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JD001-20-5t桥式起重机控制线路设计【机电毕业设计含6张CAD图+说明书论文0.7万字15页】

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20,5t桥式起重机的电气控制线路.dwg

KTJ15-32,63,1凸轮控制器原理图.dwg

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接线原理图.dwg

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关键词：: jd001 20 桥式起重机控制节制线路路线设计机电电机毕业设计 cad 说明书仿单论文 15

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20,5t桥式起重机的电气控制线路.dwg

KTJ15-32,63,1凸轮控制器原理图.dwg

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设计说明书.doc[7000字，15页]

摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ

ABSTRACT………………………………………………………………………………Ⅱ

第一章20/5t桥式起重机常用电器，电机及选用………………………………………

1.1 常用低压电器……………………………………………………………………

1.2 熔断器………………………………………………………………………………

1.3 刀开关………………………………………………………………………………

1.4 20/5t桥式起重机变频调速系统主要辅件选用……………………………………

1.5 20/5t桥式起重机变频调速系统电动机容量选用……………………………………

1.6 20/5t桥式起重机变频调速系统变频器容量选用……………………………………

1.7 电阻器和频敏变阻器…………………………………………………………………

1.8 电磁铁………………………………………………………………………………

第二章凸轮控制器，变频器……………………………………………………………

2.1 凸轮控制器……………………………………………………………………

2.2 变频器………………………………………………………………………………

第三章20/5t桥式起重机电气控制线路………………………………………………………

3.1 桥式起重机的电气控制要求………………………………………………………

3.2 副钩凸轮控制器控制电路………………………………………………………

3.3保护电路………………………………………………………………………

结束语…………………………………………………………………………………………

参考文献………………………………………………………………………………

摘要

桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。

桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。

普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。

起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。

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内容简介：: 3 目录摘要 ABSTRACT 第一章 20/5t 桥式起重机常用电器，电机及选用 1.1 常用低压电器 1.2 熔断器 1.3 刀开关 1.4 20/5t 桥式起重机变频调速系统主要辅件选用 1.5 20/5t 桥式起重机变频调速系统电动机容量选用 1.6 20/5t 桥式起重机变频调速系统变频器容量选用 1.7 电阻器和频敏变阻器 1.8 电磁铁第二章凸轮控制器，变频器 2.1 凸轮控制器 2.2 变频器第三章 20/5t 桥式起重机电气控制线路 3.1 桥式起重机的电气控制要求 3.2 副钩凸轮控制器控制电路 3.3 保护电路结束语参考文献 nts第二章凸轮控制器，变频器 2 摘要桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的 “ 三合一 ” 驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。桥架的金属结构由主粱和端粱组成，分为单主粱桥架和双粱桥架两类。单主粱桥架由单根主粱和位于跨度两边的端粱组成，双粱桥架由两根主粱和端粱组成。主粱与端粱刚性连接，端粱两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主粱上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主粱的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。箱形结构又可分为正轨箱形双粱、偏轨箱形双粱、偏轨箱形单主粱等几种。正轨箱形双粱是广泛采用的一种基本形式，主粱由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。偏轨箱形双粱和偏轨箱形单主粱的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主粱是由一根宽翼缘箱形主粱代替两根主粱，自重较小，但制造较复杂。四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。空腹桁架结构类似偏轨nts3 箱形主粱，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形粱外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达 60 米。简易梁桥式起重机又称粱式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主粱是由工字钢或其他型钢和板钢组成的简单截面粱，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字粱的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂粱式起重机。冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要有五种类型。铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作。夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上。脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。加料起重机：用以将炉料加到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件。 nts第二章凸轮控制器，变频器 2 ABSTRACT The bridge-type hoist crane is the bridge one kind of bridge hoist crane which moves on the elevated track, also calls the overhead traveling crane. The bridge-type hoist cranes bridge along lays down on the both sides high structure the orbital longitudinal movement, the crab along lays down on bridges orbital crosswise movement, constitutes a rectangular operating region, may lift the material fully using the bridge following space, not above-ground equipments hindrance. the bridge-type hoist crane widely applies in the indoor outside warehouse, the workshop, the wharf and open-air stores the materials yard and so on place. The bridge-type hoist crane may divide into the ordinary bridge-type hoist crane, the simple Liang bridge-type hoist crane and the metallurgy special-purpose bridge-type hoist crane three kinds. The ordinary bridge-type hoist crane by the crab, the bridge movement organization, the bridge metal structure is composed generally. The crab by the hoisting mechanism, the car movement organization and the trolley frame three parts is composed. Hoisting mechanism including electric motor, brake, reduction gear, reel and block and tackle. The electric motor through the reduction gear, leads the reel rotation, causes the steel wire to wind the reel or to lay down from the reel, rises and falls the heavy item. The trolley frame is a request with installment parts and so on hoisting mechanism and car movement organization racks, usually for welding structure. The hoist crane movement organizations drive type may divide into two broad headings: One kind is the centralism actuation, namely drives the long pass moving axis with an electric motor to actuate two side the driving wheels; Another kind to actuate, namely two side driving wheels to use a direct motor drive respectively separately. Medium, the small bridge-type hoist crane uses the brake, the reduction gear and the motor group synthesizes a body “the method of three-in-one” the drive type, the great lifting capacitys ordinary bridge-type hoist crane to be nts3 advantageous for the installment and the adjustment, the drive often uses the rotary shaft coupling. The hoist crane movement organization only uses four generally initiative and the driven wheel, if the lifting capacity is very big, increases wheels means to reduce the wheel-pressure commonly used. When the wheel surpasses four, must use the hinge balanced frame installment, causes hoist cranes load to distribute evenly on various wheels. Bridges metal structure is composed of main Liang Heduan Liang, divides into Shan Zhuliang the bridge and the double Liang bridge two kinds. Shan Zhuliang the bridge is composed of simple root main Liang and located at span two side end Liang, the double Liang bridge is composed of two main Liang Heduan Liang. Main Liang Yuduan the Liang rigid connection, carries the Liang both sides to be loaded with the wheel, with moves by the supporting bridge on the high structure. On main Liang welds has the track, for crab movement. The bridge main Liangs structure type are many quite typical has the box of shape structure, four girder constructions and the open-web truss structure. the box shape structure may divide into stock rail box shape double Liang, leaning axle box shape double Liang, leaning axle box shape Shan Zhuliang and so on several kinds. Stock rail box shape double Liang is one fundamental mode which widely uses, advocates Liang is composed of the top and bottom flange plate and the both sides vertical web plate, the car rail arrangement in on flange plates middle line, its structure is simple, the manufacture is convenient, is suitable for the mass productions, but is self-possessed in a big way. The leaning axle box shape double Liang Hepian axle box shape Shan Zhuliang section is and the uniform thickness host vice-web plate is not composed of the top and bottom flange plate, the car rail arrangement above the main web plate, the box in vivos short stiffening plate may omit, leaning axle box shape Shan Zhuliang is replaces two main Liang by a wide flange box shape main Liang, is self-possessed is small, but makes complex. Four truss type structure combines the enclosed type spatial structure by four piece of plane girders, is sailing upstream the plane frame work surface general shop to have the platen, is self-possessed lightly, the rigidity is big, but nts第二章凸轮控制器，变频器 2 compares with other structures, the external dimensions are big, the manufacture is complex, the fatigue strength is low, has little produced. Open-web truss structure similar leaning axle box shape main Liang, is composed a seal structure by four piece of steel plates, besides the main web plate for solid abdomen I-shaped Liang, on other three piece of steel plates cuts many windows according to the design requirements, forms a non-struts open-web truss, on, the sewer plane frame work surface shop has the platen, the hoist crane movement organization and the electrical equipment installs in the bridge, is self-possessed lightly, the overall rigidity is big, this in China is one pattern which widely uses. nts3 第一章 20/5t 桥式起重机常用电器，电机及选用 1.1 常用低压电器 1.1.1 低压电器的分类电器是指用于接通和断开电路或对电路和电气设备进行保护，控制和调节的电工器件。在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中，电器的应用极为广泛。 1.1.2 低压配电电器和低压控制电器低压配电电器用于低压配电系统中，对电器及用电设备进行保护和通断，转换电源和负载。工作可靠，在系统发生异常情况下动作准确，并有足够的热稳定性和动稳定性。如：熔断器，刀开关，低压断路器等。低压控制电器用于低压电力传动，自动控制系统和用电设备中，使其达到预期的工作状态。它体积小，重量轻，工作可靠。如：按钮，行程开关，接触器，继电器等。低压电器的额定电压在工厂电气控制中，采用三相四线制供电，动力线路电压为 380V，照明线路电压为 220V。 1.2 熔断器低压熔断器是低压供配电系统和控制系统中最常用的安全保护电器。主要用于短路保护，有时也可用于过载保护。其主体是用低熔点的金属丝或金属薄片制成的溶体，串联在被保护电路中。在正常情况下，溶体相当于一根导线，当电路短路或过载时，电流很大，熔体因过热而熔化，从而切断电路，起到保护作用。 1.2.1 熔断器的技术参数低压熔断器的主要技术参数有额定电压，熔断器额定电流，熔体额定电流。 . 熔断器的额定电压是熔断器长期正常工作能承受的最大电压。熔断器额定电流是指熔断器（绝缘底座）允许长期通过的电流。查常用低压熔断器主要技术参数表可知：一个额定电流等级的熔断器可以选配若干个额定电流等级的熔体。熔体额定电流是指熔体长期正常工作并不熔断的电流，熔体额定电流不能大于熔断器的额定电流。 1.2.2 熔断器的选用选用低压熔断器时一般考虑熔断器的额定电压，熔断器的额定电流和熔体额定电流三项参数。 nts第二章凸轮控制器，变频器 2 低压熔断器的额定电压应不小于电路的工作电压。低压熔断器的额定电流应不小于所装熔体的额定电流。 1.2.3 熔体额定电流选用： 1. 电炉和照明等电阻性负载熔体额定电流 IBN 不小于电路的工作电流 IN，即 IBN IN. 2. 配电电路为防止越级动作而扩大停电范围 ,后一级 (近电源 ) 熔体的额定电流比前一级熔体的额定电流至少要大一个等级 ,同时 ,必需要校核熔断器的极限分断能力 . 3. 电动机 1对于单台电动机 ,熔体的额定电流应不小于电动机额定电流的 1.5-2.5倍 ,即 IBN（ 1.5-2.5） IN. 2对于多台电动机 ,熔体的额定电流应不小于最大一台电动机额定电流INmax 的 1.5-2.5 倍 ,加上同时使用的其它电动机额定电流之和 IN,即 IBN（ 1.5-2.5）INmax IN. 3轻载起动或起动时间短时 ,系数可取小些 ;重载起动或起重时间长时 ,系数可取大些 . 4因电动机的起动电流很大 ,熔体的额定电流应保证熔断器不会因电动机起动而熔断 ,熔断器一般用于短路保护 . 1.3 刀开关刀开关是低压供配电系统和控制系统中最常用的配电电器 .常用于电源隔离 ,也可用于不频繁地接通和断开小电流配电电路或直接控制小容量电动机的起动和停止 ,是一种手动操作电器 . 1.3.1 刀开关的技术参数刀开关的技术参数主要有额定电压 ,额定电流和分断能力 . ，刀开关的额定电压是刀开关长期正常工作能承受的最大电压 . 刀开关的额定电流是刀开关在合闸位置上允许长期通过的最大工作电流 . 刀开关的分断能力是刀开关在额定电压下能可靠分断的最大电流 . 1.3.2 刀开关的选用刀开关的选用一般考虑刀开关的额定电压 ,额定电流等 . 刀开关的额定电压应不小于电路实际工作的最高电压 . 刀开关的额定电流 1当用作隔离开关或控制一般照明，电热等电阻性负载时，其nts江阴职业技术学院毕业设计说明书 3 额定电流应等于或稍高于负载的额定电流。 2当用于电动机直接起动控制时，瓷底胶盖闸刀开关只能控制容量小于 5.5KW 的电动机，其额定电流应大于电动机的额定电流。组合开关的额定电流应不小于电动机额定电流的 2-3 倍。 1.4 20/5t 桥式起重机变频调速系统主要辅件选用起重机变频调速系统主要辅件包括断路器，接触器，交电流电抗器，制动电阻器等。为避开变频器投人时直流回路电容器的峰值，变频器配制的断路器容量为电动机额定电流的 1.3-1.4 倍，整定值为断路器额定值的 3-4 倍。接触器在变频器主回路中仅在变频器辅助器件或控制回路故障时起断开主回路的作用，一般不作回路开断器件用，故可按电动机额定电流选用接触器容量，无须按开断次数考核其寿命。为抑制变频器造成的高峰值电流，在变频器的输入端加接交流电抗器。同时，交流电抗器的进入端还可以起到降低电动机的噪声，改善起动转矩，在电动机轻载时改善功率因数的作用。交流电抗器容量按电动机容量配置，计算公式如下： L（ 2%-5%） U 2TfI 式中 L电抗器容量（ H） U额定电压（ V） I电动机额定电流（ A），电抗电流值为电动机额定电流值的 1.1-1.2 倍。 f最大周次数（ HZ）（ 2%-5%） U 的选择根据速比要求定，速比愈大百分比愈大。制动电阻借助制动单元消耗电动机发电制动状态下从动能转换来的能量。计算公式如下： RBO UC 1.047（ TB 0.2TM） n . . . 式中： UC直流回路电压（ V） TB制动转矩（ N.m ） TM电动机额定转矩（ N.m ） n电动机额定转速（ r min）在制动晶体管和制动电阻构成的能耗回路中沉区最大电流受晶体管许用电流 IC的阻制，因此在选择制动电阻时不可小于其最小制动电阻值。 nts第二章凸轮控制器，变频器 2 Rmin Uc Ic（）式中： UC直流回路电压（ V） Ic 制动晶体管允许的最大电流（ A）因此：制动电阻 RB 应按 RBO RB Rmin 的关系选用。 1.5 20/5t 桥式起重机变频调速系统电动机容量选用起重机运行机构的转动惯量较大，为了加速电动机需要有较大的起动转矩，故电动机容量需要由负载功率 Pj 及加速功率 P a 两部分组成。一般情况下电动机容量 P 为： P（ P a+Pj） as 式中： as 电动机平均起动转矩倍数。若使电动机在额定转速下接近满载运行，且能承受电网电压的波动，则要求电动机的过载力矩倍数 M 大于 1.5 倍。或适当增加加速时间，减小加速速率。起重机起升机构的负载特点是起动时间短（ 1-3s），只占等速运动时间的较小比例；转动惯量较小，占额定起升转矩的（ 10%-20%），其电动机容量为： P CPgv（ 1000）（ KW）式中： CP起重机额定起升负载（ Kg） v额定起升速度（ m s） g重力加速度（ g 9.81 m s）机构总效率此外，为使电动机能提升 1.25 倍试验载荷，能承受电压波动的影响，其最大转矩值必需大于 2。否则，必需让电动机放容，从而降低电动机在额定运行时的工作效率。 1.6 20/5t 桥式起重机变频调速系统变频器容量选用起升机构的平均起动转矩一般说来为额定力矩的 1.3-1.6 倍。考虑到电源电压波动因素及需要通过 125%超载实验等因素，此时变频器容量为： 1.5PCN K MCOS CPgv 1000 式中 COS电动机的功率因素， COS 0.75 P起升额定负载所需功率（ KW） M电动机效率， M 0.85 PCN变频器容量（ KVA） K系数， K 2 nts江阴职业技术学院毕业设计说明书 3 起升机构变频器容量依据负载功率计算，并考虑 2 倍的安全力矩。若用在电动机额定功率选定的基础上提高一档的方法选择变频器的容量，在变频器功率选定的基础上，做电流验证，公式如下： ICN IM 式中 ICN变频器额定电流 IM电动机额定电流 1.7 电阻器和频敏变阻器电阻器是电动机的起动，制动，和调速控制的重要附件。电阻器选用的一般原则： 1 根据控制要求选择电阻器系列 2 根据电动机的电流选择电阻器的型号频敏变阻器是一种利用铁磁材料的损耗岁频率变化来自动改变等效阻值的低压电器。频敏变阻器能使电动机实现平滑起动，主要用于绕线转子回路作为起动电阻，实现电动机的平稳无级起动。频敏变阻器选用的一般原则： 1 根据电动机所拖动的生产机械的起动负载特性和操作频繁程度，选择频敏变阻器。 2 按电动机功率的大小选择频敏变阻器。 1.8 电磁铁电磁铁是利用电磁吸力来吸钢铁零件，操纵，牵引机械装置以完成预期的动作的低压电器。电磁铁选用的一般原则： 1 根据机械负载的要求选择电磁铁的种类和机构形式。 2 根据控制系统电压选择电磁铁线圈电压。 3 电磁铁的功率应不小于制动或牵引功率。 nts第二章凸轮控制器，变频器 2 第二章凸轮控制器，变频器 2.1 凸轮控制器凸轮控制器是一种利用凸轮来操作动触点动作的控制电器。主要用于容量小于 30KW的中小型绕线或转子异步电动机的控制电路中，控制电动机的起动，停止，调速，反转和制动，广泛用于桥式起重机。凸轮控制器主要由手柄，触点系统，转轴，凸轮和外壳组成。如图： 2.2 变频器在起重机中的应用变频控制技术， PLC 控制技术和计算机技术的发展，为桥式起重机变频控制应用提供了有利的条件， PLC 控制的桥式起重机变频调速系统。 PLC 控制的桥式起重机变频调速系统框图如图所示： nts江阴职业技术学院毕业设计说明书 3 副钩主钩小车大车主令控制器变频器变频器变频器变频器PLC 控制的桥式起重机变频调速系统框图 PLC 控制的桥式起重机变频调速系起动，制动快速，起动过程平稳，运行平稳，可靠，操作简单灵活，生产效率高，系统维护方便，安全性高。拖动转矩日立 J300 系列变频器具有无速度传感器矢量控制技术，当变频器有 0.5Hz 输出时即有 150%以上的高起动转矩，保证悬空起动及低速运转时的电机力矩，并可在 10： 1 的速度范围内（ 6-60Hz/5-50Hz）以 100%转矩连续运行。速度调速偏差小于 1%。并利用一个高速微处理器和装备 DSP 来提高响应速度，在提升设备中对防止“滑落”很有效果，转矩响应时间约 0.1 秒便可达到 100%的转矩。能耗制动单元 “桥抓”在操作抓斗下落时，变频器将受到较高电势的能量释放过程，为保证变频器不过压跳闸不被击坏，增设能耗制动单元来保证变频器的正常工作。进行制动时放电电阻与电机内部的有功损耗部分结合成制动转矩，大约为电机额定转矩的 20%。制动电阻的计算如下； RBO=UC2/0.1047(TB-0.2Tm)n1 (1) 式中： UC 直流回路电压； TB 制动转矩； Tm 电动机额定转矩； n1 开始减速时的速度； nts第二章凸轮控制器，变频器 2 由制动单元和制动电阻构成的放电回路中，其最大电流受制动单元的最大允许电流 IC 的限制。制动电阻的最小允许值 Rmin 为： Rmin= UC/IC （ 2）因此，制动电阻应满足以下选择范围 Rmin RB RBO 制动电阻所需功率 PBO（ KW）计算如下： PBO=0.1047(TB-0.2Tm)（ n1 n2） *10-3/2 功能参数变频器调式投用时，功能参数的设置，直接关系到变频器与设备运行工况是否配合恰当的重要环节。比如 F2 输出额定频率的设定， F6 加速时间的设定， F7 减速时间的设定， A0转矩控制方式的设定等等。特别是电机参数的测定，均需通过“桥抓”使用过程中结合设备运行情况不断摸索修正。否则，由于某参数设置不合理，也可能使变频器工作不正常或造成电机过热等未能预想的异常情况发生而损坏电气设备。运行环境由于变频器应用与桥抓上，工作环境差。如粉尘多，振动大，雨天空气潮湿等。因此，运行中应注意变频器的紧固与防潮以确保变频器的安全运行。 nts江阴职业技术学院毕业设计说明书 3 第三章 20/5t 桥式起重机电气控制线路 3.1 桥式起重机的电气控制要求桥式起重机经常带负载起动，需要保证有较大的起动转矩和较小的起动电流，因此，采用转子串电阻起动。它的负载为恒转矩负载，一般重载时，转速可降低到额定转速的50%-60%。工作方式为反复短时工作制，允许过载运行。负载力矩为位能性反抗力矩，必需采用安全可靠的制动方式。此外，必需具备必要的零位，短路，过载和终端保护。 3.2 凸轮控制器触点分合情况，通常用触点分合表表示。（注：“”表示触点闭合，“ 0”表示触点分断）。 nts第二章凸轮控制器，变频器 2 副钩凸轮控制器的控制过程如图：副钩上升主接触器 KM 得电，总电源接通。 AC1 手轮转至向上“ 1”位置， AC1 主触点 V13 1W， U13 1W 闭合； AC1 连锁触点 AC1 5 闭合； AC1 连锁触点 AC1 6 断开； M1 全电阻电动机正转起动，低速带动副钩上升。此时，制动电磁铁 YB1 线圈得电，闸瓦与闸轮分开。 AC1 手轮依次转至向上“ 2” “ 5”位置， 5 对常开辅助触点依次闭合，短接电阻 1R5 1R1 M1 转速逐渐升高到预定转速。副钩下降 AC1 手轮转至向下“ 1”位置， AC1 主触点 V13 1U 和 U13 1U 闭合。电源相序改变， M1 反转带动副钩低速下降， AC1 手轮依次转至向下“ 2” “ 5”位置， M1 转速逐渐升高。制动 AC1 手轮转至“ 0”位置 M1 失电； YB1 线圈失电； M1 迅速制动停车。副钩带有重载时，考虑到重力的作用，在下降负载时，应先把手轮逐级扳到“下降”的最后一档，然后根据速度要求逐级退回升速以免下降过快。 3.3 保护电路 AC1 5 与 AC1 6， AC2 5 与 AC2 6， AC3 5 与 AC3 6 分别为 M1，M2， M3 的正反转连锁触点，是电动机的正反转连锁保护。行程开关 SQ1， SQ2 是小车的横向限位保护， SQ3， SQ4 是大车的纵向限位保护， SQ6 是副钩提升的限位保护，当运动部件的行程超过极限位置时，利用移动部件上的档铁压下行程开关，使电动机失电并制动。AC1 7， AC3 7， AC2 7 是零位连锁触点，保证所有凸轮控制处于“ 0”位时，主接触器线圈才能得电，起重机才能工作。过电流继电器 KA0， KA1， KA2， KA3， KA4 分别为nts江阴职业技术学院毕业设计说明书 3 总电源， M1， M2， M3 和 M4 的过载和过电流保护。结束语我在毕业设计期间，得到许文静老师的精心指导，许老师治学严谨，学识渊博，视野雄廓，为我营造了一种良好的精神氛围。置身许老师的指导过程中，不仅我的思想观念焕然一新，也改善了我的思考方式，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。其严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，令我如沐春风，倍感温馨。一股暖意细水长流，源自内心而又沐润全身，微言寸语岂能祥诉感激之情，只好铭记心中，唯有虔诚的祝福导师合家欢乐，一生平安，万事如意。同时，也将祝福送给每一位帮助我的师长。感谢各位老师在这半年的毕业设计中对我的帮助和鼓励。 nts第二章凸轮控制器，变频器 2 参考文献 1 GB3811-83. 起重机设计规范 S. 北京 : 中国标准出版社， 1984. 2 GB/T14405. 太原重型机器有限公司通用桥式起重机 s. 北京 : 机械工业出版社，1980. 3 张质文 . 起重机设计手册 M. 北京 : 中国铁道出版社， 1998. 4 起重机设计手册编写组 . 起重机设计手册 M. 北京 : 机械工业出版社， 1980. 5 Purdum.T. Machine DesignM. Journal of Science & Engineering,1998. 6 扬长葵 . 起重机械 M. 北京 :机械工业出版社， 1982. 7 祝慈寿 .中国工业技术史 M.重庆 :重庆出版社， 1995. 8 胡宗武，顾迪民 .起重机设计计算 M.北京 :北京科学技术出版社， 1989. 9 陈道南，盛汉中 .起重机课程设计 M.北京 :冶金工业出版社， 1983. 10 须雷 . 起重机的现代设计方法 J. 起重运输机械， 1996(8)： 3 8. 11 赵磊 . 1200/125t 桥式起重机的主起升机构 J. 起重运输机械， 2003(10): 37 39. 12 日坂本种芳，长谷川政弘 . 桥式起重机设计计算 M. 北京：中国铁道出版社， 1987. 13 GB/T14405. 太原重型机器有限公司通用桥式起重机 S.北京 : 机械工业出 1980. 14 濮良贵 . 机械设计 M. 北京 : 高等教育出版社， 2001. 15 上海交通大学起重运输机教研组 . 起重机传动机构的动载荷和动力系数 M.上海：上海科技出版社， 1977. 16 须雷 . 现代起重机的特征和发展趋向 J. 起重运输机械， 1997(10)： 3 7. 17 邱栋良 . 国内外起重机发展动态 J.起重运输机械， 1997(8)： 3 5. 18 王昆，何小柏，任信远 . 机械设计、机械设计基础课程设计 M. 北京 : 高等教育出版社， 1996. 19 朱学敏 . 起重机械 M. 北京 : 机械工业出版社， 2003. nts江阴职业技术学院毕业设计说明书 3 nts 摘要 20/5t 桥式起重机是一种用来吊起或放下重物并使重物在水平距离内水平移动的起重设备。主要由桥架 .，大车运行机构，小车运行机构，起升机构和电气设备组成。起重机广泛用于工矿企业，车站，港口，仓库和建筑工地等场合，是完成各种繁重吊运任务，减轻劳动强度，提高劳动生产率和促进生产过程机械化的重要设备之一。本课题所设计的控制电路分为电源电路，副钩，小车。大车，电动机的主电路，保护电路和主钩电动机电路。本文简要地介绍了起重机的性能、结构、发展状况等，并参照起重机设计规范 (GB3811-83)及起重机设计手册对起重机起升机构及其零部件进行设计计算，从方案论证到具体设计计算，充分发挥了计算机在整体设计中的作用，从而提高了设计质量、缩短了设计周期，提高了工作效率。 ABSTRACT With fast developments of the modern technology, the expansion of industrial production and the growth of the automatic level, applications of the carnes in the modern manufacture has been more and more extensive, the effect has been bigger and bigger. Higher and higher requirement has been caused. Especially, with the broad application of computer technology and the appearance of the advanced design method of a lot of interdiscipline, which urge the technology of the carne into a brand-new seedtime. This carne is a kind of 250/50/10t bridge carnes for hydropower station, builded in the workshop of Fengman hydropower station for the extend project. It is used to install, examine and repair of sets of water-turbine generator. This paper focuses on design of hoisting mechanism of the carne, including the main and assistant hoisting mechanism with electromotors, reducers, brake staffs, drum devices and pulley gears. The carne is required to be stables, high accuracy, safety, reliability and advanced technology. This text briefly introduce the carnes capability, structure, the actuality of development, and so on, referring to “Design criterion of carne” (GB3 811-83) and design and calculate of the hoisting mechanism and its accessory in “Design handbook of carne”. From scheme demonstrating to designing and calculating, it takes full advantage of the computer in the whole design to raise the quality of the design, cut the cycle of the design, improve the work efficiency. nts 目录摘要 1 ABSTRACT 第一章 20/5t 桥式起重机常用电器，电机及选用 1.1 常用低压电器 1.2 熔断器 1.3 刀开关 1.4 20/5t 桥式起重机变频调速系统主要辅件选用 1.5 20/5t 桥式起重机变频调速系统电动机容量选用 1.6 20/5t 桥式起重机变频调速系统变频器容量选用 1.7 电阻器和频敏变阻器 1.8 电磁铁第二章凸轮控制器，变频器 2.1 凸轮控制器 2.2 变频器第三章 20/5t 桥式起重机电气控制线路 3.1 桥式起重机的电气控制要求 3.2 副钩凸轮控制器控制电路 3.3 保护电路结束语参考文献 nts 1.1 常用低压电器 1.1.1 低压电器的分类电器是指用于接通和断开电路或对电路和电气设备进行保护，控制和调节的电工器件。在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中，电器的应用极为广泛。 1.1.2 低压配电电器和低压控制电器低压配电电器用于低压配电系统中，对电器及用电设备进行保护和通断，转换电源和负载。工作可靠，在系统发生异常情况下动作准确，并有足够的热稳定性和动稳定性。如：熔断器，刀开关，低压断路器等。低压控制电器用于低压电力传动，自动控制系统和用电设备中，使其达到预期的工作状态。它体积小，重量轻，工作可靠。如：按钮，行程开关，接触器，继电器等。低压电器的额定电压在工厂电气控制中，采用三相四线制供电，动力线路电压为 380V，照明线路电压为 220V。 1.2 熔断器低压熔断器是低压供配电系统和控制系统中最常用的安全保护电器。主要用于短路保护，有时也可用于过载保护。其主体是用低熔点的金属丝或金属薄片制成的溶体，串联在被保护电路中。在正常情况下，溶体相当于一根导线，当电路短路或过载时，电流很大，熔体因过热而熔化，从而切断电路，起到保护作用。 1.2.1 熔断器的技术参数低压熔断器的主要技术参数有额定电压，熔断器额定电流，熔体额定电流。 . 熔断器的额定电压是熔断器长期正常工作能承受的最大电压。熔断器额定电流是指熔断器（绝缘底座）允许长期通过的电流。查常用低压熔断器主要技术参数表可知：一个额定电流等级的熔断器可以选配若干个额定电流等级的熔体。熔体额定电流是指熔体长期正常工作并不熔断的电流，熔体额定电流不能大于熔断器的额定电流。 nts 1.2.2 熔断器的选用选用低压熔断器时一般考虑熔断器的额定电压，熔断器的额定电流和熔体额定电流三项参数。低压熔断器的额定电压应不小于电路的工作电压。低压熔断器的额定电流应不小于所装熔体的额定电流。熔体额定电流选用： 1. 电炉和照明等电阻性负载熔体额定电流 IBN 不小于电路的工作电流 IN，即 IBN IN. 2. 配电电路为防止越级动作而扩大停电范围 ,后一级 (近电源 ) 熔体的额定电流比前一级熔体的额定电流至少要大一个等级 ,同时 ,必需要校核熔断器的极限分断能力 . 3. 电动机 1对于单台电动机 ,熔体的额定电流应不小于电动机额定电流的 1.5-2.5倍 ,即 IBN（ 1.5-2.5） IN. 2对于多台电动机 ,熔体的额定电流应不小于最大一台电动机额定电流INmax的 1.5-2.5倍 ,加上同时使用的其它电动机额定电流之和 IN,即 IBN（ 1.5-2.5） INmax IN. 3轻载起动或起动时间短时 ,系数可取小些 ;重载起动或起重时间长时 ,系数可取大些 . 4因电动机的起动电流很大 ,熔体的额定电流应保证熔断器不会因电动机起动而熔断 ,熔断器一般用于短路保护 . 1.3 刀开关刀开关是低压供配电系统和控制系统中最常用的配电电器 .常用于电源隔离 ,也可用于不频繁地接通和断开小电流配电电路或直接控制小容量电动机的起动和停止 ,是一种手动操作电器 . 1.3.1 刀开关的技术参数刀开关的技术参数主要有额定电压 ,额定电流和分断能力 . ，刀开关的额定电压是刀开关长期正常工作能承受的最大电压 . 刀开关的额定电流是刀开关在合闸位置上允许长期通过的最大工作电流 . 刀开关的分断能力是刀开关在额定电压下能可靠分断的最大电流 . 1.3.2 刀开关的选用刀开关的选用一般考虑刀开关的额定电压 ,额定电流等 . 刀开关的额定电压应不小于电路实际工作的最高电压 . 刀开关的额定电流 1当用作隔离开关或控制一般照明，电热等电阻性负载时，其额定电流应等于或稍高于负载的额定电流。 2当用于电动机直接起动控制时，瓷底胶盖闸刀开关只能控制容量小于 5.5KW 的电动机，其额定电流应大于电动机的额定电流。组合开关的额定电流应不小于电动机额定电流的 2-3 倍。 nts 1.4 20/5t 桥式起重机变频调速系统主要辅件选用起重机变频调速系统主要辅件包括断路器，接触器，交电流电抗器，制动电阻器等。为避开变频器投人时直流回路电容器的峰值，变频器配制的断路器容量为电动机额定电流的 1.3-1.4 倍，整定值为断路器额定值的 3-4 倍。接触器在变频器主回路中仅在变频器辅助器件或控制回路故障时起断开主回路的作用，一般不作回路开断器件用，故可按电动机额定电流选用接触器容量，无须按开断次数考核其寿命。为抑制变频器造成的高峰值电流，在变频器的输入端加接交流电抗器。同时，交流电抗器的进入端还可以起到降低电动机的噪声，改善起动转矩，在电动机轻载时改善功率因数的作用。交流电抗器容量按电动机容量配置，计算公式如下： L（ 2%-5%） U 2TfI 式中 L电抗器容量（ H） U额定电压（ V） I电动机额定电流（ A），电抗电流值为电动机额定电流值的 1.1-1.2 倍。 f最大周次数（ HZ）（ 2%-5%） U 的选择根据速比要求定，速比愈大百分比愈大。制动电阻借助制动单元消耗电动机发电制动状态下从动能转换来的能量。计算公式如下： RBO UC 1.047（ TB 0.2TM） n . . . 式中： UC 直流回路电压（ V） TB 制动转矩（ N.m ） TM 电动机额定转矩（ N.m ） n 电动机额定转速（ r min）在制动晶体管和制动电阻构成的能耗回路中沉区最大电流受晶体管许用电流 IC 的阻制，因此在选择制动电阻时不可小于其最小制动电阻值。 Rmin Uc Ic（）式中： UC 直流回路电压（ V） Ic 制动晶体管允许的最大电流（ A）因此：制动电阻 RB 应按 RBO RB Rmin 的关系选用。 nts 1.5 20/5t 桥式起重机变频调速系统电动机容量选用起重机运行机构的转动惯量较大，为了加速电动机需要有较大的起动转矩，故电动机容量需要由负载功率 Pj 及加速功率 P a 两部分组成。一般情况下电动机容量 P 为： P（ P a+Pj） as as 式中： as 电动机平均起动转矩倍数。若使电动机在额定转速下接近满载运行，且能承受电网电压的波动，则要求电动机的过载力矩倍数 M 大于 1.5 倍。或适当增加加速时间，减小加速速率。起重机起升机构的负载特点是起动时间短（ 1-3s），只占等速运动时间的较小比例；转动惯量较小，占额定起升转矩的（ 10%-20%），其电动机容量为： P CPgv（ 1000）（ KW）式中： CP 起重机额定起升负载（ Kg） v 额定起升速度（ m s） g 重力加速度（ g 9.81 m s）机构总效率此外，为使电动机能提升 1.25 倍试验载荷，能承受电压波动的影响，其最大转矩值必需大于 2。否则，必需让电动机放容，从而降低电动机在额定运行时的工作效率。 nts 1.6 20/5t 桥式起重机变频调速系统变频器容量选用起升机构的平均起动转矩一般说来为额定力矩的 1.3-1.6 倍。考虑到电源电压波动因素及需要通过 125%超载实验等因素，此时变频器容量为： 1.5PCN K MCOS CPgv 1000 式中 COS电动机的功率因素， COS 0.75 P起升额定负载所需功率（ KW） M电动机效率， M 0.85 PCN变频器容量（ KVA） K系数， K 2 起升机构变频器容量依据负载功率计算，并考虑 2 倍的安全力矩。若用在电动机额定功率选定的基础上提高一档的方法选择变频器的容量，在变频器功率选定的基础上，做电流验证，公式如下： ICN IM 式中 ICN变频器额定电流 IM电动机额定电流 nts 1.7 电阻器和频敏变阻器电阻器是电动机的起动，制动，和调速控制的重要附件。电阻器选用的一般原则： 1 根据控制要求选择电阻器系列 2 根据电动机的电流选择电阻器的型号频敏变阻器是一种利用铁磁材料的损耗岁频率变化来自动改变等效阻值的低压电器。频敏变阻器能使电动机实现平滑起动，主要用于绕线转子回路作为起动电阻，实现电动机的平稳无级起动。频敏变阻器选用的一般原则： 1 根据电动机所拖动的生产机械的起动负载特性和操作频繁程度，选择频敏变阻器。 2 按电动机功率的大小选择频敏变阻器。 1.8 电磁铁电磁铁是利用电磁吸力来吸钢铁零件，操纵，牵引机械装置以完成预期的动作的低压电器。电磁铁选用的一般原则： 1 根据机械负载的要求选择电磁铁的种类和机构形式。 2 根据控制系统电压选择电磁铁线圈电压。 3 电磁铁的功率应不小于制动或牵引功率。 nts 2.1 凸轮控制器凸轮控制器是一种利用凸轮来操作动触点动作的控制电器。主要用于容量小于 30KW的中小型绕线或转子异步电动机的控制电路中，控制电动机的起动，停止，调速，反转和制动，广泛用于桥式起重机。凸轮控制器主要由手柄，触点系统，转轴，凸轮和外壳组成。如图： 2.2 变频器在起重机中的应用变频控制技术， PLC 控制技术和计算机技术的发展，为桥式起重机变频控制应用提供了有利的条件， PLC 控制的桥式起重机变频调速系统。 PLC 控制的桥式起重机变频调速系统框图如图所示： nts副钩主钩小车大车主令控制器变频器变频器变频器变频器PLC 控制的桥式起重机变频调速系统框图 PLC 控制的桥式起重机变频调速系起动，制动快速，起动过程平稳，运行平稳，可靠，操作简单灵活，生产效率高，系统维护方便，安全性高。拖动转矩日立 J300 系列变频器具有无速度传感器矢量控制技术，当变频器有 0.5Hz 输出时即有 150%以上的高起动转矩，保证悬空起动及低速运转时的电机力矩，并可在 10： 1 的速度范围内（ 6-60Hz/5-50Hz）以 100%转矩连续运行。速度调速偏差小于 1%。并利用一个高速微处理器和装备 DSP 来提高响应速度，在提升设备中对防止“滑落”很有效果，转矩响应时间约 0.1 秒便可达到 100%的转矩。能耗制动单元 “桥抓”在操作抓斗下落时，变频器将受到较高电势的能量释放过程，为保证变频器不过压跳闸不被击坏，增设能耗制动单元来保证变频器的正常工作。进行制动时放电电阻与电机内部的有功损耗部分结合成制动转矩，大约为电机额定转矩的 20%。制动电阻的计算如下； RBO=UC2/0.1047(TB-0.2Tm)n1 (1) 式中： UC 直流回路电压； TB 制动转矩； Tm 电动机额定转矩； n1 开始减速时的速度；由制动单元和制动电阻构成的放电回路中，其最大电流受制动单元的最大允许电流 IC 的限制。制动电阻的最小允许值 Rmin 为： Rmin= UC/IC （ 2）因此，制动电阻应满足以下选择范围 Rmin RB RBO 制动电阻所需功率 PBO（ KW）计算如下： PBO=0.1047(TB-0.2Tm)（ n1 n2） *10-3/2 功能参数变频器调式投用时，功能参数的设置，直接关系到变频器与设备运行工况是否配合恰当的重要环节。比如 F2 输出额定频率的设定， F6 加速时间的设定， F7 减速时间的设定， A0

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