Цель проекта заключается в проектировании асинхронного
двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором и расчете встроенного тормоза. В
качестве основного прототипа был принят асинхронный двигатель серии
4А80В4У3.
В процессе был проведен электромагнитный расчет АД и тормоза,
технологическая и экономическая часть, социальный ответственность.
Определены размеры, конфигурация, материалы магнитной системы
асинхронного двигателя. Определен тип обмотки статора, изоляция,
обмоточные провода. Выполнен расчет магнитной цепи двигателя, определены
активные и индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора.
Произведены тепловой и вентиляционный расчеты двигателя. Выполнен
механический расчет вала спроектированного двигателя.
Разработана конструкция машины и выполнены чертежи: сборочный
чертеж спроектированного двигателя.
Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе
MicrosoftWord2010, рассчитана с помощью программы MathCAD 15, чертежи
выполнены в графических редакторах и Kompas-3D V16.7
Введение
В настоящем дипломном проекте необходимо спроектировать асинхронный
двигатель с тормозным устройством.
Развитие индивидуального привода и программа оснащения всей
промышленности высокопроизводительными автоматическими линиями и
машинами ставят перед электромашиностроением задачи по созданию,
совершенных конструкций электрических машин, которые за счет увеличения
скорости и уменьшения непроизводительного времени, затрачиваемого на их
остановку, должны значительно повысить производительность исполнительных
механизмов.
Для обеспечения нормальной эксплуатации большинство машин и
механизмов необходимо снабжать электродвигателями с надежно
действующими тормозными устройствами, обеспечивающими в нужный момент
остановку машины. Так, в грузоподъемных машинах и механизмах
электродвигатели, снабженные тормозами, должны останавливать машину и груз
на определенном пути торможения, удерживать груз в подвешенном состоянии,
обеспечивать безопасность работы механизма и увеличивать его
производительность за счет сокращения времени выбега вала в момент останова.
Такие электродвигатели необходимы не только в грузоподъемных
машинах, но и в автоматизированных системах, роботах, деревообрабатывающей
промышленности для быстрого останова пилы, фрезы, в сельском хозяйстве для
останова исполнительного органа молотилки и т. д. [7].
Проектирование и создание конкурентно-способных, высокоэкономичных,
надёжных в эксплуатации асинхронных двигателей является актуальной задачей.
При проектировании самотормозящихся электродвигателей и
электродвигателей со встраиваемыми тормозами необходимо учитывать
многообразные требования:
- Электродвигатели, снабженные тормозным устройством, должны быть
максимально унифицированы с электродвигателями общепромышленного8
исполнения и иметь минимальные габариты и вес.
- Энергетические показатели СЭД должны быть близкими энергетическим
показателям обычных электродвигателей.
- Должна обеспечиваться высокая надежность и долговечность тормозного
устройства и самого электродвигателя.
- Маховый момент тормозной системы должен быть минимальным.
- Необходимо, чтобы тормозное устройство обеспечивало плавность
торможения, безударное срабатывание при высоком тормозном моменте, а также
быстрое замыкание и размыкание тормозных поверхностей.
- Электродвигатель должен иметь достаточный тормозной момент для
заданных условий работы.
- Конструкция тормозного устройства должна отличаться простотой и
малой стоимостью изготовления, а также обеспечивать удобство осмотра,
регулирования и замены изнашивающихся деталей.
- Электродвигатель с тормозом должен допускать большую частоту
включений и надежно срабатывать при снятии напряжения сети.
- Тормозная система должна обеспечивать работу электродвигателя в любом
положении, а также допускать возможность растормаживания как механическим,
так и электрическим способом.
- Износ трущихся элементов должен быть минимальным, т.е. замена
фрикционного материала должна осуществляться не более чем раз в год или
полгода.
- Должны быть предусмотрены регулировка величины тормозного
момента и автоматическая компенсация износа тормозных накладок.
- В дисковых тормозах момент трения создаётся в результате прижатия
дисков, вращающихся вместе с валом механизма, к закрепленным дискам.
За последние годы дисковые тормоза получили весьма широкое
распространение в самых обычных отраслях промышленности вследствие ряда их
несомненных достоинств, к которым следует отнести:
- возможность получения поверхности трения, значительно большей, чем у9
колодочных тормозов, при одинаковых габаритах, что позволяет использовать
дисковый тормоз при меньшем давлении между трущимися поверхностями, чем
повышается их износостойкость; ввиду этого регулировку тормозных устройств
можно производить реже;
- относительную лёгкость защиты тормозов от пыли, грязи, влаги и даже
обеспечение их полной герметичности;
- уравновешенность тормоза из-за отсутствия сил, действующих
перпендикулярно оси вращения; осевые силы могут быть легко замкнуты внутри
тормозного устройства, и не восприниматься валом и подшипниками машины;
- сцепление трущихся элементов по плоской поверхности, что обеспечивает
высокую равномерность распределения давления по всей поверхности трения, а,
следовательно, и более равномерный износ фрикционного материала, чем у
ленточных тормозов;
- расширение трущихся элементов дискового тормоза в осевом направлении
при нагреве в процессе работы, что не влияет на качество прилегания тормозной
накладки;
- значительно большую эффективность по сравнению с другими типами
тормозов при сохранении габаритных размеров и независимости величины
тормозного момента от направления вращения дисков;
- постоянство усиливающего эффекта дискового тормоза с усилителем
независимо от степени износа фрикционного материала.
Дисковыми тормозами можно получать высокие значения момента трения,
возрастающего с увеличением числа дисков.
Основным недостатком электродвигателей со встроенным тормозным
электромагнитом постоянного тока является их стоимость и необходимость
иметь источник постоянного тока (или выпрямитель). Еще один недостаток:
обычно у большинства асинхронных двигателей (особенно у АД с повышенным
пусковым моментом) постоянная времени разгона электродвигателя меньше
времени с момента подачи напряжения на электромагнит и до момента залипания
якоря (времени растормаживания), поэтому разгон двигателя осуществляется при10
неразомкнутых тормозных колодках. Это, естественно, приводит и их усиленному
износу.
Энергетические показатели электродвигателей с электромагнитом
постоянного тока выше, чем у аналогичных электродвигателей с электромагнитом
переменного тока.
При тормозных моментах выше 3 кгс*м электродвигатели с
электромагнитами постоянного тока являются более экономичными.
Приведенные выше сведения говорят о том, что электродвигатели с
электромагнитами постоянного тока целесообразно применять в двигателях
мощностью 1,5 кВт и выше. [7]
Более подробно в специальной части дипломного проекта представлены все
основные типы самотормозящих двигателей, а так же рассмотрен принцип
действия асинхронного двигателя с пристроенным тормозным устройством с
электромагнитом постоянного тока.
В электромагнитном расчете произведен выбор главных размеров,
определены параметры двигателя, число пазов, выбран тип обмотки статора,
определена масса активных материалов, потери и КПД, а также рассчитаны
рабочие и пусковые характеристики, кратность пускового тока и
максимального момента.
В тепловой части произведен, расчет двигателя соответствующий
температурному запасу по температуре нагрева обмотки статора для класса
изоляции.
В механическом расчете определен суммарный прогиб вала от действия
силы тяжести ротора и силой, обусловленной соединением муфтой.
В специальной части проекта рассчитано тормозное устройства
асинхронного двигателя.
При выполнении технологической части выпускной квалификационной
работы разработан технологический процесс общей сборки проектируемого
двигателя. Выбрано оборудование и оснастка. Определены нормы времени и11
необходимое количество оборудования для выполнения требуемой программы
выпуска, а также составлена схема общей сборки и маршрутной карты.
В экономической части оценен коммерческий потенциал инженерных
решений (ИР) и обоснованы необходимые инвестиции для разработки и
внедрения ИР. Составлен бюджет ИР. Разработан план и график проекта.
Оценена конкурентоспособность и технический уровень новшества
проектируемого двигателя.
В разделе «Социальная ответственность» произведен анализ опасных и
вредных факторов, возникающих в процессе общей сборки асинхронного
двигателя со встроенным тормозом. Просмотрены вопросы по технике
безопасности, производственную санитарию, пожарную безопасность.
Рассчитано освещение для участка общей сборки асинхронного
двигателя со встроенным тормозом.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
