电大电气传动技术及应用课程设计任务书

1、2009 级机电实用技术专业电气传动技术及应用课程设计任务书姓名学号上海电视大学南汇分校2018 年 11 月1/14一、课程设计概述电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。二、课程设计任务有一条生产流水线的输送带如下图所示，

2、在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A 转子、B 定子、C 前端盖、 D 后端盖、 E 底座。分别要求送到工位1、工位 2、工位 3、工位 4、工位 5 进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送， 。传动系统设计参数：空载负载力矩TL0 = 1000N·m输送带的输送速度= 7.5m/min；输送带的加速度dv/dt = 0.05m/s2 ；电源供电电压3相 380V、变压器容量 13Kva电压波动安全系数0.75。2/14L1L2L3L

3、4L5装工工工工工料位位位位位012345工件T LT L07电动3560机4装配输送机及传动布置12传动系统的减速装置第一级采用减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1：表 1名 称GD2(N· m2)传动参数传动效率0电动机5(初选 )1带轮1 60 1=0.872带轮32483齿轮118 齿 2=0.914齿轮489 齿5齿轮220 齿3=0.96齿轮7101 齿7送带轮56254mm工艺要求送料的次序和位置见表2：表 2：负载 TL/工位工艺四工位 1工位 2工位 3工位4 工位5GD 2距离(N·M /2N·M )工步 1B 定2000 /

4、310L1=5M子工步 2E 底座800 / 120L2=9M工步 3A 转1100 / 150L3=11M子工步 4D 后端400 /60L4=14M盖工步 5C 前端盖150 / 40L5=15M假设四极交流电动机转速1470 r/min 、六极970 r/min ，功率以3/140.1Kw 分档， Tst/TN=1.2 ， Tmax/TN =2 ，电源 电压波动安全系数0.75。（计算中保留两位小数点）三、课程设计要求根据输送机的启动和送料过程中给出的阻力矩和飞轮转矩，在保证启动过程和送料过程中系统要求的速度和加速度的条件下，设计、计算所需的电动机力矩，然后分析负载特性，选择电动机的工作

5、制，确定电动机的额定功率、转速，最后在车间供电条件下，以及可能出现的供电电压不稳的特殊情况下，选择电动机的类型、电压、启动方式。四、课程设计步骤1：当输送带加速度 =0.05m/s2 时，计算电动机在空载条件下的启动转矩、负载转矩、飞轮转矩、转速和功率；（1）求出各级传动机构速比j带轮（ 1）和带轮（ 2）的速比；j122484.1360带轮（ 1）到齿轮（）的速比；j14j12 j 344.1 8920.318带轮（ 1）到齿轮（）的速比；j Lj16j14 j5620.3 10110320电动机轴的飞轮转矩；GDM2GD02GD12516N m2带轮（）和带轮（）的飞轮转矩；4/14GD2

6、32GD22GD32314N m2带轮（）和带轮（）的飞轮转矩；GD452GD42GD52426N m2带轮（）和送带轮的飞轮转矩；GD L2GD62GD7275663N m2总的飞轮转矩；GDZ2GDM2GD232GD452GDL2j 122j142j L2646634.13220.3210326.26N m2总的传动效率：L1 230.870.91 0.9 0.71空载负载转矩：TLMTL 01000jL10313.67N mL0.71皮带轮 7 加速度：电动机轴加速度：电动机空载转矩：dnL60dvL60dtDLdt0.05 3.76r / min gs0.254dnMjL dnL103

7、 3.76 387.28r / min gsdtdtTMGD Z2dnMTLM375dt6.26387.2813.6737520.13N m送带轮的转速：电动机的转速：vL7.5m / minnL9.40r / minD L0.254mnMj LnL103 9.4968.20r / min空载功率： PM1 TM nM120.13 968.209.559.555/142040.82W2.04 KW2：分别计算电动机在启动后送各种料的过程中，电动机的转矩、负载转矩、飞轮转矩、转速和功率；电动机在运行过程中，在上料和下料的过程中转速会发生变化，在稳定运行后转速保持不变即：nM968.20 r /

8、min当工步 1 时的负载转矩TL 0TL110002000TLM 110341.02N mjL nL0.71当工步 1 时的飞轮转矩GD Z21GD M2GD 232GD 452GD L2jLGD L21j122j1422GD Z2GDL216.263106.28Nm2j L1032当工步 1 时的电机转矩GD Z21dnMTM1TLM1dt37541.026.28387 .2837541.04 Nm当工步 1 时的功率：TM 1 nM 41.02 968.2PM 19.559.554158.7W4.16KW当工步 2 时的负载转矩TLM 2TL0TL21000800jL nL10324.6

9、1N m0.716/14当工步 2 时的飞轮转矩GDZ22GD M2GD232GD 452GD L2GD L22j122j142j L2GDZ2GD L226.261206.27Nm2j L1032当工步 2 时的电机转矩TM 2GD Z22dn MTLM 2dt37524.616.27387.2837531.09 N m当工步 2 时的功率：PM 2TM 2 nM 31.09 968.29.559.553151.97W3.15KW当工步 3 时的负载转矩TL 0 TL310001100TLM 310328.716N mjL nL0.71当工步 3 时的飞轮转矩GDZ23GDM2GD 232G

10、D452GDL2GDL23j122j142j L2GDZ2GDL236.261506.274Nm2j L1032当工步 3 时的电机转矩TM 3GD Z23dn MTLM 3dt37528.7166.274387.2837535.2N m当工步 3 时的功率：7/14PM 3TM 3 nM 35.2 968.29.559.553568.65W3.57 KW当工步 4 时的负载转矩TLM 4TL0TL41000400jL nL10319.14N m0.71当工步 4 时的飞轮转矩22GD232GD 452GD L2GD L24GDZ 4GD M222j12j14j LGDZ2GD L246.26

11、606.26566N m2jL1032当工步 4 时的电机转矩TM 4GD Z24dnMTLM 4dt3756.26566387.2819.1437525.61N m当工步 4 时的功率：PM 4TM 4 nM 25.61 968.29.559.552596.4W2.6KW当工步 5 时的负载转矩TLM 5TL0TL51000150jL nL10315.725 N m0.71当工步 5 时的飞轮转矩22GD232GD452GDL2GDL25GDZ 5GDM222j12j14j LGDZ2GDL256.26406.2637N m2jL10328/14当工步 5 时的电机转矩GD Z25dn MT

12、M5TLM5dt37515.7256.2637387.2837522.2Nm当工步 5 时的功率：PM 5TM 5 nM22.2 968.29.559.552250.68W2.25KW3：根据计算得到的电动机在送各种料时各个转矩、功率和电动机的工作制，选择电动机额定功率、转速、电压参数；根据以上计算得到的电动机转矩画出该系统的负载变化图如下9/14可以确定该系统为带变动负载连续工作的电动机，这种“连续工作制”可以用“等值法”来计算电动机的等效转矩，它的公式：TdT12t1 T22 t2Tn2tnntii 1t160 L160540Sv7.5t260 L2L160 9532Sv7.5t360 L

13、3L26011916Sv7.5t460L4L360141124Sv7.5t560L5L46015148Sv7.5TdTM2 1t1TM2 2 t2 TM2 3t3TM2 4t4 TM2 5t5t1t2t3t4 t541.04 24031.09 23235.221625.6122422.228403216248137810 .37361201184.42N .m其等效功率为：PLTd n N34.4 14705295.08W 5.295KW9.559.55对于带变动负载时的电动机额定功率的选择，使PN PL 即可，根据以上计算及已知条件可以确定10/14电动机的初选额定功率：PN=5.3KW电动

14、机的初选额定转速：nN =1470r/min电动机的初选额定电压：三相380V4：校验电源电压波动时，电动机的功率；当电压波动时要求所选电动机的最大转矩Tmax 必须大于运行过程中出现的最大负载转矩TLmax,即TL maxTmax='mTN即是PL maxPmax'm PN当电源电压波动的安全系数为：0.75 时'm20.751.5此时电动机的最大功率：Pmax'mPN1.55.37.95KW最大负载功率：PL max PM 1 4.68 KW则 PLmax<Pmax ,即当电源电压波动的安全系数为： 0.75 时电动机能正常工作。5：在工厂电源供电的条

15、件下，选择电动机的额定启动方式，校验系统空载启动条件。当电源供电电压是3 相 380V 变压器容量为 13KVA。根据有关供电，动力部门规定：有独立变压器供电，电动机的功率与变压器的容量之比值，在电动机不频繁启动的条件下，电动机功率小于变压器的30%容许直接启动。即 ： Sor=30%Sn =30%×13=3.9KVA且Pmax=7.8KVA则Pmax Sor11/14 电动机在额定功率不可以直接启动。电动机的额定转矩： TN9550 PN95505.334.43N mnN1470电动机的启动转矩： Tst1.2TN 1.234.4341.316N mT ' st20.13K

16、 T0.487Tst41.316电动机的额定电流：PN5.3 103I N13.9AU380电动机的启动电流：Pmax7.95103U38020.92AI ' st13.9K I0.664Ist20 .92 采用自耦变压器降压启动，降压比为80%电动机空载转矩：TM 20.13N m即 TstTM 电动机空载可以启动电动机的最大转矩： Tmax=2TN =2×34.4=68.8N m负载的最大转矩： Tmax=TM1 =41.04 N m即 TmaxTM1 电动机在最大负载时能正常运行。所以，最终所选电动机额定功率：PN=5.3 KW电动机额定转速：nN=1470 r/min额定电压：三相 380V12/14五、课程设计小结在通过本次电气传动技术及应用的课程设计，将平时在学习过程中存在的不足完全暴露出来：学习的不够深入，知识点了解不透彻。比如看到一个公式，觉得很熟悉，却忘记了在书本的第几页介绍过，看到一个字母，却想不起来它的含义是什么。通过这次的课程设计，让我又一次巩固了之前所学习的知识点。这次课程工程设计是在电大的专科毕业前，对于电气传动这门课程的最后一次练兵，对我来说非常有意义。其实，在任何的学习过程中，都应该要 “温故