桥式起重机电气控制系统设计.docx

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1、桥式起重机电气控制系统设计作者姓名：专业名称：电气工程及其自动化指导教师：摘要随着工厂供电技术、电气控制技术以及电机技术的迅速开展，装备制造业水平及需要的不断提高，桥式起重机在工厂制造车间发挥的作用越来越大，对桥式起重机的电气控制设计和稳定性的要求也越来越局。本文研究桥式起重机的电气控制的设计与实现，并采用传动的凸轮控制器控制大小车的移行以及副钩的升降，考虑到主钩升降机构的电动机容量较大，因此采用主令控制器和控制屏组成的磁力控制器来控制主钩的升降；另外由于近年来变频器技术的成熟，从小车的控制线路使用的耐久度考虑，也采用变频器设计了小车的移行控制。论文首先简要介绍桥式起重机的主要技术参数，对电力

2、拖动的要求以及电动机的工作状态；然后详细介绍了大小移行和主副钩升降的分析和设计，并给出了制动器和制动电磁铁的说明细节，包括结构、种类、如何选择等。凸轮控制器和主令控制器实现了大小车移行和主副钩的升降。桥式起重机在车间码头等工程现场施工方面具有诸多优势，它的电气控制设计值得进一步学习和研究。关键词：桥式起重机凸轮控制器变频器AbstractWiththepowerplanttechnology,electricmotorcontroltechnologyandtherapiddevelopmentoftechnology,equipmentmanufacturinglevelandtheneed

3、forcontinuousimprovement,bridgecraneinafactorytocreatetheroleofplantgrowingonthebridgecraneelectricalcontroldesignandstabilityoftherequirementsofincreasinglyhigh.Inthispaper,theelectricbridgecranedesignandimplementationofcontrolandtheuseofthecamdrivecontrollertocontrolthesizeofcars,aswellastransitio

4、nalvicehookthetake-offandlanding,takingoffandlandingtothemainhookofthemotorcapacityofthelargerinstitutions,sotheuseofControllerandcontrolthecompositionofthemagneticscreencontrollertocontroltheriseandfallofthemainhook.Paperbridgecranefirstbrieflythemaintechnicalparametersoftheelectricdrivemotorofther

5、equirements,aswellastheworkofstate;andthendescribedindetailthesizeofmigrationmovementsandthemainandhooktheanalysisanddesign,andgivesthebrakeandthebrakesolenoiddescriptionofdetails,includingthestructure,species,suchashowtochoose.Camcontrollerandthemaincontrollerofthesizeofthetransitionalandthecartaki

6、ngoffandlandingofthemainvicehook.Bridgecraneintheworkshop,suchasterminalconstructionprojectsitehasmanyadvantages,anditselectricalcontroldesignisworthyoffurtherstudyandresearch.Keywords:bridgecrane,camcontrollerJnverters目录摘要1AbstractII目录III前言11桥式起重机的概述11.1 桥式起重机的工作特点及分类11.2 桥式起重机的主要参数21.3 桥式起重机电力拖动的要

7、求32桥式起重机电动机的工作状态42.1 移行机构电动机的工作状态42.2 提升机构电动机的工作状态5提升时电动机的工作状态5下降时电动机的工作状态53小车移行机构控制设计63.1 传统控制设计6凸轮控制器的结构型号及主要性能7凸轮控制器的控制线路73.1.3控制线路分析83.2 变频器控制设计83.2.1 变频器的简介83.2.2 变频器控制小车移行的优点103.2.3 控制设计103.2.4 I/O端口设置113.3 变频器控制系统与传统电器控制系统的区别114大车移行机构和副钩控制设计125平安保护设备的选用136制动装置的选择和设计146.1 制动器按结构和励磁电流分类146.2 制动

8、电磁铁156.3 选择制动电磁铁167主钩升降机构的控制线路分析177.1 线路工作情况18提升重物线路工作情况18下降重物时线路工作情况197.2 电路的保护与连锁21总结23致谢23参考文献24附件一电器元件表24附件二凸轮控制器的触点闭合表26刖百桥式起重机是用来在短距离内提升和移动的机械，俗称天车。广泛应用与工矿企业，港口，建筑工地等，对减轻工人体力劳动，提升劳动生产率起着重要作用，它的类型很多，常用的可分为两大类，即多用与厂房内移行的桥式起重机和主要用于户外的旋转式起重机。起重机虽然种类很多，但从结构上看，都具有提升机构和移行机构。其中，桥式起重机具有一定的典型和广泛性。尤其在冶金和

9、机械制造企业中，各种桥式起重机获得广泛的应用。桥式起重机的控制方式充分考虑了其工作环境的影响，工作频繁程度以及其耐久度，在不同的机构采用了不同的控制方式或不同的设备，使桥式起重机的工作效率大大提高。1桥式起重机的概述1.1桥式起重机的工作特点及分类桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金

10、属结构组成，如图I.Io起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三局部组成，如图1.2。提升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。图1.1桥式起重机示意图I-提升电动机2-提升机构减速器3-卷筒4-小车电动机5-小车走轮6-小车车轮轴7-小车制动轮8-钢丝绳9-提升机构制动轮图1.2小车机构传动系统图根据不同的要求，有些起重机大车上安装两台小车，也有的在小车上安装两个提升机构，分为主提升(主钩)和辅助提升(副钩)，小车机构传动系统如图1.1所

11、示1. 2桥式起重机的主要参数(1)额定起重量额定起重机重量是指起重机实际允许起吊的最大负荷量，以(t)为单位。我国生产的桥式起重机起重量有5tIOt153t20/53305t5010t7520t10020t12520t15030t20030t250/3Ot等。其中，分之为主钩起重量，分母为副钩起重量。(2)跨度跨度是指大车轨道中心线间的距离，以米(m)为单位，一般常用的跨度为10.5ma13.5m16.5m、19.5m22.5m、25.5m、28.5m、31.5In等规格。(3)提升高度提升高度是指吊具的上极限位置与下极限位置之间的距离以米(m)为单位。一般常见的提升高度为12m16m121

12、4m1218m1618m.1921m20222123m.22/26m、2426m等。其中，分子为主钩提升高度，分母为副钩提升高度。(4)移行速度移行速度是指移行机构在拖动电动机额定转速下运行的速度，以米/分(mmin)为单位。小车移行速度一般为4060mmin,大车移行速度一般为100135mmin0(5)提升速度提升速度是指提升机构在电动机额定转速时，取物装置上升的速度，以米/分(mmin)为单位。一般提升最大速度不超过30mmin,依货物性质，重量来决定。(6)工作类型1)起重机按其载重量可分为三级：小型510t,中型1015t,重型50t以上。2)按负载率和工作繁忙程度可分为：轻级，工作

13、速度较低，使用次数也不多，满载时机也较少，负载持续率约为15%。如主电室，修理车间用的起重机。 作，使用不太频繁, 车间起重机。重级， 持续约为40%以上。 于额定负载下工作，中级，经常在不同负载条件下，以中等速度工负载持续约为25%。如一般机械加工车间和装备经常处在额定负载下工作，使用较频繁，负载率如冶金和铸造车间的起重机。特重级，根本上处使用更为频繁，环境温度高。保证冶金车间工艺进行的起重机，属于特重级。1.3桥式起重机电力拖动的要求(1)起重机电动机的特点起重机的工作环境比拟恶劣，尤其是炼钢，铸造，热轧等车间的起重机，由于它处于车间上部，经常工作在高温多尘，烟雾大的场合下。起重机的工作频

14、繁，时开时停，没小时接电次数多，其负载性为重复短时工作制。因此，所用电动机经常处于起动，调速，制动和正反工作状态，负载很不规律，时轻时重，经常要承受较大的过载和机械冲击。起重机要求有一定的调速范围，所以，要求电动机能够变速，对调速的平滑性一般要求不高。(2)提升机构和移行机构对电力拖动的要求1)应具有空钩能快速升降，以减小辅助工时，轻载时的提升速度应大于额定负载的提升速度；一定的调速范围，普通起重机调速范围一般为3：1,要求较高的起重机，其调速范围可达(510)：1；具有适当的低速区。当提升重物开始或下降重物到预定位置附近时，都要求低速。为此，往往在30%额定速度内分为假设干档，以便灵活选择，

15、所以，由低速向高速过渡或从高速向低速过渡，应逐渐变速，以保持稳定运行；提升的第一挡应作为预备挡，用以消除传动间隙，将钢绳张紧，防止过大的机械冲击。预备档的起动转矩不能大，一般限制在额定转矩的一半一下。下降时，根据负载的大小，电动机可以是电动状态，也可以是倒拉反接制动或再生发电制动状态，以满足同下降速度的要求；为保证平安可靠地工作，应采用电气制动与机械抱闸制动同时应用，以减少抱闸的磨损，但无论有无电气制动，都要有机械抱闸，以免在电源故障时造成在物制动力矩作用下，重物自由下落。2)大车移行机构和小车移行机构对电力拖动的要求比拟简单，只要求有一定的调速范围，分几档控制即可。起动的第一挡也作为预备挡，以消除起动时的机械冲击，所以，起动转矩也限制在额定转矩的一半以下。为现实准确停车，增加电气制动，同样可以减轻机械抱闸的负担，减少机械抱闸的磨损，提高制动的可靠性。2桥式起重机电动机的工作状态2.1 移行机构电动机的工作状态移行机构电动机的负载转矩为飞轮滚动摩擦力矩与轮轴上的摩擦力矩之和，这种负载力矩始终是阻碍运动的，所以是阻力转矩，当大车或小车需要来回移行时，电动机工作与正反两种状态。2.2 提升机构电动机的工作状态提升机构电动机的负载除一小局部由于摩擦力产生的力矩外，主要是由重物和吊钩产生的重力矩，这种负载提升时都是