電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)工作臺(tái)自動(dòng)往返系統(tǒng)

1、電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)說明書工作臺(tái)往返循環(huán)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)院名稱信電工程學(xué)院專業(yè)名稱電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師張旭隆年月日摘要隨著時(shí)代的進(jìn)步，世界開始進(jìn)入新技術(shù)革命時(shí)代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，要用各種自動(dòng)化設(shè)備來監(jiān)視和控制整個(gè)生產(chǎn)過程，使各個(gè)設(shè)備能夠在工作過程中呈現(xiàn)出最佳狀態(tài)，生產(chǎn)出最好的產(chǎn)品。因此，沒有電氣自動(dòng)化的發(fā)展，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了根基。所以，自動(dòng)化就是將信息化和工業(yè)化一起發(fā)展。大力發(fā)展電氣自動(dòng)化技術(shù)，既可以對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有所幫助，又可以加快信息化的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)我國電氣的全面工業(yè)化。因此，自動(dòng)化作為我國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和信息

2、化的大政方針，必須成為我國行業(yè)的重中之重。目前大中型企業(yè)普通采用了先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，但絕大部分小型企業(yè)尚未應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)和產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。因此，自動(dòng)化在我國的應(yīng)用潛力遠(yuǎn)沒有得到充分發(fā)揮。在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺(tái)需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)，并且有的還要求在某些位置有一定的時(shí)間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。用自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)往返順序控制，不僅具有程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、方便、可靠性高等特點(diǎn)，而且程序設(shè)計(jì)方法多樣，便于不同層次設(shè)計(jì)人員的理解和掌握。在本次設(shè)計(jì)中，通過對(duì)工作臺(tái)自動(dòng)往返循環(huán)系統(tǒng)原理分析，理解工作臺(tái)的運(yùn)行過程和其中的制約關(guān)系。然后預(yù)選出電動(dòng)機(jī)，對(duì)電動(dòng)

3、機(jī)的校驗(yàn)最終確定電動(dòng)機(jī)的機(jī)型。再對(duì)工作臺(tái)的制約關(guān)系，設(shè)計(jì)電路的主控電路和控制電路，最終完成課程設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞 自動(dòng)化；工作臺(tái)；往返循環(huán)控制目 錄1 緒論 . 11.1設(shè)計(jì)背景 . 11.2設(shè)計(jì)目的 . 11.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 . 11.4設(shè)計(jì)指導(dǎo) . 22 工作臺(tái)往返循環(huán)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng) . 32.1拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖 . 32.2拖動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 . 33 電動(dòng)機(jī)及其他電氣元件的選擇 . 43.1電動(dòng)機(jī)容量的選擇.43.1.1電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇.43.1.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩的測(cè)量 . 43.1.3電動(dòng)機(jī)類型的選擇 . 53.1.4電動(dòng)機(jī)電壓的選擇 . 53.1.5電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇.63.1.6電

4、動(dòng)機(jī)外形結(jié)構(gòu)的選擇.63.1.7電動(dòng)機(jī)工作制的選擇 . 73.1.8電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 . 83.2電動(dòng)機(jī)的校驗(yàn) . 93.2.1電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)校驗(yàn) . 93.2.2電動(dòng)機(jī)的過載校驗(yàn) . 103.2.3電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行校驗(yàn) . 103.2.4電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校驗(yàn) . 103.3其他電氣元件的選擇.123.3.1接觸器的選用.123.3.2繼電器的選用.124 系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì) . 144.1主電路的設(shè)計(jì) . 144.1.1主電路設(shè)計(jì)分析 . 144.2控制電路設(shè)計(jì) . 154.2.1控制電路設(shè)計(jì)分析 . 154.2.2控制電路電路圖及原理 . 15結(jié)論 . 18參考文獻(xiàn) . 191 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景

5、傳統(tǒng)制造業(yè)使用大量人力進(jìn)行加工的模式在現(xiàn)在成本費(fèi)用不斷提高的今天，面臨巨大的壓力。國際競(jìng)爭(zhēng)的高壓力，自動(dòng)化技術(shù)日益被制造業(yè)接受。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈和能源成本的逐步上揚(yáng)，廣大機(jī)器設(shè)備生產(chǎn)商和工業(yè)最終用戶在自動(dòng)化應(yīng)用、能效管理等方面的意識(shí)和要求正在逐步提升，對(duì)信息化和自動(dòng)化的緊密結(jié)合提出了更高的要求。如何利用行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)和成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，幫助企業(yè)自身提升信息化協(xié)同、運(yùn)營維護(hù)管理能力和實(shí)現(xiàn)能效優(yōu)化是廣大自動(dòng)化企業(yè)的使命。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、IT技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)，傳感器技術(shù)以及安全技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，工廠自動(dòng)化發(fā)展到了新階段，不斷增加的功能集成提升了所

6、有驅(qū)動(dòng)技術(shù)中集散的智能化，保證這些設(shè)備在初次連接時(shí)能得到恰如其分的使用，并在系統(tǒng)中充分地發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。工作臺(tái)往返循環(huán)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)在現(xiàn)在工業(yè)中常用于機(jī)床、物流分揀等領(lǐng)域，此系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了工業(yè)運(yùn)作的效率，節(jié)省了大量的人力物力，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化。1.2設(shè)計(jì)目的 在實(shí)際生產(chǎn)中,有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺(tái)需要自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng),并且有的還要求在兩終端要有一定時(shí)間的停留,以滿足生產(chǎn)工藝要求。在機(jī)床電氣設(shè)備中，有些是通過工作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)控制的，例如萬能銑床，龍門刨床的工作臺(tái)上下、前后、左右的運(yùn)動(dòng)等。這些生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程或位置要受到限制，或者需要其運(yùn)動(dòng)部件在一定范圍內(nèi)自動(dòng)往返循環(huán)等。這些都要讓我們會(huì)

7、正確識(shí)別、選用安裝、使用行程開關(guān)，熟悉電動(dòng)機(jī)位置控制、自動(dòng)往返控制電路的構(gòu)成和工作原理。會(huì)安裝與檢測(cè)電動(dòng)機(jī)位置控制和自動(dòng)往返控制線路。還要讓我們學(xué)會(huì)運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的知識(shí)，正確選擇工作臺(tái)的傳動(dòng)裝置、支撐部分，另外機(jī)床工作臺(tái)系統(tǒng)的材料也要合理的選擇以符合工程力學(xué)。電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)的基本環(huán)節(jié)。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1）設(shè)計(jì)一個(gè)電氣原件的工作臺(tái)自動(dòng)往返循環(huán)控制線路2）工作臺(tái)循環(huán)工作電機(jī)應(yīng)可靠起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停止3）工作臺(tái)往返工作既可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)也可滿足自動(dòng)1.4設(shè)計(jì)指導(dǎo)查閱資料理解工作臺(tái)的往返循環(huán)工作的原理及結(jié)構(gòu)。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)可自行選擇，但選擇電機(jī)后需要進(jìn)行校驗(yàn)（如類

8、型、容量、起動(dòng)能力、過載能力、溫升及工作制等），對(duì)題目未知的參數(shù)可根據(jù)類似產(chǎn)品的說明書或電氣工程手冊(cè)查詢。工作臺(tái)自動(dòng)往返循環(huán)控制線路，包括主接線和控制線路?？刂凭€路需要選擇相應(yīng)的電氣元件，電氣元件的選擇應(yīng)符合供電要求。2 工作臺(tái)往返循環(huán)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)2.1 拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖工作臺(tái)往返循環(huán)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)通過齒輪帶動(dòng)工作臺(tái)在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)左右平移，并能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制的一個(gè)系統(tǒng)。圖中SQ1、SQ2分別為位置行程開關(guān)；SQ3、SQ4為極限位置開關(guān)；SB1、SB2和SB3分別為停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕。具體模型如圖2-1。圖2-1工作臺(tái)往返循環(huán)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)2.2 拖動(dòng)系統(tǒng)的工作原理當(dāng)工作

9、臺(tái)擋板停在行程開關(guān)SQ1和SQ2之間任意位置時(shí)，可以通過啟動(dòng)開關(guān)使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)行。例如按下開關(guān)SB1，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作臺(tái)向左進(jìn)?；虬聪麻_關(guān)SB2,電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作臺(tái)右進(jìn)。當(dāng)工作臺(tái)到達(dá)終點(diǎn)左往行程開關(guān)SQ1時(shí)候，需通過控制，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；同時(shí)通過開關(guān)鍵變化，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)工作臺(tái)向右移動(dòng)；并未下次正轉(zhuǎn)做準(zhǔn)備。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)拖動(dòng)工作臺(tái)向右移動(dòng)到一定位置時(shí)，擋塊2碰到行程開關(guān)SQ2，通過控制，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；同時(shí)通過開關(guān)鍵變化，使電動(dòng)機(jī)再次開始正轉(zhuǎn)。如此反復(fù)循環(huán)，使工作臺(tái)在預(yù)定行程內(nèi)自動(dòng)反復(fù)往返運(yùn)動(dòng)。3 電動(dòng)機(jī)及其他電氣元件的選擇3.1 電動(dòng)機(jī)容量的選擇3.1.1電動(dòng)機(jī)

10、額定功率的選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率的選擇，一般主要考慮電機(jī)的容量應(yīng)大于它所拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備的軸功率。電動(dòng)機(jī)額定功率過大，電動(dòng)機(jī)就經(jīng)常處于輕載運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)本身的容量得不到充分發(fā)揮，同時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率低、性能不好，都會(huì)增加運(yùn)行費(fèi)用；電動(dòng)機(jī)額定功率比生產(chǎn)機(jī)械要求的小，電動(dòng)機(jī)電流超過額定電流，電機(jī)內(nèi)損耗加大，效率降低是小事，重要的是影響電機(jī)的壽命，即使過載不多，電動(dòng)機(jī)的壽命也會(huì)減少較多；過載較多，會(huì)破壞電機(jī)絕緣材料的絕緣性能甚至燒毀。因此，應(yīng)使所選電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率。具體方法有以下幾種：（1） 類比法。通過調(diào)研，參照同類生產(chǎn)機(jī)械來決定電動(dòng)機(jī)的額定功率。（2） 統(tǒng)計(jì)法。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析

11、從中找出電動(dòng)機(jī)的額定功率與生產(chǎn)機(jī)械主要參數(shù)之間的計(jì)算公式，按此公式計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的額定功率。（3） 實(shí)驗(yàn)法。用一臺(tái)同類型或相近類型的生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)出所需功率的大小。（1）、（2）、（3）三種方法也可以結(jié)合進(jìn)行。（4） 計(jì)算法。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況，從電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，過載能力和起動(dòng)能力等方面進(jìn)行考慮，通過計(jì)算法求出所需要的額定功率。3.1.2 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的測(cè)量 因?yàn)楣ぷ髋_(tái)實(shí)現(xiàn)的是平移運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平移作用力折算的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩公式見式（3.1） 式3.1式中：TL表示等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Fm表示平移作用力um表示工作臺(tái)移動(dòng)速度ht表示傳動(dòng)效率W表示電動(dòng)機(jī)角速度n表示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速假設(shè)電動(dòng)機(jī)的

12、重力Gm=20000N，移動(dòng)速度um=0.4m/s，工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)m=0.1，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與圖（4）相同，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=920r/min，傳動(dòng)效率ht=0.8。則，平移作用力Fm=mGm=0.1´20000N=2000N等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩uph´=3.1.3 電動(dòng)機(jī)類型的選擇選擇哪種類型的電動(dòng)機(jī)，一方面要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)特性性能、調(diào)速特性、制動(dòng)方法和過載能力等方面的要求，對(duì)各種類型的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行分析比較；另一方面在滿足上述要求的前提下，還要從節(jié)省初期投資，減少運(yùn)行費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行綜合分析，最后將電動(dòng)機(jī)的類型確定下來。大致可分為以下幾種情況：（1）對(duì)起

13、動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)速無特殊要求的一般生產(chǎn)機(jī)械,如機(jī)床、水泵、風(fēng)機(jī)等，應(yīng)選用籠型異步電動(dòng)機(jī)。 （2）對(duì)需要分級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如某些機(jī)床、電梯等，可選用多速異步電動(dòng)機(jī)。 （3）對(duì)起動(dòng)、制動(dòng)比較頻繁，要求起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,但對(duì)調(diào)速性能要求不高，調(diào)速范圍不寬的生產(chǎn)機(jī)械,可選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。 （4）當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的功率較大又不需要調(diào)速時(shí)，多采用同步電動(dòng)機(jī)。 (5）對(duì)要求調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑、對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)過渡過程有特殊要求的生產(chǎn)機(jī)械，可選用他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)因?yàn)榇讼到y(tǒng)對(duì)起動(dòng)、調(diào)速等性能沒有特殊要求，所以優(yōu)先選用電動(dòng)機(jī)類型為三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。3.1.4電動(dòng)機(jī)電壓的選擇根據(jù)電

14、動(dòng)機(jī)的額定功率和供電電壓的情況選擇電動(dòng)機(jī)的額定電壓。例如，三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓主要有380V，3000V，6000V和10000V等幾種，由于高壓電器設(shè)備的初期投資和維護(hù)費(fèi)用比低壓電器設(shè)備貴的多。一般當(dāng)電動(dòng)機(jī)額定功率PN200kw時(shí)，往往選用380V電動(dòng)機(jī)。因此此系統(tǒng)選用380V三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。3.1.5電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)方式，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。額定功率相同的電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速高時(shí)，其體積小，價(jià)格低，由于生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速有一定的要求，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比就越大，導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，增加了設(shè)備成本和維修費(fèi)用。因此，應(yīng)綜合考慮電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)

15、械兩方面的各種因素后再確定較為合理的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。對(duì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，可從設(shè)備初投資，占地面積和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等方面考慮，確定幾個(gè)不同的額定轉(zhuǎn)速，進(jìn)行比較，最后選定合適的傳動(dòng)比和電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，但過渡過程時(shí)間對(duì)生產(chǎn)率影響不大的生產(chǎn)機(jī)械，主要根據(jù)過渡過程能量最小的條件來選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 電動(dòng)機(jī)經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，且過渡過程持續(xù)時(shí)間對(duì)生產(chǎn)率影響較大，則主要根據(jù)過渡過程時(shí)間最短的條件來選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。因此，綜合分析電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械兩方面的各種因素最終確定電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為nN=910r/min。3.1.6電動(dòng)機(jī)外形結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)的使用環(huán)境選擇電

16、動(dòng)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)有幾下幾種：（1） 開啟式。電動(dòng)機(jī)的定子兩側(cè)和端蓋上開有很大的通風(fēng)口，散熱性好、價(jià)格比較低，但是容易進(jìn)灰塵、水滴和鐵屑等雜物，只能在清潔、干燥的環(huán)境中使用。（2） 防護(hù)式。電動(dòng)機(jī)的機(jī)座和端蓋下方有通風(fēng)口，散熱性比較好，能防止水滴和鐵屑等雜物從上方落入電動(dòng)機(jī)內(nèi)，但是潮氣和灰塵仍可進(jìn)入。一般用在比較干燥、清潔的環(huán)境中。（3） 封閉式。電動(dòng)機(jī)的機(jī)座和端蓋上均無通風(fēng)口，完全是封閉的，外部的潮氣和灰塵不易進(jìn)入電動(dòng)機(jī)，多用于灰塵多、潮濕、有腐蝕性氣體、易引起火災(zāi)等惡劣環(huán)境中。（4） 密封式。電動(dòng)機(jī)的密封程度高，外部的氣體和液體都不能進(jìn)入電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部，可以浸在液體中使用，如潛

17、水泵電動(dòng)機(jī)。（5） 防爆式。電動(dòng)機(jī)不但有嚴(yán)密的封閉結(jié)構(gòu)，外殼又有足夠的機(jī)械輕度。一旦少量爆炸性氣體侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生爆炸時(shí)，電動(dòng)機(jī)外殼能承受爆炸時(shí)的壓力，火花不會(huì)竄到外面以致引起外界氣體再爆炸。適用于有易燃、易爆氣體的場(chǎng)所。如礦井、油庫、和煤氣站等。此系統(tǒng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的使用環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)為封閉式，這種電動(dòng)機(jī)的機(jī)座和端蓋上均無通風(fēng)孔，完全是封閉的，外部的潮氣和灰塵不易進(jìn)入電動(dòng)機(jī)，多用于灰塵多、潮濕、有腐蝕性氣體、易引起火災(zāi)等惡劣環(huán)境中。3.1.7電動(dòng)機(jī)工作制的選擇電機(jī)的工作制表明電機(jī)在不同負(fù)載下的允許循環(huán)時(shí)間。 電動(dòng)機(jī)工作制為:S1S10;其中: (1)S1工作制:連

18、續(xù)工作制，保持在恒定負(fù)載下運(yùn)行至熱穩(wěn)定狀態(tài);簡(jiǎn)稱為S1;    (2)S2工作制:短時(shí)工作制，本工作制簡(jiǎn)稱為S2，隨后應(yīng)標(biāo)以持續(xù)工作時(shí)間。如S2 60min;   (3)S3工作制:斷續(xù)周期工作制，按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段停機(jī)、斷能時(shí)間。本工作制簡(jiǎn)稱為S3，隨后應(yīng)標(biāo)以負(fù)載持續(xù)率，如S3 25%;   (4)S4工作制:包括起動(dòng)的斷續(xù)周期工作制。本工作制簡(jiǎn)稱為S4，隨后應(yīng)標(biāo)以負(fù)載持續(xù)率以及折算 到電機(jī)軸上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM、負(fù)

19、載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jext，如S4 25% JM=0.15kg.m2, Jext=0.7kg.m2;    (5)S5工作制:包括電制動(dòng)的斷續(xù)周期工作制。本工作制簡(jiǎn)稱為S5，隨后應(yīng)標(biāo)以負(fù)載持續(xù)率以及折算 到電機(jī)軸上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM、負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jext，如S5 25% JM=0.15kg.m2, Jext=0.7kg.m2;    (6)S6工作制:連續(xù)周期工作制。每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段空載運(yùn)行時(shí)間，無停機(jī)、斷能時(shí)間。本工作制簡(jiǎn)稱為S6

20、，隨后應(yīng)標(biāo)以負(fù)載持續(xù)率，如S6 40%;    (7)其他還有:    S7工作制:包括電制動(dòng)的連續(xù)周期工作制;    S8工作制:包括負(fù)載-轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的連續(xù)周期工作制;    S9工作制:負(fù)載和轉(zhuǎn)速作非周期變化的連續(xù)周期工作制;    S10工作制:離散恒定負(fù)載工作制。    電機(jī)可以運(yùn)行直至熱穩(wěn)定，并認(rèn)為與S3S10工作制中的某一工作制等效因

21、為此系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)一旦起動(dòng)就處于連續(xù)工作狀態(tài)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)電源反接時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不能實(shí)現(xiàn)立即反轉(zhuǎn)，存在一小段時(shí)間的反轉(zhuǎn)制動(dòng)，然后又繼續(xù)工作，如此循環(huán)往復(fù)，是周期工作制，所以選用包括電制動(dòng)的連續(xù)周期工作制（S7工作制）。見圖3-1=´=´gg圖3-1 S7工作制負(fù)載功率、電動(dòng)機(jī)輸出功率、電動(dòng)機(jī)溫度變化圖圖中：P負(fù)載；Pv電氣損耗；Q溫度；Qmax達(dá)到的最高溫度；t時(shí)間；TC負(fù)載周期；tD起動(dòng)加速時(shí)間；tp恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間；tF一電制動(dòng)時(shí)間；負(fù)載持續(xù)率=13.1.8電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇根據(jù)前述各項(xiàng)的選擇結(jié)果選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。國產(chǎn)電動(dòng)機(jī)為了滿足生產(chǎn)機(jī)械的不同需要，做成許多在結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)用范圍

22、、性能水平等各異、功率按一定比例遞增并成批生產(chǎn)的系列產(chǎn)品，并冠以規(guī)定的產(chǎn)品型號(hào)。它們的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)可以從電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄中查到。例如Y系列電動(dòng)機(jī)是我國20世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)的封閉式籠型異步電動(dòng)機(jī)，YR系列為繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)；YD系列為三相多速異步電動(dòng)機(jī)；YB系列為防爆型三相異步電動(dòng)機(jī)；T系列為三相同步電動(dòng)機(jī)，Z系列為直流電動(dòng)機(jī)，等等。其中Y系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。安裝尺寸和功率等級(jí)符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方法為IC411，連續(xù)工作制（S1）。適用于驅(qū)動(dòng)無特殊要求的機(jī)械設(shè)備，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、攪拌機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械等。Y系

23、列電動(dòng)機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。Y80315電動(dòng)機(jī)符合Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件JB/T9616-1999。Y355電動(dòng)機(jī)符合Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件JB5274-91。Y80315電動(dòng)機(jī)采用B級(jí)絕緣。Y355電動(dòng)機(jī)采用F級(jí)絕緣。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。功率3kW及以下為Y接法；其它功率均為接法。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過1000m；環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)變化，但不超過40；最低環(huán)境空氣溫度為-15；最濕月月平均最高相對(duì)濕度為90%；同時(shí)該月月平均最低溫度不高于25。表3-1電動(dòng)機(jī)型號(hào)及相關(guān)參數(shù)額定轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式見式3.

24、2: 式3.2式中： TN表示額定轉(zhuǎn)矩PN表示額定功率nN表示額定轉(zhuǎn)速根據(jù)電動(dòng)機(jī)的詳細(xì)參數(shù)計(jì)算得：表3-2不同型號(hào)對(duì)應(yīng)的額定轉(zhuǎn)矩因?yàn)樨?fù)載轉(zhuǎn)矩TL=10.385N·m，所以選擇Y90L-6型號(hào)電動(dòng)機(jī)。又因?yàn)槭切」β孰妱?dòng)機(jī),PN£3kw,所以選用Y接法。3.2電動(dòng)機(jī)的校驗(yàn)3.2.1電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)校驗(yàn)根據(jù)查表得Y90S-6型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動(dòng)電流倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TS大于起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的（1.11.2）倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿足起動(dòng)條件。起動(dòng)電流為起動(dòng)電流IS小于電路保護(hù)的額定電流，起動(dòng)電流滿足起動(dòng)條件。3.2.2電動(dòng)機(jī)的過載校驗(yàn)根據(jù)查表得Y90S-6型電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)電動(dòng)機(jī)的

25、最大轉(zhuǎn)矩TM=aMTTN大于電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，過載轉(zhuǎn)矩符合過載要求。3.2.3電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行校驗(yàn)把n=920r/min、Gm=20000N、um=0.4m/s、m=0.1、ht=0.8帶入式（3.1）求得當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為920r/min時(shí)電動(dòng)機(jī)可以穩(wěn)定運(yùn)行，即當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為10.385N·m時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為920r/min。3.2.4電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校驗(yàn)設(shè)SQ1和SQ2之間的距離足夠長(zhǎng)為5米，SQ1和SQ3之間的距離為0.1米，近似假設(shè)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)的功率為PN，電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的功率為負(fù)載功率P2，數(shù)值為圖3-2 電機(jī)運(yùn)行一個(gè)周期中功率變化的近似圖假設(shè)P1=PN=1100W、

26、s1=0.07m、t1=0.25s，近似滿足式（3.3） 式3.3所以假設(shè)成立。再假設(shè)P3=PN=1100W、s3=0.03m、t3=0.1s，近似滿足式（3.4） 式3.4所以假設(shè)成立。P2=1000W、s2=5+0.03-0.07=4.96m、t2=s2/v=4.96/0.4=12.4s將上列數(shù)據(jù)帶入式（3.5），進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)得所以正常運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱符合要求。同理，當(dāng)工作臺(tái)的限位開關(guān)出現(xiàn)問題時(shí)，SQ3、SQ4代替SQ1、SQ2發(fā)揮作用，PL¢£PL，所以發(fā)熱也符合要求。3.3其他電氣元件的選擇3.3.1接觸器的選用選擇接觸器主要依據(jù)以下數(shù)據(jù)：電源種類（直流或交流）；主觸點(diǎn)

27、額定電流；輔助觸點(diǎn)的種類、數(shù)量和觸點(diǎn)的額定電流；電磁線圈的電源種類、頻率和額定電壓；額定操作頻率等。機(jī)床用的最多的是交流接觸器。交流接觸器的選擇主要考慮主觸點(diǎn)的額定電流、額定電壓、線圈電壓等。交流接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓一般按高于線路額定電壓來確定。根據(jù)控制回路的電壓決定接觸器的線圈電壓。為保證安全，一般接觸器吸引線圈選擇較低的電壓。但如果在控制線路比較簡(jiǎn)單的情況下，為了省去變壓器，可選用380V電壓。值得注意的是，接觸器產(chǎn)品系列是按使用類 別設(shè)計(jì)的，所以要根據(jù)接觸器負(fù)擔(dān)的工作任務(wù)來選用相應(yīng)的產(chǎn)品系列。接觸器輔助觸點(diǎn)的數(shù)量、種類滿足線路的需要。3.3.2繼電器的選用繼電器的選擇大概可分為以下幾種

28、：1）一般繼電器的選用一般繼電器是指具有相同電磁系統(tǒng)的繼電器，又稱電磁繼電器。選用時(shí)，除滿足繼電器線圈電壓或線圈電流的要求外，還應(yīng)按照控制需要分別選用過電流繼電器、欠電流繼電器、過電壓繼電器、欠電壓繼電器中間繼電器等。另外電壓、電流繼電器還有交流、直流之分，選擇時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意。2）時(shí)間繼電器的選擇時(shí)間繼電器是壓力機(jī)控制線路中常用電器之一。它的類型有：電磁式，空氣阻尼式，電動(dòng)式及電子式等。用的較多的是空氣阻尼式時(shí)間繼電器，它的特點(diǎn)是工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，延時(shí)整定范圍較寬（可達(dá)0.4s180s）時(shí)間繼電器型式多樣，各具特點(diǎn)，選擇時(shí)應(yīng)從以下幾方面考慮。(1) 根據(jù)控制線路的要求來選擇延時(shí)方式，即通電延時(shí)

29、型或斷電延時(shí)型。(2) 根據(jù)延時(shí)準(zhǔn)確度要求和延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短來選擇。(3) 根據(jù)使用場(chǎng)合、工作環(huán)境選擇合適的時(shí)間繼電器。3）熱繼電器的選擇熱繼電器的選擇應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境、起動(dòng)情況、負(fù)載性質(zhì)等因素來考慮。一方面要充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，另一方面，對(duì)電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過載與起動(dòng)瞬間不受影響。熱繼電器結(jié)構(gòu)形式的選擇。星形連接的電動(dòng)機(jī)可以選擇兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形連接的電動(dòng)機(jī)應(yīng)當(dāng)選擇帶斷相保護(hù)裝置的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。熱元件選好后，還需根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來調(diào)整它的整定值。4 系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì)4.1主電路的設(shè)計(jì)4.1.1主電路設(shè)計(jì)分析因?yàn)槿蝿?wù)要求電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，所以電動(dòng)機(jī)主電路必須由兩個(gè)開關(guān)來

30、控制兩個(gè)主電路的通斷，且兩個(gè)電路不能同時(shí)接通，另外主電路中應(yīng)該存在熔斷器和熱繼電器來保護(hù)電路，由于兩個(gè)電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不同，所以兩個(gè)電路連接電動(dòng)機(jī)的相序不同。另外電動(dòng)機(jī)的額定功率比較小，所以采用Y接法。主電路電路圖如圖4-1。圖4-1 系統(tǒng)主電路圖圖中：L1、L2、L3表示三相380V交流電源QS表示電路電源開關(guān)FU1表示主電路熔斷器KM1表示電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)電路開關(guān)KM2表示電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)電路開關(guān)FR表示熱繼電器當(dāng)KM1閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)KM2閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。4.2控制電路設(shè)計(jì)4.2.1控制電路設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)任務(wù)要求，當(dāng)工作臺(tái)擋鐵1從右向左觸碰到限位開關(guān)SQ1時(shí)，電動(dòng)機(jī)從正接變?yōu)榉唇?，工作臺(tái)減速

31、至零，擋鐵1停在限位開關(guān)SQ1和超限開關(guān)SQ3之間，并開始從左向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擋鐵2從左向右觸碰到限位開關(guān)SQ2時(shí)，電動(dòng)機(jī)從反接變?yōu)檎?，工作臺(tái)減速至零，擋鐵2停在限位開關(guān)SQ2和超限開關(guān)SQ4之間，并開始從右向左運(yùn)動(dòng)。若限位開關(guān)SQ1或SQ2失效時(shí)，工作臺(tái)會(huì)繼續(xù)向左或向右運(yùn)動(dòng)然后擋鐵1或擋鐵2會(huì)觸碰到超限開關(guān)SQ3或超限開關(guān)SQ4，此時(shí)需要電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)排除故障或者讓超限開關(guān)自行進(jìn)行校正代替限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)控制功能，人為停止系統(tǒng)停止，并排除故障。本系統(tǒng)選擇的是后者。除此之外控制回路應(yīng)有自己的線路保護(hù)，并當(dāng)主回路溫度過高時(shí)可以自動(dòng)使系統(tǒng)停止運(yùn)行，當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)按下時(shí)，線路應(yīng)該有自鎖電路使通過電磁繼電器線圈的

32、電流保持。停止按鈕應(yīng)該保持常閉，當(dāng)按下時(shí)整個(gè)控制回路應(yīng)該失電。電路要能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制。4.2.2控制電路電路圖及原理行程開關(guān)是一種將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，以控制運(yùn)動(dòng)部件位置或行程的自動(dòng)控制電器。而位置控制就是利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的擋鐵與位置開關(guān)碰撞，使其觸頭動(dòng)作，來接通或斷開電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置或行程的自動(dòng)控制?？刂齐娐穲D見圖4-2圖4-2系統(tǒng)控制線路電路圖圖中：FU2表示控制回路熔斷器SB3表示停止自恢復(fù)按鈕SB1表示正轉(zhuǎn)自恢復(fù)按鈕SB2表示反轉(zhuǎn)自恢復(fù)按鈕KM1、KM2表示電磁繼電器線圈SQ1-1、SQ-1表示限位開關(guān)常閉SQ1-2、SQ2-2表示限位開關(guān)常開SQ3-

33、1、SQ4-1表示超限開關(guān)常閉SQ3-2、SQ4-2表示超限開關(guān)常開FR表示熱繼電器按下電源開關(guān)QS，主電路和控制電路得電，此時(shí)按下正轉(zhuǎn)開關(guān)SB1，電流經(jīng)SQ1-1、SQ3-1、KM2輔助常閉開關(guān)、KM1電磁線圈，使繼電器KM1閉合，則主電路通，電機(jī)M正轉(zhuǎn)，KM1輔助常開開關(guān)閉合，和SQ1-1、SQ3-1、KM2輔助常閉開關(guān)、KM1線圈構(gòu)成自鎖電路，當(dāng)工作臺(tái)擋鐵1從右向左碰到SQ1時(shí)，SQ1-1由閉合變成斷開，線圈KM1沒有電流通過，繼電器KM1斷開；同時(shí)SQ1-2閉合，電流經(jīng)過SQ2-1、SQ4-1、KM1輔助常閉開關(guān)、KM2線圈，使繼電器KM2閉合，KM2輔助常開開關(guān)閉合和SQ2-1、SQ4-1、KM1輔助常閉開關(guān)、KM2線圈構(gòu)成自鎖回路，同時(shí)主電路另