桥式起重机电气控制毕业设计

1、 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 21.主要技术参数22.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21. 电机容量选择21.1 主提升机构电机容量选择21.2 副提升机构电 31.3 大车行走机构电动机选择31.4 小车行走机构电机容量选择42调速电器计算52.1 主起升机构调速电阻计算52.2副起升机构调调电阻器计算62.3大车行走机构调速电阻器计算72.4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93.1控制系统组成93.2主起升机构控制电

2、路图93.3主起升机构的工作原理10四、副起升机构的系统设计104.1控制系统组成104.2副起升机构控制电路图104.3副起升机构的工作原理11五、大车运行机构控制系统设计115.1控制系统组成115.2大车机构控制电路图115.3大车机构的工作原理12六、小车运行机构控制系统设计126.1控制系统组成126.2小车机构控制电路图126.3 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20/5t22.5m12/18m23m/min18m/min40.8m/min 2.起重机工作机构的级别:（1）工作级别 A3；（2）大车运行机

3、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 NV=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11

4、0KW。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

5、，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=15.435KWP，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=3321846.48

6、0.0075 N=2413.85N2) 运行静功率 =41m/min=0.683m/s小车运行机构总效率取=0.9 P=KW=1.83KW3) 运行加速功率。查得取a=0.083 m/s,=8.29 s =KW=2.12KW4) 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

7、=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=581rmin ： =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130rmin, 二速200rm

8、in, 三速330rmin, 四速460rmin,五速 560rmin. 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=0.781第一档速度n=130rmin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=SxMm/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

9、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

10、积.转子导线电阻标么值R=0.012所以r=Rs=0.0120.044=0.00054）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=0.1R=0.2R=0.27R=1.135) 各级电阻值计算R=RR=22.260.0995=0.225R=RR=2.260.1 =0.226R=RR=2.260.2 =0.452R=RR=2.260.27 =0.610R=RR=2.261.13 =2.5542.3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

11、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/min2) 电动机额定电阻 R= =4.723）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=0.000134）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

12、=0.09987 R=0.1R=0.2R=0.4R=1.25) 各级电阻值计算R=RR=4.720.09987 =0.471R=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= =6.053）电动机的等效转差率r额定转差率s=0.0

13、92 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=0.00044）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=0.1R=0.2R=0.4R=1.25）各级电阻值计算R=RR=6.050.0996 =0.603R=RR=6.050.1 =0.605R=RR=6.050.2 =1.21R=RR=6.050.4 =2.42R=

14、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54321012345Z1+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、

15、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

16、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