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1、邵陽學(xué)院課程設(shè)計 前 言 本次課程設(shè)計是水泥輸送料的螺旋式輸送機的設(shè)計。首先對螺旋式輸送機作了簡單的概述；接著分析了螺旋式輸送機的起動方式、調(diào)速和運行；然后根據(jù)不同的要求進行計算；再根據(jù)不同的計算結(jié)果進行電動機選型和參數(shù)對照；接著對所選擇的輸送機各主要零部件進行了校核。最后簡單的說明了輸送機的安裝與維護。目前，螺旋失輸送機正朝著長距離、高速度、低摩擦的向發(fā)展，。在螺旋輸送機的設(shè)計、制造以及應(yīng)用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差 距,國內(nèi)在設(shè)計制造螺旋輸送機過程中存在著很多不足。 本次螺旋輸送機設(shè)計代表了設(shè)計的一般過程, 對今后的選型設(shè)計工作有一定的參考價值。

2、 目 錄 摘要…………………………………………………………………Ⅰ 1前言…………………………………………………………………1 2.螺旋輸送機的介紹………………………………………………2 2.1螺旋輸送機簡介………………………………………………2 2.2螺旋輸送機的輸送原理………………………………………2 2.3 螺旋輸送機的起動………………………………………3 2.4變頻調(diào)速………………………………………………………5 2.5電機運行特性的數(shù)值計算方法………………………………7

3、3.電動機的選擇……………………………………………………8 3.1.功率的選擇……………………………………………………8 3.2.種類和型式的選擇……………………………………………8 3.3.電壓和轉(zhuǎn)速的選擇………………………………………9 3.4. 由已知參數(shù)選取電動機…………………………………9 4.螺旋輸送機的規(guī)格和技術(shù)參數(shù)表………………………………11 4.1 LS型螺旋輸送機規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表…………………………11 4.2GX型螺旋輸送機規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表 ………………………12 5．課程設(shè)計的總結(jié)與體會…………………………………………13 參考文獻………………………

4、………………………………………14 致謝……………………………………………………………15 摘要：螺旋輸送機的起動、運行和調(diào)速在不同工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中有著不同的參數(shù)要求。在這里我介紹下螺旋輸送機的起動方式、穩(wěn)定運行的條件和變頻調(diào)速。對電機運行特性進行簡要的數(shù)值計算。然后對電動機的機型和參數(shù)進行分析。由于本人對螺旋輸送機在水泥廠的應(yīng)用方面的知識有限，所以只能簡要說明下螺旋輸送機在水泥廠中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：電動機 起動 調(diào)速 運行特性 2.螺旋輸送機的介紹 2.1螺旋輸送機簡介 1. 驅(qū)動裝

5、置 2.聯(lián)軸動 3.殼體 4.出料口 5.旋轉(zhuǎn)螺旋軸 6.中間吊掛軸承 7.支坐 8.進料口 圖1.1 螺旋輸送機簡圖 螺旋輸送機俗稱絞龍，適用于顆粒或粉狀物料的水平輸送，傾斜輸送，垂直輸送等形式。輸送距離根據(jù)畸形不同而不同，一般從2米到70米。如圖1.1所示。 螺旋輸送機一般由輸送機本體、進出料口及驅(qū)動裝置三大部分組成。螺旋輸送機的螺旋葉片有實體螺旋面、帶式螺旋面和葉片螺旋面三種形式，其中，葉片式螺旋面應(yīng)用相對較少，主要用于輸送粘度較大和可壓縮性物料，這種螺懸面型，在完成輸送作業(yè)過程中，同時具有并完成對物料的攪拌、混合等功能。 從輸送物料位移方向的角度劃分，螺旋輸送機分為水平式

6、螺旋輸送機和垂直式螺旋輸送機兩大類型，主要用于對各種粉狀、顆粒狀和小塊狀等松散物料的水平輸送和垂直提升，該螺旋輸送機不適宜輸送易變質(zhì)、粘性大、易結(jié)塊或高溫、怕壓、有較大腐蝕性的特殊物料。 垂直螺旋輸送機適用于短距離垂直輸送?？蓮澢菪斔蜋C的螺旋由撓性軸和合成橡膠葉片組成，易彎曲，可根據(jù)現(xiàn)場或工藝要求任意布置，進行空間輸送。螺旋輸送機葉片有現(xiàn)拉式和整拉失，現(xiàn)拉式可做成任意厚度與規(guī)格尺寸，整拉式不宜制作非標準螺旋。 2.2螺旋輸送機的輸送原理 旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進行螺旋輸送機輸送。使物料不與螺旋輸送機葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機機殼對物料的摩擦阻力。即如同一

7、根旋轉(zhuǎn)的螺旋軸，帶動一個螺母沿其軸向移動一樣，螺旋體相當(dāng)于螺旋軸，物料相當(dāng)于螺母，當(dāng)螺旋體連續(xù)旋轉(zhuǎn)時則物料也連續(xù)輸送。無軸螺旋體為較厚的帶狀葉片，通過驅(qū)動端驅(qū)動，中間無軸，螺旋體與機殼內(nèi)壁底部襯板接觸。螺旋輸送機旋轉(zhuǎn)軸的旋向，決定了物料的輸送方向，但一般螺旋輸送機在設(shè)計時都是按照單項輸送來設(shè)計旋轉(zhuǎn)葉片的。當(dāng)反向輸送時，會大大降低輸送機的使用壽命。 2.3 螺旋輸送機的起動 2.31軟起動器的工作原理 軟起動主要由串接于電源與被控電動機之間三對反并聯(lián)晶閘管調(diào)壓電路構(gòu)成?，F(xiàn)代軟起動器基本上都采用了電力電子技術(shù)和微機控制技術(shù)，以單片微機作為中央控制器控制核心來完成測量及各種控制算法，因此，軟

8、起動器具備了很強的功能和靈活性。整個起動過程是數(shù)字化程序軟件控制下自動進行。利用三對晶閘管的電子開關(guān)特性，通過起動器中的單片機，控制其觸發(fā)脈沖的遲早來改變觸發(fā)角的大小。而觸發(fā)導(dǎo)通角的大小，又改變晶閘管的導(dǎo)通時間，最終改變加到定子繞組的三相電壓的大小。異步電動機定子調(diào)壓的結(jié)果，一方面其轉(zhuǎn)矩近似與定子電壓的平方成正比，另一方面電動機的電流又和定子電壓成正比。電動機的起動轉(zhuǎn)矩和初始電流的限制可以通過定子電壓的控制來實現(xiàn)，而定子電壓又是通過可控硅的導(dǎo)通相角來控制的，所以不同的初始相角可實現(xiàn)不同的端電壓，以滿足不同的負載起動特性。電動機起動過程中，晶閘管的導(dǎo)通角逐漸增大，晶閘管的輸出電壓也逐漸增加，電動

9、機從零開始加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，從而實現(xiàn)電動機的無級平滑起動。電動機工作在額定電壓的機械特性上。電動機的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流的最大值可根據(jù)負載情況設(shè)定。 2.32軟起動器常用的幾種起動方式 1、限流起動 電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值（Is）的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達到預(yù)先設(shè)置的電流限值Is，然后保持輸出電流I

10、起動 這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時間成一定函數(shù)關(guān)系增加。顧名思義是電壓由小到大斜坡線性上升，它是將傳統(tǒng)的降壓起動從有級變成了無級，主要用在重載起動，它的缺點是初始轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性拋物線型上升對拖動系統(tǒng)不利，且起動時間長有損于電機。 3、轉(zhuǎn)矩控制起動 用在重載起動，它是將電動機的起動轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，它的優(yōu)點是起動平滑，柔性好，對拖動系統(tǒng)有更好的保護，它的目的是保護拖動系統(tǒng)，延長拖動系統(tǒng)的使用壽命。同時降低電機起動時對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動方式，它的缺點是起動時間較長。 4、 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動與轉(zhuǎn)矩控制起動 相仿也是用在重載起動，不同的是在

11、起動的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短起動時間。但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負荷，應(yīng)用時要特別注意。 5、 電壓控制起動是用在輕載起動的場合，在保證起動壓降下發(fā)揮電動機的最大起動轉(zhuǎn)矩，盡可能的縮短了起動時間，是最優(yōu)的輕載軟起動方式。 2.33幾種起動方式和電動機電壓、電流和扭矩的基本關(guān)系 綜上所述不難看出，最適用最先進的起動方式應(yīng)是電壓控制起動和轉(zhuǎn)矩控制起動及轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動。目前的軟起動器多是限電流起動和斜波電壓起動，它是最原始最低級最簡單的起動方式，還有的是限流起動和轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動。唯有電壓控制和純轉(zhuǎn)矩控制及轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動較為先進。 圖1

12、.2 直接在線啟動（Dol）、星-三角 2、軟啟動器等3種不同的啟動方式在電動機電壓、電流和扭矩方式的基本聯(lián)系 2.4變頻調(diào)速 變頻調(diào)速時對電動機及其效能產(chǎn)生的影響： 變頻調(diào)速不論采用什么樣的控制方法其輸出到電機端上的電壓脈沖是非正弦的。所以普通異步電動機在非正弦波下的運行特性分析就是變頻調(diào)速時對電機產(chǎn)生的影響。主要有以下幾個方面： 1）電動機的損耗和效率 Ⅰ.電動機損耗 非正弦電源下運行的電動機，除了基波產(chǎn)生的正常損耗外，還將出現(xiàn)許多附加損耗。主要表現(xiàn)在定子銅損、轉(zhuǎn)子銅損和鐵損的增加，從而影響電動機的效率。 Ⅱ.電動機效率 諧波損耗的大小明顯地決定于外加電壓的諧波含量。諧

13、波分量大，電動機損耗增加，效率降低。但是大多數(shù)靜止逆變器不產(chǎn)生低于5次的諧波，而高次諧波的幅值較小。這種波形的電壓對電動機效率降低并不嚴重。對中等容量的異步電動機進行計算和對比試驗表明，其滿載有效電流比基波值約增加4％。如果忽略集膚效應(yīng)，則電動機的銅損與總有效電流的平方成比例，諧波銅損為基波損耗的8％?？紤]到由于集膚效應(yīng)使轉(zhuǎn)子電阻平均可增大3倍，因而電動機的諧波銅損應(yīng)為基波損耗的24％。如果銅損占電動機總損耗的50％，則諧波銅損使整個電動機的損耗增加12％。 鐵損的增加很難計算，因為它受電動機結(jié)構(gòu)和所用磁性材料的影響。如果定子電壓波形中的高次諧波成分相對較低，像在6階梯波中那樣，諧波鐵損增加

14、不會超過10％。如果鐵損和雜散損耗占電動機總損耗的40％，則諧波損耗僅占電動機總損耗的4％。摩擦損耗和風(fēng)阻損耗是不受影響的，因而電動機的全部損耗增加小于20％。如果電動機在50Hz正弦電源時的效率為90％，則由于諧波存在使電動機效率只降低1％一2％。 如果外加電壓波形的諧波成分明顯地大于6階梯波時的諧波成分，則電動機的諧波損耗將大大增加，而且可能大于基波損耗。就是在6階梯波電源時，一個低漏抗的磁阻電動機可能吸收一個很大的諧波電流，從而使電動機的效率下降5％或更多。在這種情況下，為了滿意地運行，就要使用12階梯波的逆變器，或采用六相的定子繞組。電動機的諧波電流和諧波損耗實際上與負載無關(guān)，因此

15、時間諧波的損耗大小實際上可以在空載情況下用正弦電源和非正弦電源進行比較確定。以此來確定某種型式或某種結(jié)構(gòu)的電動機效率下降的大致范圍。 Ⅲ.電動機的穩(wěn)定和扭振問題 當(dāng)交流電動機運行于變頻電源時，在一定的頻率及負載情況下，系統(tǒng)可能發(fā)生不穩(wěn)定性。由于動態(tài)穩(wěn)定性與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，因此在無限大的工頻電源系統(tǒng)中可以穩(wěn)定運行的電動機，當(dāng)采用逆變器供電時就可能變得不穩(wěn)定；當(dāng)一臺電動機專用一個變頻電源時，運行穩(wěn)定，而多臺電動機共用一個變頻電源組合傳動時，就變得不穩(wěn)定了。通過對這些現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)有以下兩個原因：即電動機固有的低頻不穩(wěn)定性和電動機與逆變器間相互影響造成的不穩(wěn)定性。在低頻時的這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)為

16、持續(xù)地振蕩，也就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在同步附近的擺動。轉(zhuǎn)矩角的變化產(chǎn)生相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩和功率的脈動。如果轉(zhuǎn)子振蕩過大并超過失步轉(zhuǎn)矩，則電動機失步。另一方面，也可能超出逆變器的換向能力而使其保護動作。 各軸的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速計算 0軸(電動機軸) P0=Pd=5.762kw,n0=nm=1440r/min T0=9.55*106P/n=3.82*104Nmm 1軸(高速軸) P1=P0η1=5.7kw,n1=1440r/min T1=9.55*106P/n=3.78*104Nmm 2軸(中間軸) P2=P1η2η3=5.47kw,n2=232.26r/min T2=9.55*106P/n=22

17、.49*104Nmm 3軸(低速軸) P3=P2η2η3=5.25kw,n3=52r/min T3=9.55*106P/n=96.4*104Nmm 4軸 P4=P3η3η4=4.49kw,n3=52r/min T4=9.55*106P/n=90.73*104Nmm 2.5電機運行特性的數(shù)值計算方法 工程中常利用同步發(fā)電機的一些基本特性來分析三相對稱負載下發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時的性能，其中的特性曲線主要有以下幾個： （1）空載特性曲線：當(dāng)I＝0時，U＝f（If）； （2）短路特性曲線：當(dāng)U＝0時，I＝f（If）； （3）負載特性曲線：當(dāng)I＝const及cosθ＝const時，U＝

18、f（If）； （4）外特性曲線：當(dāng)If＝const及cosθ＝const時，U＝f（I）； （5）調(diào)整特性曲線：當(dāng)U＝const及cosθ＝const時，I＝f（If）。 上述曲線表示發(fā)電機在運行過程中端電壓U、電樞電流I、勵磁電流If和功率因數(shù)cosθ四個變量之間的變化關(guān)系。用解析法計算上述特性曲線時，由于無法考慮鐵芯的飽和因素，存在著特性曲線失真、電抗參數(shù)偏差較大的情況。在運用實驗方法測量時，因受實際條件的限制，有些運行工況無法在實驗室中進行模擬或檢測，如在測量零功率負載曲線時，很難使cosθ＝0絕對成立，一般認為cosθ＜0．2即符合實驗要求。運用數(shù)值方法計算，則完全克服了上述缺

19、陷，可以通過計算得到任意條件下發(fā)電機運行工況的各項性能，所得到的計算結(jié)果精度遠遠高于解析值。 3.電動機的選擇 三相交流異步電動機的選用，主要從選用的電動機的功率、工作電壓、種類、型式及其保護電器考慮。 3.1.功率的選擇 選用電動機的功率大小是根據(jù)生產(chǎn)機械的需要所確定的。 (1)連續(xù)運行電動機功率的選擇 對于連續(xù)運行的電動機，先算出生產(chǎn)機械的功率，所選用的電動機的額定功率等于或大于生產(chǎn)機械的功率即可。 例如，帶動車床切削的電動機功率為:P==（kW） 式中P1為車床的切削功率；F為切削力（N）；v為切削速度（m/min）;η1為傳動機構(gòu)

20、的效率。 (2)短時運行電動機功率的選擇 短時運行電動機的功率可以允許適當(dāng)過載．設(shè)過載系數(shù)為λ，則電動機的額定功率可以是生產(chǎn)機械所要求的功率的。 如上例是短時切削加工車床，其電動機的功率為； P=（kW） 3.2.種類和型式的選擇 (1）種類的選擇 選擇電動機的種類是從交流或直流、機械特性、調(diào)速與起動特性、維護及價格等方面考慮。 因為生產(chǎn)上常用的是三相交流點，如沒有特殊要求，多采用交流電動機。由于三相鼠籠式異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，工作可靠，價格低廉，維護方便；其缺點是調(diào)速困難，功率因數(shù)較低，起動性能較差。因此，在要求機械特性較硬而無特殊要求的一般生產(chǎn)機械的拖動，如水泵、

21、通風(fēng)機、運輸機、傳送帶和機床都采用鼠籠式異步電動機。 繞線式電動機的基本性能與鼠籠式相同。其特點是起動性能較好，并可在不大的范圍內(nèi)平滑調(diào)速。但是它的價格較鼠籠式電動機為貴，維護亦較不便。因此，只有在某些必須采用繞線式電動機的場合，如起重機、鍛壓機等，大多采用鼠籠式異步電動機。 (2)結(jié)構(gòu)形式的選擇 在不同的工作環(huán)境，應(yīng)采用不同結(jié)構(gòu)形式的電動機，以保證安全可靠地運行。電動機常用的結(jié)構(gòu)形式有：開啟式、防護式、封閉式和防爆式，如圖2.1所示。 圖2.1 電動機的三種基本安裝結(jié)構(gòu)形式 3.3.電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 電動機電壓等級的選擇，要根據(jù)電動機的類型，功率以及使用地點的電壓來決定。

22、電動機的額定轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而決定，一般采用盡量高轉(zhuǎn)速的電動機。 3.4. 由已知參數(shù)選取電動機 已知參數(shù)：轉(zhuǎn)速n=1500r/min , 圓筒直徑D=0.5M ,系統(tǒng)總效率η=0.6 , 水泥的重力G=440N。 負載轉(zhuǎn)矩 電動機軸上的輸出轉(zhuǎn)矩 電動機軸上的輸出功率 從手冊上查到Y(jié)ZR200L型電動機在FC%時的參數(shù)為： Pn=15Kw, = 712 r/min，λT =2.94,則 Tm=λTTn=λT9550 Pn/=591.5Nm 在F

23、C%=25%時，Pn=18.5Kw, = 700 r/min，則 λT= Tm/ Tn=2.35 考慮到電網(wǎng)電壓下降10%，則過載倍數(shù)下降為 λT1=0.81λT=0.812.35=1.9， 而實際電動機的過載倍數(shù)為λx=Pmax/Pn=25/18.5=1.35<λT1, 所以過載能力通過,故選YZR200L型電動機為合適的。 4.螺旋輸送機的規(guī)格和技術(shù)參數(shù)表 4.1 LS型螺旋輸送機規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表如表4.1所示 型號規(guī)格 螺旋 直徑（mm） 螺距 （mm） 轉(zhuǎn)速（r/min） 輸送量（m3/h ）

24、 轉(zhuǎn)速（r/min） 輸送量（m3/h ） 轉(zhuǎn)速（r/min） 輸送量（m3/h ） D S n ψ=0.33 n ψ=0.33 n ψ=0.33 小型 LS100 100 100 140 2.2 112 1.7 90 1.4 LS125 125 125 125 3.8 100 3.0 80 2.4 LS160 160 160 112 7.1 90 5.7 71 4.5 LS200 200 200 100 12.4 80 9.9 63 7.8 中型 LS250 250

25、250 90 21.8 71 17.2 56 13.6 LS315 315 315 80 38.8 63 30.5 50 24.2 LS400 400 355 71 62.5 56 49.3 45 38.6 大型 LS500 500 400 63 97.7 50 77.6 40 62.0 LS630 630 450 50 138.5 40 110.8 32 88.6 LS800 800 500 40 198.5 32 158.8 25 124.1 特大型 LS1000 1000

26、560 32 277.9 25 217.1 20 173.1 LS1250 1250 630 25 381.7 20 305.4 16 244.3 表4.1 LS型螺旋輸送機規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表 4.2GX型螺旋輸送機規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表如表4.2所示 GX15 GX20 GX25 GX30 GX40 轉(zhuǎn)速(r/min) 輸送量(t/h) 轉(zhuǎn)速(r/min) 輸送量(t/h) 轉(zhuǎn)速(r/min) 輸送量(t/h) 轉(zhuǎn)速(r/min) 輸送量(t/h) 轉(zhuǎn)速(r/min) 輸送量(t/h) 20 0

27、.9 20 2.1 20 4.1 20 7.1 20 16.8 30 13 30 3.2 30 6.2 30 10.9 30 25.3 35 1.5 35 3.7 35 7.2 35 12.4 35 29.5 45 2 45 4.7 45 9.3 45 16 45 37.9 60 2.6 60 6.3 60 12.3 60 21.3 60 50.5 75 3.3 75 7.9 75 15.4 75 26.6 75 63.2 90 4 90 9.5 90 18.5 9

28、0 32 90 75.8 120 5.3 120 12.6 120 24.7 120 42.6 120 101 150 6.6 150 15.8 190 8.4 表4.2 GX型螺旋輸送機規(guī)格及技術(shù)參數(shù)表 總結(jié) 本學(xué)期我們開設(shè)了《電力拖動基礎(chǔ)》這門課程,這門課程主要是屬于電機范疇,也是我們的專業(yè)課.正所謂“紙上談兵終覺淺,覺知此事要躬行”。學(xué)習(xí)任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的

29、，所以在本學(xué)期電力拖動學(xué)完之際，緊接著開始電力拖動課程設(shè)計是很及時、很必要的。這樣能讓我們對以學(xué)知識的掌握有很大的幫助。 這兩周的課程設(shè)計，我遇到了很多問題。比如電機的起動、運行和調(diào)速。 但在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下都一一化解。從中我也認識到團隊合作的重要 性。 通過這次課程設(shè)計，使我對電力拖動基礎(chǔ)這門課程有了更深的了解。 參考文獻 【1】魏炳貴 《電力拖動基礎(chǔ)》 機械工業(yè)出版社； 2000.3 【2】邱阿瑞 《電機與電力拖動》 電子工業(yè)出版社，2002.7 致謝 在這次課程設(shè)計的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。 首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計能力。 其次，我要感謝幫助過我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計商的難題。同時也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)。 17 - -