电动葫芦控制电路的设计论文.doc

毕业论文（设计）系 别专 业班 级姓 名学 号课 题电动葫芦控制电路的设计指导教师目 录【摘 要】（2）【关键词】（2）1. 电动葫芦的结构原理（2）2. 电动葫芦的电气原理图2.1 主电路（3）2.2 控制原理（4）电动葫芦电气原理图（4）电动葫芦电气安装接线图（5）3. 电气元件的选择（6）3.1 电动机的选择3.1.1 升降电动机的选择（6-8）3.1.2 水平移动电机的选择 （8-10）3.2 其它元件的选择（10-11）4 减速器的设计 4.1 传动装置总体设计（12）4.2 齿轮的设计及校核计算（13-15）4.3 轴的设计及校核计算（16-19）4.4 轴承、联轴器、键的选择及减速器的润滑和密封 （19）4.5 减速器附件的选择（20）4.5.1 减速器附件的选择（20）4.5.2 箱体结构的设计（20）4.5.3 齿轮结构尺寸（21）【参考文献】（21）电动葫芦控制电路的设计及减速箱的设计【摘 要】本文主要是关于最大起重量为2t电动葫芦的设计。第一部分主要是电动葫芦的结构原理；第二部分为电动葫芦的电气原理图；第三部分为电电动葫芦器元件的选择。【关键词】电动葫芦、控制电路、传动装置1.电动葫芦的结构原理电动葫芦是用于吊装的起重机械设备，用来提升或下降重物，并能在水平方向移动的起重运输机械，它具有起重量小、结构简单、操作方便等特点。一般电动葫芦只有一个恒定的运行速度，广泛应用于工矿企业中进行小型设备的安装、吊动和维修。 如图所示，CD型钢丝绳电动葫芦是由两个结构上相互联系的升降机构和移动装置组成，分别由升降电动机和移动电动机拖动。升降机构电动机通过减速箱拖动钢丝卷筒。升降的钢丝卷筒由电动机经减速箱拖动，主传动轴跟电磁制动器的锥形圆盘相连接。电动葫芦是借导轮的作用在工字梁上来回移动，而导轮由另一台电动机经圆柱形减速箱驱动。电动葫芦的行走机构设有电磁驱动器，并用机械撞块限制前后两个方向的移动行程。 电磁制动器对主传动轴制动。在升降吊钩的极限位置装有行程限位开关。移动机构电动机经减速箱拖动行走导轮，行走导轮可以在工字轨道上来回移动。当它超过行程时，行程限制开关进行限位保护。为了安全，电动葫芦采用电动控制，当操作人员离开岗位时，电动葫芦就自动停车，避免事故发生。2电动葫芦电气原理图2.1主电路主控制电路由刀开关Q、熔断器FU、交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、热继电器FR、限位保护开关ST、提升控制按钮SB1、下降控制按钮SB2、向左控制按钮SB3、向右控制按钮SB4、控制提升电动机M1、左右移动电动机M2和断电型电磁制动器YB组成。三相交流电源通过组合开关Q将电源引入，FU为主电路的短路保护，FR1为M1电动机的过载保护用热继电器,FR2为M2电动机的过载保护用热继电器该电动葫芦有两台电动机：电动机M1为吊钩升降电动机, 用来提升货物，由接触器KM1、KM2进行正反转控制，采接触器互锁，以实现吊钩升降;电磁制动器YB接在电动机M1的两相电源线上，当M1失电时，YB对电动机M1制动。M2为移动机构电动机，用来水平移动搬运货物，由接触器KM3、KM4进行正反转控制，采接触器互锁，实现电动机M2的水平移动，M2停止时不需要电磁制动，控制电路中设有限位开关ST3、ST4进行限位保护，防止电动葫芦位移时超出允许行程。2.2 控制原理手动控制向上提升时，按下SB1，KM1吸合，提升电动机M1通电正转运行，带动滚筒转动，卷起吊钩，当吊钩提升至上限位置时，限位保护开关ST1受碰撞而断开，使KM1释放，M1断电，电磁制动器YB动作，使M1停转。当吊钩上升至指定位置时，松开即释放。 控制吊钩下降时，按下SB2，使KM2吸合，Ml通电反向运行，使吊钩下降。至指定位置时，松开SB2，KM2立即释放，使M1断电，YB动作使M1停转。 控制吊钩向前运行时，按下SB3，使KM3吸合，移行电动机M2通电运转，通过导轮拖动提升机构向前移动。当移至指定位置时，松下SB3，KM3释放，M2停转。 控制吊钩向后运行时，按下SB4，使KM4吸合，M2通电翻转，通过导轮拖动提升机构向后移动。当移动至指定位置时，松开SB4，KM4释放，M2停转。由于控制电路采用点动控制，无自锁触点，因此松开按钮SB，KM就失电释放，电动机M1或M2就停止. 电动葫芦电气安装接线图3.电器元件的选择 电动葫芦的最大起重2t，上升、下降运动的速度为0.6m/s，左右运动的速为0.4m/s,卷筒直径为0.2m 。3.1电动机的选择。3.1.1 升降电动机的选择。选择电动机的类型按电动葫芦的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机选择电动机型号电动机所需功率为其中 则 工作机的转矩为由电动机至工作机的传动总效率为式中,是联轴器的效率、是轴承传动效率、是齿轮传动的效率、是滑轮传动的效率、是卷筒传动的效率。其大小分别为=0.99、=0.98、=0.97、=0.96、=0.96。则 卷筒轴工作转速为电动机所需功率为确定电动机的转速根据表2-1推荐的合理的传动比范围，初选齿轮传动比=3-5，=3-5，故电动机转速的可选范围为电动机的技术特性和外形及安装尺寸查表14-1、表14-2，符合这一范围电动机的同步转速有1500 r/min ，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和价格选择Y180M-4型电动机。额定功率18.5KW,满载转速1470r/min。额定电流为35.9A，额定电压为380V. 电动机（型号Y180M-4）的主要性能额定功率Ped/kW同步转速n/(rmin)满载转速nm/( rmin)电动机总质量/N启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩18.5150014701705.22.02.2安装及外形尺寸（mm）中心高H外形尺寸底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴外伸尺寸DE160600417.538525421015421103.1.2 水平移动电机的选择。电动葫芦水平移动速度为0.4m/s,设电动葫芦的质量加上重物的质量M=2.3T,钢与钢之间的摩擦系数=0.15，,行走轮直径为150mm选择电动机的类型按电动葫芦的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机选择电动机型号电动机所需功率为其中 则 由电动机至运输机的传动总效率式中,是联轴器的效率、是轴承传动、是齿轮传动的效率、是滚轮传动的效率。其大小分别为=0.99、=0.98、=0.97、=0.96。则 即确定电动机的转速滚轮工作转速为根据表2-1推荐的合理的传动比范围，初选齿轮传动比=3-5，=3-5，故电动机转速的可选范围为符合这一范围电动机的同步转速有1000 r/min、1500r/min、750r/min查表可得有三种电动机的型号可供选择，如表1所示。传动比方案比较传动比方案电动机型号额定功率/KW电动机转速（r/min）同步转速满载转速1Y132S-82.27507102Y112M-62.210009403Y100L1-42.215001420综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和价格选择方案1比较合适。因此选定电动机的型号为Y132S-8。额定功率2.2KW,满载转速710r/min额定电流为5.81A，额定电压为380V.电动机（型号Y132S-8）的主要性能额定功率Ped/kW同步转速n/(rmin)满载转速nm/(rmin)电动机总质量/N启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩2.2750710617.42.02.0安装及外形尺寸（mm）中心高H外形尺寸底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴外伸尺寸DE1324753453152161401238803.2其它元件的选择3.2.1 电源引入开关QQ主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可按电动机满载电流来选，选用HZ10-603型，额定电流为60A，三极组合开关。3.2.2 熔断器FU FU是对M1、M2两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为：可选用RL1-60型熔断器，配用60A的熔断体。3.2.3 热继电器FR1、FR2 升降电动机M1额定电流为35.9A，FR1应选用JR16-60/3型热继电器，热元件电流为55A，整定电流调节范围为35A55A，工作时将额定电流调整为35.9A。同理，FR2应选用JR16-20/3型热继电器，热元件电流为6A，工作时将额定电流调整为5.81A。3.2.4 接触器KM1、KM2、KM3、KM4 接触器KM1、KM2根据电动机的额定电流，控制回路电源220V，需主触点三对，动断辅助触点一对，根据上述情况，选用CJ10-40型交流接触器，电磁线圈电压为220V。接触器KM3、KM4根据电动机M2的额定电流，控制回路电源220V，需主触点三对，动断辅助触点一对，根据上述情况，选用CJ10-10型交流接触器，电磁线圈电压为220V。其它各元件选用如表所示电动葫芦电气元件表符号名称型号规格数量M1异步电动机Y180M-418.5kW 380V 1470r/min1M2异步电动机Y132S-82.2kW 380V 710r/min1Q组合开关HZ10-6033极 500V 60A1FU熔断器RL1-60500V 熔体60A1KM1、KM2交流接触器CJ10-4040A 线圈电压220V2KM3、KM4交流接触器CJ10-1010A 线圈电压220V2FR1热继电器JR16-60/3整定电流35.9A1FR2热继电器JR16-20/3整定电流5.81A1SB1、SB3控制按钮LA10红色2SB2、SB4控制按钮LA10黑色2ST1、ST2、ST3、ST4行程开关LX19常闭单轮式自动复位44减速器的设计4.1传动装置总体设计4.1.1 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配：总传动比：各级传动比分配：取 3.5 3.674.1.2 传动装置的运动和动力参数计算各轴的功率I轴的输入功率 II轴的输入功率 III轴的输入功率 IV轴的输入功率 各轴的转速I轴的转速 II轴的转速 III轴的转速 IV轴的转速 各轴的输入转矩为I轴的输入转矩 II轴的输入转矩 III轴的输入转矩 IV轴的输入转矩 运动和动力参数的计算结果 轴 名参 数电动机轴I轴II轴III轴IV轴转速n/(rmin-1)输入功率P/kW输入转矩T/(Nm)147018.597.45147018.3296.4742017.41320.98114.4416.551119.8114.4415.571086.4传动比效率10.993.50.953.670.9510.974.2 齿轮的设计及校核计算 （机械设计基础）4.2.1 齿轮的设计由于传递的功率不大，转速不高，对结构无特殊要求，故采用软齿面齿轮传动，齿面硬度350HBS，软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀，其次是轮齿折断，故设计准则是：按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲强度进行校核。 选择齿轮材料，热处理方式该齿轮无特殊要求，可选用一般齿轮材料，查表13-7并考虑HBS1（小）=HBS2（大）+（3050）的要求，小齿轮选用45钢，调查质处理，齿面硬度220HBS，大齿轮选用45钢，正火齿面硬度190HBS。软齿面闭式齿轮传动 小齿轮、45、调质、220250HBS 大齿轮、45、正火、170210HBS 确定精度等级减速器为一般直齿圆柱齿轮传动，估计圆周速度V5m/s，查表10-17，初选8级精度。确定许用应力由图13-35c和图13-36c分别查得： 由表13-8查得SH=1.1，SF=1.4，故， ， 按齿面接触强度设计由机械设计基础式（13-32）计算中心距：取。按式（13-27）计算小轮转矩 对一般减速器，取齿宽系数，。由于原动机为电动机，中等冲击，支承为对称布置，故载荷因数由表13-9选K=1.2。将以上数据代入，得初算中心距4.2.2 确定基本参数，计算齿轮的主要尺寸初取20，则，取70 取，则模数mm 查表13-1中标准模数，取m=4mm确定实际中心距重算齿轮传动比： 总传动比：总传动比误差：，合格计算齿宽：, 为补偿两轮轴向尺寸误差，取，齿轮几何尺寸 齿轮的几何尺寸 (单位：mm)分度圆 mz齿顶圆 m(z+2)齿根圆 m(z-2.5)齿轮1808870齿轮2280288270齿轮3120128110齿轮4440448430校核齿根弯曲疲劳强度按Z1=20，Z2=70，Z3=30，Z4=110，由表13-10查得 YFS1=4.38，Y FS2=3.88，Y FS3=4.13，Y FS4=3.88，则，安全，安全，安全，安全弯曲疲劳强度足够。 验算齿轮速度v，选择润滑方式。1.210齿轮端面与内箱壁距离210箱盖、箱座肋厚m1、mm10.851;m0.857轴承端盖外径D2D+(2.53) d3120、110、150轴承旁联接螺栓距离ssD2120、110、150低速级齿轮中心距a=180mm4.5.3齿轮结构尺寸 齿轮结构尺寸 （单位：mm）名称齿轮1齿轮