电大电气传动技术及应用课程设计任务书.doc
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电大电气传动技术及应用课程设计任务书.doc
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2010级机电一体化专业
《电气传动技术及应用》
课程设计任务书
姓名高亦超
学号108071282
上海电视大学
松江分校
信息与工程组
2012年11月
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,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ν=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。
1
2
6
5
3
4
7
0
ν
TL0
TL
工件
装配输送机及传动布置
L5
L4
L3
L2
装料0
工位1
工位2
工位3
工位4
工位5
电动机
L1
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⑴
1
¢60
η1=0.87
2
带轮⑵
3
¢248
3
齿轮⑶
1
18齿
η2=0.91
4
齿轮⑷
4
89齿
5
齿轮⑸
2
20齿
η3=0.9
6
齿轮⑹
7
101齿
7
送带轮
56
¢254mm
工艺要求送料的次序和位置见表2:
表2:
负载TL/GD2
(N·M/N·M2)
工位
距离
工艺四
工位1
工位2
工位3
工位4
工位5
工步1
B定子
2000/310
L1=5M
工步2
E底座
800/120
L2=9M
工步3
A转子
1100/150
L3=11M
工步4
D后端盖
400/60
L4=14M
工步5
C前端盖
150/40
L5=15M
假设四极交流电动机转速1470r/min、六极970r/min,功率以0.1Kw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;
带轮
(1)到齿轮(4)的速比;
带轮
(1)到齿轮(6)的速比;
电动机轴的飞轮转矩;
带轮(2)和带轮(3)的飞轮转矩;
带轮(4)和带轮(5)的飞轮转矩;
带轮(6)和送带轮的飞轮转矩;
总的飞轮转矩;
总的传动效率:
空载负载转矩:
皮带轮7加速度:
电动机轴加速度:
电动机空载转矩:
送带轮的转速:
电动机的转速:
空载功率:
2:
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:
当工步1时的负载转矩
当工步1时的飞轮转矩
当工步1时的电机转矩
当工步1时的功率:
当工步2时的负载转矩
当工步2时的飞轮转矩
当工步2时的电机转矩
当工步2时的功率:
当工步3时的负载转矩
当工步3时的飞轮转矩
当工步3时的电机转矩
当工步3时的功率:
当工步4时的负载转矩
当工步4时的飞轮转矩
当工步4时的电机转矩
当工步4时的功率:
当工步5时的负载转矩
当工步5时的飞轮转矩
当工步5时的电机转矩
当工步5时的功率:
3:
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
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:
其等效功率为:
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
电动机的初选额定功率:
PN=5.3KW
电动机的初选额定转速:
nN=1470r/min
电动机的初选额定电压:
三相380V
4:
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
TLmax≤Tmax=
即是
当电源电压波动的安全系数为:
0.75时
此时电动机的最大功率:
最大负载功率:
则PLmax 0.75时电动机能正常工作。 5: 在工厂电源供电的条件下,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>Sor ∴电动机在额定功率不可以直接启动。 电动机的额定转矩: 电动机的启动转矩: 电动机的额定电流: 电动机的启动电流: ∴采用自耦变压器降压启动,降压比为80% 电动机空载转矩: 即Tst>TM电动机空载可以启动 电动机的最大转矩: Tmax=2TN=2×34.
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