Разработка кранового электродвигателя для горно-металлургической промышленности
|
Введение
1. Реферат
1 Электромагнитный расчет
1.1. Исходные данные
1. 2 Выбор основных размеров статора
1.3. Расчёт обмотки статора
1.4. Расчёт размеров зубцовой зоны статора
1.5. Расчёт ротора
1.6. Расчёт магнитной цепи
1.7. Параметры рабочего режима
1.8. Расчёт потерь
1.9. Расчёт рабочих характеристик
1.10. Расчёт пусковых характеристик
1.1.1 Тепловой расчёт
1.2.1 Вентиляционный расчет
1.3.1 Механический расчёт
1.3.2 Расчёт на жёсткость
1.3.3 Расчёт вала на прочность
1.3.4 Выбор подшипников
2 Специальная часть
3 Технологическая часть
3.1 Анализ исходных данных для проектирования технологического процесса сборки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
3.2 Анализ исходных данных для проектирования технологического процесса сборки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
3.3 Размерный анализ двигателя
3.4 Разработка схемы сборки и маршрутной технологии
3.5 Выбор сборочного оборудования, оснастки и подъемно-транспортных средств.
3.6 Техническое нормирование и расчет необходимого количества оборудования
4 Финансовый менеджмент,
Ресурсоэффективность и ресурсосбережение
4.1 Смета затрат на проектирование
4.2 Смета затрат на подготовку проекта
4.. 3 Отчисления на социальные нужды
4.4 Материальные затраты на канцелярские товары.
4.5 Амортизация вычислительной техники.
4.6 Прочие неучтенные затраты.
4.7 Накладные расходы
4.8 Себестоимость проекта
4.9 Определение материальных расходов
4.10 Затраты на силовую электроэнергию
4.11 Оценка конкурентоспособности создаваемого продукта
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ
5.1 Анализ опасных и вредных факторов
5.2 Производственная санитария
5.3 Расчет искусственного освещения
5.4. Выбор источников света
5.5 Выбор системы освещения 95
5.6 Выбор осветительных приборов 96
5.7 Выбор коэффициента запаса 96
5.8 Размещение осветительных приборов 97
5.9 Расчет осветительной установки 98
5.10 Микроклимат 99
5.11 Тепловое излучение 100
5.12 Техника безопасности 104
5.13 Пожарная безопасность 105
5.14 Чрезвычайная ситуация 108
5.15 Причины чрезвычайных ситуаций на объекте 110
5.16 Основные направления по повышению устойчивости 110
функционирования территорий и объектов в чрезвычайных ситуациях
5.17 Охрана окружающей среды 112
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Графические материалы
1. Реферат
1 Электромагнитный расчет
1.1. Исходные данные
1. 2 Выбор основных размеров статора
1.3. Расчёт обмотки статора
1.4. Расчёт размеров зубцовой зоны статора
1.5. Расчёт ротора
1.6. Расчёт магнитной цепи
1.7. Параметры рабочего режима
1.8. Расчёт потерь
1.9. Расчёт рабочих характеристик
1.10. Расчёт пусковых характеристик
1.1.1 Тепловой расчёт
1.2.1 Вентиляционный расчет
1.3.1 Механический расчёт
1.3.2 Расчёт на жёсткость
1.3.3 Расчёт вала на прочность
1.3.4 Выбор подшипников
2 Специальная часть
3 Технологическая часть
3.1 Анализ исходных данных для проектирования технологического процесса сборки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
3.2 Анализ исходных данных для проектирования технологического процесса сборки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
3.3 Размерный анализ двигателя
3.4 Разработка схемы сборки и маршрутной технологии
3.5 Выбор сборочного оборудования, оснастки и подъемно-транспортных средств.
3.6 Техническое нормирование и расчет необходимого количества оборудования
4 Финансовый менеджмент,
Ресурсоэффективность и ресурсосбережение
4.1 Смета затрат на проектирование
4.2 Смета затрат на подготовку проекта
4.. 3 Отчисления на социальные нужды
4.4 Материальные затраты на канцелярские товары.
4.5 Амортизация вычислительной техники.
4.6 Прочие неучтенные затраты.
4.7 Накладные расходы
4.8 Себестоимость проекта
4.9 Определение материальных расходов
4.10 Затраты на силовую электроэнергию
4.11 Оценка конкурентоспособности создаваемого продукта
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ
5.1 Анализ опасных и вредных факторов
5.2 Производственная санитария
5.3 Расчет искусственного освещения
5.4. Выбор источников света
5.5 Выбор системы освещения 95
5.6 Выбор осветительных приборов 96
5.7 Выбор коэффициента запаса 96
5.8 Размещение осветительных приборов 97
5.9 Расчет осветительной установки 98
5.10 Микроклимат 99
5.11 Тепловое излучение 100
5.12 Техника безопасности 104
5.13 Пожарная безопасность 105
5.14 Чрезвычайная ситуация 108
5.15 Причины чрезвычайных ситуаций на объекте 110
5.16 Основные направления по повышению устойчивости 110
функционирования территорий и объектов в чрезвычайных ситуациях
5.17 Охрана окружающей среды 112
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Графические материалы
В связи с ростом механизации производственных процессов в различных отраслях промышленности значительно увеличилось производство крановоподъемных механизмов и электродвигателей.
Специальные серии крановых электродвигателей типа 4МТ характеризуются повторно-кратковременным режимом работы при большой частоте включений, широким диапазоном регулирования частоты вращения, большой кратностью пусковых и перегрузочных моментов. Двигатели должны обеспечивать режим электрического торможения, в том числе режим противовключения.
Электродвигатели приводов крановых механизмов работают в условиях повышенной тряски и вибраций, а также при температуре окружающего воздуха (до 70°С). К электродвигателям предъявляются повышенные требования по надежности и удобству обслуживания в затрудненных условиях эксплуатации крановых механизмов. Электродвигатели должны работать как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе, допускать удобное сочленение с механическим тормозом и иметь необходимые конструктивные модификации, удовлетворяющие требованиям современных крановых механизмов. Величины маховых масс якорей и роторов должны быть минимальными.
Крановые электродвигатели широко применяются на кранах всех видов, экскаваторах, вспомогательных металлургических приводах и других механизмах с повторно-кратковременным режимом работы. Областью применения электродвигателей с короткозамкнутым ротором является также привод кран-балок, тельферов, небольших крановых тележек и других механизмов со сравнительно небольшой частотой включений.
Эти двигатели должны обладать повышенными перегрузочными способностями при возможно меньшем значении махового момента ротора для обеспечения малых времен разгона и торможения механизма, уменьшения пусковых и тормозных потерь в двигателе.
Важнейшей конструктивной особенностью крановые машины с короткозамкнутым ротором является монолитность ротора, детали которого должны быть надежно закреплены на валу, а короткозамкнутая обмотка плотно заполнять пазы.
Особенностями конструкции крановых асинхронных машин сравнительно с конструкциями машин нормальных серий являются повышенная механическая прочность отдельных элементов конструкции.
В отличие от машин нормальных серий ротор кранового двигателя спрессовывается нажимными шайбами и запирается втулкой путем прессовой и горячей посадки. Станины и щиты изготавливаются из чугуна. Пакет статора закрепляется во избежание поворачивания осевой шпонкой и зажимными кольцами. Все крепежные детали и прочие резьбовые соединения крановых электродвигателей имеют предохранение от самоотвинчивания, а крепление частей машины выполняется с повышенной степенью надежности.
Выпускная квалификационная работа посвящена:
• проектированию трехфазного асинхронного кранового электродвигателя с короткозамкнутым ротором на базе железа кранового двигателя 4МТКН225 с короткозамкнутым ротором;
• разработке технологического процесса общей сборки проектируемого двигателя;
• оценке ресурсоэффективности и энергосбережения проекта;
• рассмотрению вопросов безопасности и экологичности при осуществлении общей сборки проектируемого двигателя, разработка мер пожарной безопасности и меры защиты окружающей среды.
Специальные серии крановых электродвигателей типа 4МТ характеризуются повторно-кратковременным режимом работы при большой частоте включений, широким диапазоном регулирования частоты вращения, большой кратностью пусковых и перегрузочных моментов. Двигатели должны обеспечивать режим электрического торможения, в том числе режим противовключения.
Электродвигатели приводов крановых механизмов работают в условиях повышенной тряски и вибраций, а также при температуре окружающего воздуха (до 70°С). К электродвигателям предъявляются повышенные требования по надежности и удобству обслуживания в затрудненных условиях эксплуатации крановых механизмов. Электродвигатели должны работать как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе, допускать удобное сочленение с механическим тормозом и иметь необходимые конструктивные модификации, удовлетворяющие требованиям современных крановых механизмов. Величины маховых масс якорей и роторов должны быть минимальными.
Крановые электродвигатели широко применяются на кранах всех видов, экскаваторах, вспомогательных металлургических приводах и других механизмах с повторно-кратковременным режимом работы. Областью применения электродвигателей с короткозамкнутым ротором является также привод кран-балок, тельферов, небольших крановых тележек и других механизмов со сравнительно небольшой частотой включений.
Эти двигатели должны обладать повышенными перегрузочными способностями при возможно меньшем значении махового момента ротора для обеспечения малых времен разгона и торможения механизма, уменьшения пусковых и тормозных потерь в двигателе.
Важнейшей конструктивной особенностью крановые машины с короткозамкнутым ротором является монолитность ротора, детали которого должны быть надежно закреплены на валу, а короткозамкнутая обмотка плотно заполнять пазы.
Особенностями конструкции крановых асинхронных машин сравнительно с конструкциями машин нормальных серий являются повышенная механическая прочность отдельных элементов конструкции.
В отличие от машин нормальных серий ротор кранового двигателя спрессовывается нажимными шайбами и запирается втулкой путем прессовой и горячей посадки. Станины и щиты изготавливаются из чугуна. Пакет статора закрепляется во избежание поворачивания осевой шпонкой и зажимными кольцами. Все крепежные детали и прочие резьбовые соединения крановых электродвигателей имеют предохранение от самоотвинчивания, а крепление частей машины выполняется с повышенной степенью надежности.
Выпускная квалификационная работа посвящена:
• проектированию трехфазного асинхронного кранового электродвигателя с короткозамкнутым ротором на базе железа кранового двигателя 4МТКН225 с короткозамкнутым ротором;
• разработке технологического процесса общей сборки проектируемого двигателя;
• оценке ресурсоэффективности и энергосбережения проекта;
• рассмотрению вопросов безопасности и экологичности при осуществлении общей сборки проектируемого двигателя, разработка мер пожарной безопасности и меры защиты окружающей среды.
В данной работе был спроектирован трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. В качестве базовой модели выбрана конструкция асинхронных двигателей серии АИ , которые предназначены для наиболее широкого применения в различных отраслях народного хозяйства.
В начале расчета двигателя были получены значения электромагнитных нагрузок А и Bs, входящие в рекомендуемые пределы, основанные на исследовании работающих двигателей серии АИ . От электромагнитных нагрузок зависят не только размеры машины, а также и ее характеристики. Число пазов статора принято стандартному и равно Zi=72 , т.о . обмотка имеет целое число пазов на полюс и фазу (q=4).
Плотность тока в обмотке статора получилась значительной, что характерно для двигателей небольшой и средней мощности. Для обмотки статора используется стандартный эмалированный провод с диаметром dU3=1.685 мм, это позволяет применять механизированную укладку обмотки,коэффициент заполнения паза соответствует механизированной укладке. В расчете зубцовой зоны статора была принята конфигурация пазов, при которой зубцы имеют постоянное поперечное сечение по всей высоте, т.е. в зубцах не будет участков с разной индукцией.
Воздушный зазор был выбран небольшим , что приводит к уменьшению магнитодвижущей силы магнитной цепи и тока намагничения. При этом будут уменьшаться суммарные потери, благодаря чему в расчете рабочих характеристик повысились значения cos ф и КПД. Число пазов ротора выбрано по рекомендациям, основанным на изучении влияния соотношений числа зубцов статора и ротора на кривую момента, а также шумы и вибрации. Пазы ротора выполнены без скоса. При расчете рабочих характеристик получили уточненные значения номинального тока обмотки статора и мощности, потребляемой двигателем, которые меньше, чем принятые вначале работы предварительно.
В расчете пусковых характеристик кратность пускового тока получилась в допустимых пределах, установленных стандартом (ГОСТ 19523 - 74), а пусковой момент удовлетворяющим техническому заданию, его кратность превысила заданного значения. Это явилось следствием таких факторов, как довольно высокое сопротивление фазы обмотки ротора, высокая и тонкая форма пазов ротора, в которых более сильно проявляется эффект вытеснения тока, проявляющегося в результате действия потока пазового рассеяния. Таким образом можно задавать пусковой момент меняя плотность тока в обмотке ротора или индукцию в зубцах ротора.
Тепловой расчет показал, что у двигателя имеется небольшой температурный запас по температуре нагрева обмотки статора (для класса изоляции F), а вентилятор обеспечивает расход воздуха почти с двукратным запасом.
В механическом расчете определен суммарный прогиб вала от действия силы тяжести ротора и силой, обусловленной соединением муфтой. Полученный прогиб вала не превышает 10% от воздушного зазора. По критической частоте вращения и напряжениях в опасных сечениях, вал имеет огромные запасы.
В данном двигателе применяются герметизированные подшипники, устанавливаемые на весь срок службы двигателя, что обеспечивает высокую долговечность и надежность. Спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.
В начале расчета двигателя были получены значения электромагнитных нагрузок А и Bs, входящие в рекомендуемые пределы, основанные на исследовании работающих двигателей серии АИ . От электромагнитных нагрузок зависят не только размеры машины, а также и ее характеристики. Число пазов статора принято стандартному и равно Zi=72 , т.о . обмотка имеет целое число пазов на полюс и фазу (q=4).
Плотность тока в обмотке статора получилась значительной, что характерно для двигателей небольшой и средней мощности. Для обмотки статора используется стандартный эмалированный провод с диаметром dU3=1.685 мм, это позволяет применять механизированную укладку обмотки,коэффициент заполнения паза соответствует механизированной укладке. В расчете зубцовой зоны статора была принята конфигурация пазов, при которой зубцы имеют постоянное поперечное сечение по всей высоте, т.е. в зубцах не будет участков с разной индукцией.
Воздушный зазор был выбран небольшим , что приводит к уменьшению магнитодвижущей силы магнитной цепи и тока намагничения. При этом будут уменьшаться суммарные потери, благодаря чему в расчете рабочих характеристик повысились значения cos ф и КПД. Число пазов ротора выбрано по рекомендациям, основанным на изучении влияния соотношений числа зубцов статора и ротора на кривую момента, а также шумы и вибрации. Пазы ротора выполнены без скоса. При расчете рабочих характеристик получили уточненные значения номинального тока обмотки статора и мощности, потребляемой двигателем, которые меньше, чем принятые вначале работы предварительно.
В расчете пусковых характеристик кратность пускового тока получилась в допустимых пределах, установленных стандартом (ГОСТ 19523 - 74), а пусковой момент удовлетворяющим техническому заданию, его кратность превысила заданного значения. Это явилось следствием таких факторов, как довольно высокое сопротивление фазы обмотки ротора, высокая и тонкая форма пазов ротора, в которых более сильно проявляется эффект вытеснения тока, проявляющегося в результате действия потока пазового рассеяния. Таким образом можно задавать пусковой момент меняя плотность тока в обмотке ротора или индукцию в зубцах ротора.
Тепловой расчет показал, что у двигателя имеется небольшой температурный запас по температуре нагрева обмотки статора (для класса изоляции F), а вентилятор обеспечивает расход воздуха почти с двукратным запасом.
В механическом расчете определен суммарный прогиб вала от действия силы тяжести ротора и силой, обусловленной соединением муфтой. Полученный прогиб вала не превышает 10% от воздушного зазора. По критической частоте вращения и напряжениях в опасных сечениях, вал имеет огромные запасы.
В данном двигателе применяются герметизированные подшипники, устанавливаемые на весь срок службы двигателя, что обеспечивает высокую долговечность и надежность. Спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.
Подобные работы
- Повышение эффективности технологического процесса сборки и монтажа мостового крана грузоподъемностью 20 т
Бакалаврская работа, транспортно-грузовые системы. Язык работы: Русский. Цена: 5600 р. Год сдачи: 2016