起重机械课件 第三章驱动装置.ppt

1、起重机械lifting appliances,太原科技大学,第三章 驱动装置,3-1 概述 3-2 电力驱动 3-3 其它驱动形式简介,3-1 概述,一、驱动装置定义,所谓驱动装置就是指用来驱动各种工作机构的动力设备，它是构成起重机械的重要组成部分，在很大程度上决定着起重机械的工作性能和构造特点，其自身质量和成本，对于起重机械的经济指标也起着重大的影响。 起重机械采用的驱动型式有：电力驱动、内燃机驱动、液力与液压驱动、气力驱动、人力驱动以及复合驱动；由于工业系统中，电能最易取得，而且经济方便，不污染环境，所以电力驱动装置是起重机械最常用、最主要的驱动型式。采用电力驱动装置是现代起重机的典型特征

2、之一。,3-1 概述,二、起重机械对驱动装置的要求,起重机用动力装置应具有“软”的外特性，这是由起重机的工作特点所决定的；（参书P30） 起重机用动力装置应具有良好的调速性能，这是由起重机的工作性能所决定的； 起重机用动力装置应适应恶劣的工作环境，这是由起重机的工作场合和环境条件决定的； 结构紧凑，重量轻，维修方便，制造和使用费用低。,3-1 概述,三、起重机驱动形式集中驱动与分别驱动,集中驱动起重机械由一台原动机经过机械传动装置驱动若干工作机构，原动机为内燃机或由电网供电的电动机。每个工作机构所需的动力通过操纵式摩擦离合器、电磁离合器、液力传动等获得。汽车起重机、轮胎起重机等流动性的起重机械

3、多采用集中驱动（本身载重量有限）。 分别驱动起重机械的每个（侧）工作机构都由独立的原动机驱动。原动机一般为电动机、液压马达、液压缸或气功缸。分别驱动的每个工作机构的运动都能独立调节，分组性好，布置、安装及维修均较方便，结构变形对驱动装置的影响较小，虽然其原动机的总功率较集中驱动大并增加了原动机、传动装置的套数，但仍获得了越来越广泛的应用，分别驱动是现代起重机的典型特征之一。桥式、门式、装卸桥、门座、塔式起重机等大多数起重机械都采用分别驱动。,3-2 电力驱动,一、概述,1. 电力驱动特点 能源方便经济容易获得； 便于实现分别驱动，使传动系统简化； 起动、调速、过载、正反转性能良好，控制方便；

4、易于实现安全保护和联锁；维护简单无污染。 缺点：依赖电源，限制起重机的流动。,规范规定：除辅助机构外，起重机应采用特制的起重冶金用系列电动机（一般带字母Z）。,注意,3-2 电力驱动,一、概述,2. 种类,3-2 电力驱动,一、概述,3. 电动机的性能特点,3-2 电力驱动,二、电动机的工作方式与额定功率,1. 工作方式（工作制）定义 所谓工作方式是指对电动机工作时各种负载（包括空载、停机和断能）及其持续时间和先后情况的说明。根据GB755标准电动机分为S1S9共九类工作方式。,3-2 电力驱动,二、电动机的工作方式与额定功率,2. 连续（长期）工作方式S1 连续工作方式是指电动机工作时间 ，

5、温升可以达到热平衡确定的稳态值，也称为长期工作制。电动机铭牌上对工作方式没有特别标注的电动机都属于连续工作方式的。通风机、水泵、机床的主轴、纺织机、造纸机等很多连续工作方式的生产机械都应使用连续工作方式电动机。电动机额定功率与温升的关系见图示与公式。,Tr=工作时间 To=停歇时间 T =发热时间常数 A=散热系数 max=允许温升,-,3-2 电力驱动,二、电动机的工作方式与额定功率,3. 短时工作方式S2 短时工作方式是指电动机的工作时间 ，而停歇时间长 ，这样工作时温升达不到热平衡值，而停歇后温升降为零。短时工作的水闸闸门启闭机、门座起重机运行机构等应该使用短时工作方式电动机。我国短时工

6、作方式的标准工作时间有15、30、60、90min四种。,-,-,L= 稳态温升 m=最大温升 max=允许温升 电机和绝缘材料减 去40摄氏度,3-2 电力驱动,二、电动机的工作方式与额定功率,4. 周期性断续工作方式S3（重复短时工作制） 周期性断续工作方式指电动机工作与停歇交替进行，时间都比较短，即 ， 。工作时温升达不到热平衡稳态值，停歇时温升降不到零。按国家标准规定每个工作与停歇的周期10min。,-,-,Tr=工作时间 To=停歇时间 T =发热时间常数,3-2 电力驱动,二、电动机的工作方式与额定功率,4. 周期性断续工作方式S3（重复短时工作制） 每个周期内工作时间占的百分数叫

7、作负载持续率（又称暂载率，起重机上叫接电持续率，用JC%表示） 我国规定的标准负载持续率有15 、25、40、60 四种。 起重机械、电梯、自动机床等具有周期性断续工作方式的生产机械应使用周期性断续工作方式电动机。但许多生产机械周期断续工作的周期性并不很严格，这时负载持续率只具有统计性质。,3-2 电力驱动,二、电动机的工作方式与额定功率,5. 包括起动的周期性断续工作方式S4 起动次数为150次h以上，每一周期接电持续率计算原理同上。 6. 包括起动和电制动的周期性断续工作方式S5 起动次数为150次h以上，每一周期接电持续率计算原理同上。,3-2 电力驱动,三、电动机的一般选择,1. 电动

8、机种类（机种）的选择 电动机的机械特性 生产机械具有不同的转矩转速关系，要求电动机的机械特性与之相适应。(如汽车1档上坡，5档高速路) 电动机的调速性能 电动机的调速性能包括调速范围、调速的平滑性、调速系统的经济性(设备成本、运行效率等)诸方面，都应该满足生产机械的要求（电机额定转速不能过高也不能过低，过高后机械系统过于庞大，机械特性也不好。反之电机过于昂贵导致总成本过高）。,3-2 电力驱动,三、电动机的一般选择,1. 电动机种类（机种）的选择 电动机的启动性能 一些启动转矩要求不高的，例如机床可以选用普通鼠笼式三相异步电动机；但启动、制动频繁，且启动、制动转矩要求比较大的生产机械就可选用绕

9、线式三相异步电动机，例如矿井提升机、起重机。 电源 交流电源比较方便，直流电源则一般需要有整流设备。采用交流电机时，还应注意，异步电动机从电网吸收滞后性无功功率使电网功率因数下降。,3-2 电力驱动,三、电动机的一般选择,1. 电动机种类（机种）的选择 经济性 满足了生产机械对于电动机启动、调速、各种运行状态运行性能等方面要求的前提下，优先选用结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便的电动机。一般来说，在这方面交流电动机优于直流电动机。, 最后应着重强调综合的观点： a. 以上各方面内容在选择电动机时必须都考虑到，都得到满足后才能选定。 b. 能同时满足以上条件的电动机可能不是一种，还应综合其他

10、情况，诸如节能、贷源等加以确定。,3-2 电力驱动,三、电动机的一般选择,2. 电动机类型的选择 安装方式 分为卧式（起升机构）、悬挂和立式（小车运行）。 轴伸个数 电动机有单轴伸与双轴伸之分，又有长轴伸和短轴伸之分，还有柱形轴伸和锥形轴伸之分。 防护方式 按防护方式分，电动机有开启式、防护式、封闭式和防爆式几种。（如室内室外不同的环境）,3-2 电力驱动,三、电动机的一般选择,3. 电动机额定电压选择,3-2 电力驱动,三、电动机的一般选择,4. 电动机额定转速选择 优先选同步转速高的电动机 对电动机本身而言，额定功率相同的电动机额定转速越高，体积越小，造价越低，一般来说，电动机转子越细长，

11、转动惯量越小，起、制动时间就越短。 系统减速比与同步转速成正比 额定转速越高，系统转速比越大，所选减速器越大，费用越高，布置越困难。（i越大机械系统越庞大） 电动机转速越高启动能力越小（n越大T越小） 选择电动机的转速需要综合考虑。,3-2 电力驱动,四、电动机容量的选择,1. 电动机容量选择的原则 在规定的工作方式下，电动机的温升不超过容许值，即不过热。 在规定的工作条件下，电动机具有需要的短时过载能力，即不过载（如轨道上有个螺钉）。 保证系统所需的起动能力，包括起动力矩、起动时间 和起动加速度等。,3-2 电力驱动,四、电动机容量的选择,2. 电动机容量选择遇到的问题 所选电动机额定功率过

12、大，经常处于轻载运行，变成“大马拉小车”，使电动机运行效率低、性能不好（异步电动机的功率因数也低了）；同时由于系统起动过猛，产生较大的惯性载荷（冲击），对系统机构和结构的可靠性有很大的影响（尤其是满载时）；另外，还可能影响系统的其它运行性能，如打滑等。 反过来，电动机额定功率比起重机械要求的小，那便是“小马拉大车”，电动机电流超过额定电流（总出于过载），电动机内损耗（绝缘层）加大，效率降低，更重要的是影响电动机的寿命，即使过载不多，电动机的寿命会减少较多。过载较多时，可能会烧毁电动机（如闷车）。,3-2 电力驱动,四、电动机容量的选择,3. 电动机容量选择的方法 确定起重机和机构的工作级别、工作方式、接电持续