1、12009 秋机电一体化（工业控制 PLC）专科电气传动技术及应用课程设计任务书姓 名： xxx学 号： xxxxxxxx校 区：南 汇 分 校上 海 电 视 大 学2011 年 12 月2一、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
2、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 = 400Nm输送带的输送速度 = 12m/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
3、容量 20Kva电压波动安全系数 0.75。31 2653 470TL0TL工件装配输送机及传动布置L5L4L3L2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(Nm2) 传动参数 传动效率0 电动机 6(初选)1 带轮 1 702 带轮 4 245 1=0.873 齿轮 1 17 齿4 齿轮 5 80 齿 2=0.915 齿轮 3 19 齿6 齿轮 9 89 齿 3=0.97 送带轮 70 200mm工艺要求送料的次序和位置见表 2：工艺六 工位 1 工位 2 工位 3 工位 4 工位
4、 5 (N.M/N.M )2距离工步 1 A 转子 1200 / 150 L1=5M工步 2 B 定子 1800 / 300 L2=9M工步 3 C 前端盖 200/50 L3=11M工步 4 D 后端盖 300 / 60 L4=12M工步 5 E 底座 800/120L5=15M假设四极交流电动机转速 1470 r/min、六极 970 r/min，功率以40.1Kw 分档，Tst/T N=1.2，Tmax/T N=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
5、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/s 2 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：12453.70j带轮（1）到齿轮（）的速比：47.16805.34124jj带轮（1）到齿轮（）的速比：5.19.56146jjL电动机轴的飞轮转矩：22102 7mNGDM5带轮（）和带轮（）的飞轮转矩：223
6、23 514mNGD带轮（）和带轮（）的飞轮转矩：2254245 8带轮（）和送带轮的飞轮转矩：22762 90mNGDL 总的飞轮转矩：21452132 LMZ jjj222587973.64Nm总的传动效率： 1230.8791.07L空载负载转矩： mNjTLM354皮带轮 7 加速度： 600.54.78/in2LdnvrgstDt电动机轴加速度： 7.136./iMjtt电动机空载转矩： LMZTdtnGT3527.468.731.Nm送带轮的转速： L2/in19./inD0.vnr电动机的转速： M7.5.47.2/miLj6空载功率： M114.637.29.5.5MPTn28
7、.3.2WK2：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：M147.2/minnr当工步 1 时的负载转矩：011L029.1j7.5MTNm当工步 1 时的飞轮转矩：212145213221 LMZ jGDjjGD2 2207.7.8.LZ Nmj当工步 1 时的电机转矩：dtnGDTMZLM375211.4896.6.Nm当工步 1 时的功率：13.5714.29.9MTnP5646WK当工步 2 时的负载转矩：7022L41804.6j7.5LMTNm当工步 2
8、 时的飞轮转矩：221452132 LMZ jGDjjGD2 22207.7LZ Nmj当工步 2 时的电机转矩：dtnGDTMZLM37522.40.168.Nm当工步 2 时的功率：247.51.29.9MTnP7383WK当工步 3 时的负载转矩：033L4201.95j.7LMTNm当工步 3 时的飞轮转矩：23214521323 LMZ jGDjjGD2 23207.7.6.LZ Nmj当工步 3 时的电机转矩：dtnGDTMZLM3752387.4610.9538.82Nm当工步 3 时的功率：318.2947.09.55MTnP27WK当工步 4 时的负载转矩：044L3012.
9、78j7.5LMTNm当工步 4 时的飞轮转矩：24214521324 LMZ jGDjjGD2 242607.7LZ Nmj当工步 4 时的电机转矩：dtnGDTMZLM375244.61.8.820Nm当工步 4 时的功率：4.1247.09.595MTnP310WK当工步 5 时的负载转矩：055L48021.9j7.LMTNm当工步 5 时的飞轮转矩：925214521325 LMZ jGDjjGD2 25207.7LZ Nmj当工步 5 时的电机转矩：dtnGDTMZLM37525.421968.Nm当工步 5 时的功率：529.6147.0.5MTnP417WK3：根据计算得到的电
10、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：1029.2618.29 20.12151211 95550402001036.57Tm147.54Tm2Tm430Tm/ NL/m系统负载变化图Tm3Tm5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：2211ndniTtTtt115602vLts22943351ts446060v2L557ts112221345MMMdTttTt2222236.57.518.90.169.754572
11、4035.6.1Nm其等效功率为： 30.514769.4.79.dNLTnPWK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：P N=4.7KW电动机的初选额定转速：n N=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TLmaxTmax= Nm12即是 NmLPPaxm当电源电压波动的安全系数为：0.75 时5.17.02m此时电动机的最大功率： max.47.05NPKW最
12、大负载功率： 16LM则 PLmaxPmax ,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 20KVA。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%,允许直接启动。即 ： Sor=30%Sn =30%20=6KVA且 Pmax=7.05KVA 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： 4.795030.51NNTNmn电动机的启
13、动转矩： 1.2.6.st 4360.TKt电动机的额定电流： 3712.8NPI AU电动机的启动电流： 3max.05.Ist1312.370.685IstK 采用 Y-或自耦变压器降压启动，降压比为 80。电动机空载转矩： 14.63MTNm即 TstT M 电动机空载可以启动电动机的最大转矩：T max=2TN=230.53=61.06 Nm负载的最大转矩：T max=TM1=36.57 即电动机 TmaxT M1 电动机在最大负载时能正常运行。因此选同步转速 1500r/min 的 Y 系列三相异步电动机电动机额定功率： PN=4.7 KW电动机额定转速： nN=1470 r/min
14、额定电压： 三相 380V五、课程设计小结本次电气传动技术及应用的课程设计后，我重新梳理、反思了设计方法和一些概念，学习功底的不扎实完全暴露了出来，许多基本公式、知识要点早已还给了老师，通过这次的课程设计，让我又一次巩固了知识点。在电大的专科毕业前，课程设计是难得的一次练兵机会，意义非凡。工厂自动化控制中，电动机选择使用是很普遍的事，虽然工作环境不同，负载性质不同，工艺要求也不尽相同，在此设计的基础上，使我们更深入地思考研究，从设计与实际工作情况的差异中，得到启发，相信一定受益匪浅。如加料过程中电动机的速度、加速度，在实际使用中是变化的，传送带在加上14一个零配件后，由于负载的变化，系统将经过
15、一个减速、加速、然后再稳速的过程，最后速度是在电动机机械特性曲线上的另外一个相交点。这个过程电动机的加速度分析、计算是比较复杂的，而设计中采用了保证系统在加速过程的力矩，是比较简单、可靠的算法。千里之足，始于脚下，任何的学习，都会有个循序渐进的过程。把学过的知识，牢牢地掌握于心中，这不是轻易能做到的事情。电气传动技术，在现代自动化的科研生产中，占着举足轻重的地位。尽管在工作中，我并没有直接应用到这门技术，但机会永远是留给有准备的人。当今世界，新的知识层出不穷，得心应手而又合理地规划设计一个传动系统，是对我们学员的挑战。真诚的感谢担任本次电气传动技术及应用课程设计的辅导老师甘世红，设计的顺利完成，离不开他的倾力帮助，能与他切磋讨教电机传动知识，不胜荣幸。
