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1、1 2011春机电一体化技术工业控制PLC专业电气传动技术及应用课程设计任务书祝景奎学号118120689 上 海 电 视 大 学信 息 与 工 程 系2013年 6 月精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页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
2、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列图所示，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
3、= 12m/min；输送带的加速度dv/dt2；电源供电电压3 相 380V、变压器容量 20Kva电压波动安全系数。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页3 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(Nm2)传动参数传动效率0 电动机6(初选) 1 带轮1 70 12 带轮4 245 3 齿轮1 17 齿24 齿轮5 80 齿5 齿轮3 19 齿36 齿轮9 89 齿7 送带轮70 200mm 工艺要求送料的次序和位置见表2：表 2：负载 TL / GD2
4、 (NM / N M2) 工位距离工艺九工位 1 工位 2 工位 3 工位 4 工位 5 工步 1 C 前端盖200 / 100 L5=15M 工步 2 B 定子1900 / 600 L4=12M 工步 3 A 转子900 / 300 L3=9M 工步 4 E 底座600 / 240 L2=8M 工步 5 D 后端盖400 / 180 L1=5M 假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极 970 r/min，功率以分档，Tst/TN，Tmax/TN=2，电源电压波动安全系数。 计算中保留两位1 2 6 5 3 4 7 0 TL0TL工件装配输送机及传动布置L5 L4 L3 L2 装料0
5、 工位1工位2工位3工位4工位5电动机L1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页4 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
6、各级传动机构速比j 带轮 1和带轮 2的速比；122453.570j带轮 1到齿轮的速比；141234803.516.517jjj带轮 1到齿轮的速比；1614568916.57719Ljjjj电动机轴的飞轮转矩；222201617MGDGDGDN m带轮和带轮的飞轮转矩；22222323415GDGDGDN m精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页5 带轮和带轮的飞轮转矩；22224545538GDGDGDN m带轮和送带轮的飞轮转矩；22226797079LGDGDGDN m总的飞轮转矩；2221424521222
7、322LLMZjGDjGDjGDGDGD222587973.516.57727.45N m总的传动效率：1230.87 0.91 0.90.71L空载负载转矩：04007.32770.71LLMLLTTN mj皮带轮 7 加速度：60600.054.78 / min0.2LLLdndvrgsdtDdt电动机轴加速度：774.78368.06 / minMLLdndnjrgsdtdt电动机空载转矩：LMMZMTdtdnGDT37527.45368.067.3237514.63 Nm送带轮的转速：LL12/ min19.11 /minD0.2Lvmnrm电动机的转速：M77 19.11 1471.
8、47 /minLLnj nr空载功率：M1114.63 1471.479.559.55MMPT n2254.22.25WKW2： 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、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页6 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：M1471.47 / minnr当工步 1 时的负载转矩011L40020010.97j770.71LLLMLTTTN m当工步 1 时的飞轮转矩221221424521222322
9、1LLLMZjGDGDjGDjGDGDGD2221221007.457.4777LZLGDGDN mj当工步 1 时的电机转矩dtdnGDTTMZLMM37521117.4710.97368.0637511.95 Nm当工步 1 时的功率：1111.95 1471.479.559.55MMMTnP1841.31.84WKW当工步 2 时的负载转矩022L400190042.07j770.71LLLMLTTTN m当工步 2 时的飞轮转矩精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页7 2222214245212223222LL
10、LMZjGDGDjGDjGDGDGD2222226007.477.5777LZLGDGDN mj当工步 2 时的电机转矩dtdnGDTTMZLMM375222206.36837557.707.42mN50.49当工步 2 时的功率：55.947.147150.499.5522MMMnTPKWW62.799.7626当工步 3 时的负载转矩033L40090023.78j770.71LLLMLTTTN m当工步 3 时的飞轮转矩2232214245212223223LLLMZjGDGDjGDjGDGDGD2223223007.477.52177LZLGDGDN mj当工步 3 时的电机转矩dtd
11、nGDTTMZLMM375233306.368375521.778.2331.2 Nm当工步 3 时的功率：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页8 3331.2 1471.479.559.55MMMTnP4807.314.81WKW当工步 4 时的负载转矩044L40060018.29j770.71LLLMLTTTN m当工步 4 时的飞轮转矩2242214245212223224LLLMZjGDGDjGDjGDGDGD2224222407.477.5177LZLGDGDN mj当工步 4 时的电机转矩dtdnGDT
12、TMZLMM37524447.5118.29368.0637525.66 N m当工步 4 时的功率：4425.66 1471.479.559.55MMMTnP3953.93.95WKW当工步 5 时的负载转矩055L40040014.633j770.71LLLMLTTTN m当工步 5 时的飞轮转矩2252214245212223225LLLMZjGDGDjGDjGDGDGD2225221807.477.577LZLGDGDN mj精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页9 当工步 5 时的电机转矩dtdnGDTTMZ
13、LMM37525557.514.633368.0637521.99 N m当工步 5 时的功率：5521.99 1471.479.559.55MMMTnP3388.233.39WKW3：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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页10 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
14、动机的等效转矩，它的公式：22211221nndniiT tT tT tTt5115606075v12LtS4212606060v12LtS339606045v12LtS248606040v12LtS155606025v12LtS222221 12 23 34 45 512345MMMMMdTtTtTtTtTtTttttt2222210.977542.076023.7845 18.294014.63325756045402525.5?N m其等效功率为：25.514713.93KW95509550dLTnP根据以上计算及验算后通过已知条件可以确定电动机的初选额定功率：PN电动机的初选额定转速：
15、nN=1470r/min 电动机的初选额定电压：三相380V 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页11 所选电动机的额定转矩：4.09550955025.991470NNNPTN mn故电动机的最大转矩：Tmax=TN=2N m电机运行中到达的最大转矩为249.50MTN M且 Tm2Tmax电动机起动转矩：ST1.2 25.9931.19TNTK TN m电动机空载转矩为14.63MTN MmSTTT4：校验电源电压波动时，电动机的功率电机运行时遇到最大负载转矩为Tlm2N M当电源电压波动的安全系数为：时22(
16、)20.751.1329.23MAXNNNNUTTTTN MUTlm2 即当电源电压波动的安全系数为时电动机不能正常工作。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。电源供电电压 3 相 380V、变压器容量 20KVA 根据公式：32026.5444.0stNIKVAKWI所以，所选电动机不能直接启动。故采用自耦变压器降压启动。选择K=65%的自耦变压器。则电动机空载启动电压：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页12 0.650.65380247stNUUV电动机空载启动转矩：20
17、.650.4231.1913.18ststTTN mstLMTT，符合系统空载启动条件。最终确定选用的电动机参数为：额定功率： PN额定转速： nN=1470r/min 额定电压：三相380V 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。比方看到一个公式，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，让我又一次稳固了之前所学习的知识点。这次课程项目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
18、，都应该要 “温故而知新” 。只有常常回忆并温习曾经学过的知识，让它真正的扎根于自己的脑海中， 然后再去学习新的知识，前后照应，只有这样，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页13 在将来用到这些知识点的时候，才能得心应手。电气传动技术，在现代社会自动化的科技生产和研发中，占着举足轻重的地位。虽然在我目前的工作中，并没有使用到这门技术，但我会继续学习和锻炼，让自己多掌握一门技术。最后，我要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徐继老师和参与同一小组设计的同学，是他们无私的帮助我解答了一些难题，顺利完成设计。 希望，在明年的毕业设计中，我能有更优异的表现。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页