Введение 12
Исходные данные 15
Обзор литературы на тему асинхронных двигателей
с фазным ротором 16
1. Электромагнитный расчет 26
1.1. Выбор главных размеров 26
1.2. Расчет обмоток статора 27
1.3. Расчет размеров зубцовой зоны статора 30
1.4. Расчет фазного ротора 33
1.5. Расчет магнитной цепи 38
1.6. Параметры рабочего режима 41
1.7. Расчет потерь 46
1.8. Холостой ход 50
1.9. Расчет рабочих характеристик 51
1.10. Расчет пусковых характеристик 55
2. Тепловой расчет 63
3. Механический расчет 81
3.1. Расчет вала на жесткость 82
3.2. Расчет вала на прочность 85
3.3. Выбор подшипников 87
4. Специальная часть 90
5. Технологический процесс сборки статора асинхронного двигателя с
фазным ротором 100
5.1. Анализ исходных данных 101
5.2. Служебное назначение и особенности конструкции статора 102
5.3. Оценка технологичности конструкции статора 103
5.4. Расчет усилий запрессовки статора в станину и выбор
оборудования и оснастки для запрессовки 105
5.5. Выбор технологического оборудования и оснастки 10916
5.6. Техническое нормирование операций 110
5.7. Расчет количества оборудования для выполнения 113
6. Смета затрат на проектирование 115
6.1. Смета затрат на подготовку проекта 117
6.2. Отчисления на социальные нужды 118
6.3. Материальные затраты на канцелярские товары 119
6.4. Амортизация вычислительной техники 119
6.5. Прочие неучтенные затраты 120
6.6. Накладные расходы 120
6.7. Себестоимость проекта 120
6.8. Оценка технического уровня 121
7. Социальная ответственность 125
7.1. Анализ опасных и вредных факторов 125
7.2. Техника безопасности 126
7.2.1. Общие правила 126
7.2.2. Электробезопасность 127
7.3. Производственная санитария 128
7.3.1. Шум и вибрация 128
7.3.2. Психологические факторы 132
7.3.3. Микроклимат 132
7.3.4. Образование вредных веществ 134
7.3.5. Освещение 134
7.4. Пожарная безопасность 135
7.5. Охрана окружающей среды 138
7.6. Расчет искусственного освещения 139
7.6.1. Выбор источников света 140
7.6.2. Выбор системы освещения 140
7.6.3. Выбор коэффициента запаса 141
7.6.4. Выбор светильника 141
7.6.5. Размещение осветительных приборов 141
7.6.6. Расчет осветительной установки 14217
7.7. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 144
Заключение 149
Список использованных источников 152
Объектом исследования является асинхронный двигатель с фазным ротором,
запускающийся с помощью пусковых реостатов.
Целью работы является проектирование асинхронного двигателя с фазным
ротором для привода конвейера. Проведен электромагнитный, тепловой и
механический расчёты, разработана технология производства статора на программу
выпуска 5000 шт./год, проведен экономический расчёт производства двигателя 5000
шт./год, проверена безопасность и экологичность проекта, разработаны чертежи по
данным разделам.
ВКР рассчитана с помощью программы Mathcad 14, текст выполнен в
текстовом редакторе Microsoft Word 2010 на белой бумаге формата А4. Чертежи
выполнены в графическом редакторе КОМПАС 3D V15 на белой бумаге формата
А3.
В процессе разработки определены главные размеры двигателя,
энергетические, рабочие и пусковые характеристики. Составлена тепловая схема, и
проведен тепловой расчет. Рассчитаны механические характеристики вала на
жесткость и прочность. В специальной части проведен расчёт и выбор пусковых
сопротивлений. Разработана технология производства статора по заданной
программе выпуска 5000 шт./год. Рассчитана себестоимость единиц продукции,
определен критический объём производства и рентабельность. Рассмотрена
производственная и экологическая безопасность проекта.
Основные конструктивные, технические и технико-экономические
характеристики: способ монтажа IM1001 – двигатель на лапах с двумя
подшипниковыми щитами; степень зашиты IP54 – от попадания влаги внутрь
корпуса; система охлаждения IC0141 – с наружным вентилятором, расположенный
на валу двигателя; режим работы S1 – продолжительный.14
Область применения: асинхронный двигатель с фазным ротором применяется
для привода конвейера карусельно-разливочной машины используемый для разлива
меди, с анодных печей в изложницы. Карусельно-разливочная машина установлена
в Медеплавильном заводе (МПЗ) АО «Алмалыкского горно-металлургического
комбината» (АО «АГМК»).
Введение
Проектируемый асинхронный двигатель с фазным ротором предназначен для
привода конвейера карусельно-разливочной машины применяемый для разлива
меди, с анодных печей в излотницы. Карусельно-разливочная машина установлена в
Медеплавильном заводе (МПЗ) АО «Алмалыкского горно-металлургического
комбината» (АО «АГМК»).
АО «АГМК» является одним из крупнейших горно-металлургических
предприятий в Республике Узбекистан [2].
Четыре горнодобывающих предприятия, две обогатительные фабрики, два
металлургических завода, три сернокислотных производства, ремонтномеханический и известковый заводы, два автотранспортных управления с пятью
автобазами, управление железнодорожного транспорта, а также 22 вспомогательных
цеха и предприятия входят в состав комбината.
На комбинате ежегодно добывается 37 млн.м.куб. горной массы, извлекается
12 химических элементов, выпускается 18 видов промышленной продукции, в том
числе медные, свинцовые, цинковые, молибденовые концентраты, цинк
металлический, рафинированная медь, селен, теллур, серная кислота, металлический
кадмий и аффинированные драгоценные металлы. В стадии проработки находится
технология производства перрената аммония из молибденового промпродукта и
промывной кислоты.
Металлургический цех оснащен отражательной печью мощностью до 50 тыс.
тонн черновой меди в год, печью кислородно-факельной плавки мощностью 65 тыс.
тонн в год, четырьмя горизонтальными поворотными конвертерами емкостью 200
тонн каждая.
С отражательной печи получают медный штейн, который поступает в
конверторы. Основной целью конвертерного передела является переработка
медного штейна с целью получения черновой меди и технологических газов для
производства серной кислоты. Также в наклонных анодных печах освоено огневое
рафинирование меди – удаление из черновой меди железа, серы, свинца и других
более электроотрицательных, чем медь, примесей.19
В процессе выполнения данной выпускной квалификационной работы в
соответствии с заданием спроектирован асинхронный двигатель с фазным
ротором мощностью Р2Н=22 кВт, числом полюсов 2p=8, напряжением Uн=220/380
В, высотой оси вращения h=225 мм.
Главные размеры двигателя, выбранные в электромагнитной расчете,
составили: наружный диаметр магнитопровода статора Da=0,4 м; внутренний
диаметр магнитопровода статора D=0,292 м; длина воздушного зазора lδ=0,148 м;
длина сердечника статора l=0.148 м.
Число пазов статора и ротора Z1=72, Z2=48. Обмотки статора и ротора
выбраны однослойными петлевыми. Номинальные токи обмоток статора и ротора
составили I1ном=46,72, I2ном=43,79 А.
Рассчитанные пусковые и рабочие данные двигателя при номинальной
нагрузке составили: КПД ηном = 0.8545; коэффициент мощности cosφном = 0.8238,
пусковой ток Iп = 3.739 o.e.; пусковой момент Мп=0.099 o.e. Полученные значение
удовлетворяют требованиям, предъявляемые к двигателю.
В результате проведенного теплового расчета найдено, что превышения
температуры статора и ротора над температурой окружающей среды составляют
θ
m1 = 52.543 ℃ для статора и θm2 = 54.239 ℃ для ротора. Данный расчет
показал, что полученные температуры входят в допустимые пределы для
выбранного класса изоляции F.
Механический расчет вала показал, что жесткость и критическая частота
вращения вала удовлетворяют требуемым условиям. В результате быль выбран
шарикоподшипник радиальный однородный, условное обозначение 314, d=70 мм,
D=150 мм, B=35 мм, r=3.5 мм, динамическая грузоподъёмность C0=63200 Н,
n=4000 об/мин. ГОСТ 8338-75.
В специальной части проекта определено, что плавный пуск двигателя
может быть обеспечен пяти ступенчатым реостатом.150
Пусковые свойства двигателя обеспечивает пяти ступенчатый
регулировочный реостат. Рассчитаны сопротивления каждой ступени, построена
пусковая диаграмма. По результатам расчета выбран комплект – блок резисторов
Б6МУ2 и составлена монтажная схема соединений ящиков резисторов.
Разработанный технологический процесс сборки статора обеспечивает
выпуск продукции в размере 5000 шт./год. Для выпуска продукции сделан выбор
оборудования, который состоит из следующих станков:
токарно – винтовым станком 16К20
продольно – фрезерный станком 6305
прессом гидравлическим П7320
Составлен график загрузки оборудования, на котором видно, что наиболее
загруженным оборудованием является продольно – фрезерный станок 6305.
Определены нормы времени технологического процесса. Также была составлена
маршрутная карта, в которой поэтапно отражены все операции по сборке статора.
В ходе расчета была проведена калькуляция себестоимости продукции.
Установлена конкурентоспособная цена и рентабельность продукции. Также был
построен график безубыточности, определяющий критический объем
производства, определена критическая программа выпуска для предприятия,
приведен SWOT-анализ продукции.
Ресурсоэффективность данного проекта заключается в том, что при
проведении организационно-технических мероприятий удалось сократить норму
расхода материалов, расходы на силовую электроэнергию, расходы на оплату
заработной платы. Себестоимость спроектированного двигателя составило 26,5
тыс.руб. на 9,86 % меньше по сравнению с базовым вариантом. Установлено цена
на продукция в размере 35 тыс.руб. (без учета НДС). Рентабельность
выпускаемого двигателя составило 32%. Снижение норм расходов на основные
материалы, расходы на силовую электроэнергию и оплату труда позволило
увеличить рентабельность выпускаемого двигателя на 68 % по сравнению с
базовым вариантом. Такие показатели являются главными критериями
успешности разработанного проекта.151
Проведен анализ опасных и вредных факторов при производстве.
Рассмотрены правила техники и пожарной безопасности. Проведен расчет
искусственного освещения. В ходе расчета были рассчитаны 21 светильная
установка, в каждом светильнике установлены 2 лампы, общее число ламп 42.
Световой поток каждой лампы составляет 2455,6 лк. Общая электрическая
мощность осветительных установок составляет 1680 Вт, что удовлетворяет
требованиям.
В целом, спроектированный асинхронный двигатель с фазным ротором
удовлетворяет требованиям, определенным заданием.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
