速， 故取n=800r/min∴ L 560T =9.55800⋅=6.68N m ⋅ 又M MT N T =T α⋅ 而NN P 60T =2n π⋅满载576=9.551390⋅=3.96N m ⋅∴ M T =2.3 3.96•=9.108 N m ⋅因为 L T T M <,所以过载能力校验合格。
4.3校验起动能力校验启动能力就是要求所选电动机的起动转矩s T 大于启动时的负载转矩的（1.1~1.2）倍，即s T L ~T ≥（1.11.2）。
而且还要考虑起动电流s I 是否会超过要求，但如果采用直接起动，起动电流的影响可不考虑。
由题知： NN P 60T =2n π⋅满载576=9.551390⋅=3.96 N m ⋅ 起动转矩： s T MT N =T α⋅=2.3 3.96• =9.10 N m ⋅由题知：起动转矩也就是上升时的转矩即：LS P 60T =2nπ⋅上升560=9.55800⋅=6.68N m ⋅由于s T =9.10N m ⋅>L ~T （1.11.2）=~（1.11.2）⨯ 6.68=7.35~8.02N m ⋅ 因为此系统的所用的电动机额定功率为0.75kw ，远小于7.5kw ，所以可以采用直接起动，因此不用考虑起动电流的影响。
所以起动能力校验合格。
5 减速器的选择5.1总传动比的计算已知电动机的满载转速为1390r/min ，钢丝绳轮的工作转速19.11r/min 。
所以总传动比为a i =1390/19.11=72.74。
5.2分配各级传动比根据机械设计指导书，取V 带的传动比30=i ，则减速器的传动比i 为i =a o 72.7424.253i i == 取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比12 5.83i ==则低速级的传动比为231224.254.165.83i i i ===6系统原理电路图及运行分析6.1系统原理电路图此料车提升系统的原理图与电动机正反转原理图相似，如图6.1所示。
图6.1系统原理电路图相关元件说明：QS -- 刀开关KM1 -- 正转用接触器KM2 -- 反转用接触器FU -- 主电路熔断器FR -- 热继电器M -- 三相异步电动机SB1 -- 正转按钮SB2 -- 反转按钮SB3 -- 停止按钮SQ1-1--上升行程开关SQ2-1--下降行程开关6.2运行分析首先闭合QS，由于在左支路中SB2为常闭开关，所以刚开始时左支路SB2闭合，右支路SB2断开，闭合SB1，左支路导通，KM1带电，线圈闭合，此时的SB1已经断开，可是KM1已经闭合，启动了自保功能，左支路依然导通，电动机正转，料车上升，上升到顶部时，触碰到行程开关SQ1-1，导致左支路断开，KM1不带电，线圈断开，电动机停止运转。
再闭合SB2，右支路导通，KM2带电，线圈闭合，同理电路启动自保功能，电动机反转，料车下放。
如果想系统停止工作，按下停止按钮SB3。
由于此电路图的设计是正反转互锁，所以不会存在正转的同时也要反转，即左右支路不会同时导通。
总结《电机与拖动》课程设计是本课程学习的一个重要环节，通过接近两周的课程设计使我从各个方面都得到了训练，对电机系统的各个零部件有机的结合在一起有了更深刻的认识。
由于时间紧迫，虽然自己拼命加班加点，但这次课程设计还是存在许多问题。
发现理论知识学得不牢固，大学学过的许多专业知识，自己没有系统的整理和消化，很多简单的知识点要重新看书才能回忆得起来，这样很严重的拖慢了自己的设计速度和影响自己课程设计的质量，在边计算边画图边改正的过程中发现自己走了很多的弯路。
在设计的过程中，培养了我综合应用电机与拖动这门课程及其他课程的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力。
通过这次设计，我想会对我以后独立设计打下一个良好的基础，在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑、传动更稳定、更精确的设备。