JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機的設計含開題及3張CAD圖

JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機的設計含開題及3張CAD圖,jkmd,x4,摩擦,磨擦,提升,晉升,設計,開題,cad 開題報告 （學生用表） 系（部）： 專業(yè)： 班級： 課題名稱 JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機 指導教師 學生 學號 一、論文資料的準備 1.礦井提升機發(fā)展史 近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和對礦山資源需求的高速增長，對礦山生產(chǎn)技術提出了越來越高的要求。礦井提升機作為礦山進行生產(chǎn)活動的關鍵設備之一，其電控調(diào)速技術的發(fā)展對促進礦井生產(chǎn)效率的提高和安全作業(yè)，無疑具有極其重大的影響。歷經(jīng)幾十年發(fā)展，我國的礦井提升機電控技術取得了不少的進步，但與美國、德國等世界發(fā)達國家相比，依然存在著很大的差距。目前，發(fā)達國家的礦井提升機電控技術已全面實現(xiàn)了全數(shù)字控制，而國內(nèi)絕大多數(shù)中小煤礦的礦井提升機電控系統(tǒng)還是交流串電阻調(diào)速的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，效率低下，安全隱患多，嚴重制約著我國礦山產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，急需大規(guī)模的技術改造和更新。礦井提升機直流拖動相對于交流拖動，提升能力強，并且調(diào)速容易。例如，一臺交流提升機功率最大為1000kw，當要求提升功率為2000kw一下時可以采用雙交流電機拖動方式，若要求提升功率大于2000kw時則需要采用直流提升機拖動。礦井直流提升機電控系統(tǒng)可以完成對直流提升機的起動、加速運行、勻速運行、減速運行和回饋制動的控制，并且可以實現(xiàn)平滑運行，調(diào)速精度高和提升機的四象限運行。礦井直流提升機電控系統(tǒng)的優(yōu)點在于:體積小，重量輕，占地面積小，安裝方便，建筑費用低；無減速器，總效率高，電能消耗少；維護工作量小，備件少，處理事故快；單機容量大，適用范圍廣；調(diào)速平滑，精度高；易于實現(xiàn)最佳控制和自動化，安全可靠。礦井直流提升機電控系統(tǒng)還可為以后的計算機控制的系統(tǒng)的設計和建設打下了基礎，和實現(xiàn)礦井提升機的全數(shù)字控制。本設計采用磁場換向的晶閘管--直流電動機(SCR-D)系統(tǒng)作為礦井直流提升機的控制系統(tǒng)，可有效的改善礦井提升機的起動、調(diào)速和制動的性能,實現(xiàn)礦井提升機的最佳控制。 2．礦井提升機發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 （1）國內(nèi)提升機發(fā)展現(xiàn)狀 ①交流拖動方式? 目前我國提升機約70%采用串電阻調(diào)速的交流拖動方式。有單繩和多繩兩種系列，大都采用改變轉(zhuǎn)差率S的調(diào)速方法，在調(diào)速中產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)差功率，使大量電能消耗在轉(zhuǎn)子附加電阻上，導致調(diào)速的經(jīng)濟性變差。極少數(shù)提升機采用串級調(diào)速方法，其調(diào)速范圍窄，且投資大。? ②直流拖動方式? 我國提升機采用直流拖動有兩種系統(tǒng)：直流發(fā)電機--電動機機組(F-D)和晶閘管--直流電動機(SCR-D)系統(tǒng)。其生產(chǎn)和使用情況如下：國內(nèi)研制大型直流提升機主要有三大廠家：上海電機廠主要生產(chǎn)配套電機，己生產(chǎn)低速直流電機800多臺，最大容量5775kw，額定轉(zhuǎn)速50r/min，其中長廣煤礦及五村煤礦的提升為1000kW、48r/min，淮南潘三礦采用一臺2600kW低速直聯(lián)電機；上海冶金礦山機械廠主要生產(chǎn)主機及信號系統(tǒng)，已生產(chǎn)80多臺提升機，1979年生產(chǎn)過一臺低速直聯(lián)落地式提升機；北京整流器廠主要生產(chǎn)配套電控系統(tǒng)，己從瑞士BBC公司和瑞典ASEA公司引進了晶閘管電控整機系統(tǒng)及元件生產(chǎn)線，直流電控容量可達到7000kW；還引進了交流變頻調(diào)速(交-直-交)電控生產(chǎn)線，可生產(chǎn)單機420kw變頻調(diào)速電控設備；1986年向甘肅金川礦提供了一套帶微機控制的800kW直流電控設備。從國外引進的晶閘管供電的直流提升機20多套，其中AEG公司21O0kW低速直聯(lián)6套、西門子公司低速直聯(lián)4套、瑞典ASEA公司9套。另外，還正在引進計算機控制的低速直聯(lián)電控系統(tǒng)。 （2）國外提升機發(fā)展現(xiàn)狀 ①晶閘管-電動機(SCR-D)直流低速直聯(lián)拖動系統(tǒng)? 部分發(fā)達國家原有的交流提升機已基本上被晶閘管-電動機(以下簡稱SCR-D)系統(tǒng)所取代。如德國、瑞典等國家已有90%以上采用直流提升機，傳動系統(tǒng)大都采用低速直聯(lián)式(省去減速機)，使系統(tǒng)大為簡化。如AEG公司采用低速直聯(lián)的SCR-D系統(tǒng)，電機功率3000kw，額定轉(zhuǎn)速55.8r/min，滾筒直徑6.5m，提人速度17m/s，提物速度20m/s，提升高度1200米，具有完善的保護系統(tǒng)；采用磁場反并聯(lián)，有平波電抗器及臥式深度發(fā)送裝置；采用積分給定與行程給定相結(jié)合的雙重給定信號;主回路采用兩組三相橋組成12脈動順抗整流，大大提高了功率因數(shù)。SIEMENS(西門子)公司、ABB公司、CEGELEC公司以及ASEA公司等都有相同類型的產(chǎn)品，其性能大同小異。此類系統(tǒng)的優(yōu)點在于：體積小，重量輕，占地面積小，安裝方便，建筑費用低；無減速器，總效率高，電能消耗少；維護工作量小，備件少，處理事故快；單機容量大，適用范圍廣；調(diào)速平滑，精度高；易于實現(xiàn)最佳控制和自動化，安全可靠。其缺點在于：功率因數(shù)低，如三相橋平均功率因數(shù)只有0.45左右；無功沖擊大，高次諧波對電網(wǎng)影響大。這些缺點可采用順序控制和多脈沖整流的方法以及在電網(wǎng)上加諧波濾波器等措施使其抑制在一定的允許范圍內(nèi)。? ②交流變頻調(diào)速同步機驅(qū)動提升系統(tǒng)? SCR-D直流拖動系統(tǒng)趨于成熟，且采用了順控技術等措施來提高功率因數(shù)，但其功率因數(shù)仍然較低，從而從電網(wǎng)吸收大量的無功功率，且對電網(wǎng)品質(zhì)因數(shù)產(chǎn)生嚴重的影響，提升容量越大，問題越突出。再則，直流電機制造成本高，電樞回路的整流子限制了提升容量的進一步增加，且整流子，碳刷易磨損，加大了維護工作量，故障率高。因此換相整流子是個薄弱環(huán)節(jié)。由于存在上述兩個問題，迫使人們又重新考慮交流拖動方式。自80年代初以來，交流變頻供電的同步機拖動異軍突起，在大型提升機中發(fā)展成為技術、經(jīng)濟均優(yōu)的拖動方式。如SIEMENS公司1979年投運的2X4200kW、1x2650kw，額定轉(zhuǎn)速55.5r/min；CEGELEC公司1983年投運的1X5480kw，額定轉(zhuǎn)速69.5r/min；AEG公司1985年投運的1x3000kW，額定轉(zhuǎn)速55.8r/min，ABB公司投運的lx4200kw額定轉(zhuǎn)速45.86r/min；SEIMAG公司投運的2x460OkW等變頻調(diào)速同步機拖動的提升機，經(jīng)過多年的運行，均獲得成功。這種拖動系統(tǒng)主要有如下優(yōu)點：①提升容量幾乎不受限制，最大可達10000kW，提升速度可達20m/s以上，提升高度1200米以上，滾筒直徑達6.5m，這是直流系統(tǒng)難以達到的；②沒有整流子和碳刷這一薄弱環(huán)節(jié)，保證了電機的可靠運行和降低了運行消耗；③功率因數(shù)高，可達0.9-1，極大地節(jié)省了電能；④動態(tài)品質(zhì)好(和直流系統(tǒng)相同)，系統(tǒng)可在四象限平滑過渡和無級調(diào)速；⑤由于機械特性好，故起動轉(zhuǎn)矩大。⑥同步機的價格和有色金屬的消耗低于直流機；⑦調(diào)速范圍寬。因此，多數(shù)專家認為，變頻同步機拖動調(diào)速系統(tǒng)是大型提升機拖動的必然發(fā)展方向。這種拖動系統(tǒng)的缺點是：①必須有專用的變頻電源；②在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，低速段電機的過載倍數(shù)有所降低；③高次諧波對電網(wǎng)有影響，需在電網(wǎng)上加濾波器等補償措施加以緩解。 二、本課題的目的 本課題擬解決的關鍵問題是控制策略研究，提升機是礦山生產(chǎn)中的關鍵設備，它屬于大轉(zhuǎn)動慣量機-電-液系統(tǒng)，提升機要按所要求的速度圖運行，否則在系統(tǒng)中容易產(chǎn)生大的慣性力，降低機器的壽命，甚至產(chǎn)生脫軌等惡性事故?？刂撇呗匝芯烤褪且ㄟ^電液控實時地、準確地使提升機按給定的速度圖運行，使控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性滿足提升機運行的要求。因此關鍵是解決提升機控制系統(tǒng)。 三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路 本課題主要完成礦井提升機電控系統(tǒng)的初步設計，包括主電路結(jié)構(gòu)選擇計算、控制方案的確定、動靜態(tài)計算等。 (1)具體的課題內(nèi)容有：? ①總體設計方案的制定：系統(tǒng)整體方案的確定、各模塊實現(xiàn)方法的選擇、各模塊及整個系統(tǒng)的實現(xiàn)框圖；? ②相關硬件電路的設計：礦井提升機主電路的選擇與設計，礦井提升機控制電路和保護電路的設計等；? ③系統(tǒng)中相關參數(shù)的計算：根據(jù)礦井提升機電控系統(tǒng)的要求進行動靜態(tài)相關計算以及相關器件的選擇。? ④靜態(tài)特性分析，畫出靜態(tài)結(jié)構(gòu)方框圖推導靜態(tài)參數(shù)計算公式并畫出靜特性曲線? ⑤動態(tài)特性分析，系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，起動過渡過程分析 （2）研究方法與思路 根據(jù)設計題目的要求，本設計主要分三部分： ①總體設計方案的制定； ②相關硬件電路的設計； ③系統(tǒng)中相關參數(shù)的計算。 對現(xiàn)有的提升機電控系統(tǒng)進行改造設計，提高精度，在更安全的范圍內(nèi)保證礦山生產(chǎn)的順利進行。設計中充分考慮到保護系統(tǒng)惡劣的使用環(huán)境，采用控制功能強大的PLC來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大型交流接觸器，簡化了控制線路。在軟件中采用提升機電控系統(tǒng)中斷模塊及故障處理模塊，使超速報警更加科學合理。為了更直觀的顯示提升機的工作狀態(tài)及故障來源，增加了提升機監(jiān)視控制系統(tǒng)，通過顯示器對整個提升系統(tǒng)進行監(jiān)控。 四、總體安排和進度 進度安排：1至2周查閱相關資料，3至4周完成任務說明書，5至8周進行機械制圖的繪制，9至10周進行糾正與改正，11周進行答辯。 五、研究方案的可行性分析和已具備的實驗條件 1.研究方案的可行性分析 通過上網(wǎng)查閱和參考相關書籍，通過實習參照已設計出的同類型產(chǎn)品參數(shù)尺寸和所學的課本原理，結(jié)合我們要求設計機型的具體要求，采用計算法和類比法綜合應用的方法，盡量綜合各不同生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的優(yōu)點進行設計。 2. 已具備的實驗條件 （1）個人計算機一臺 （2）個人計算機中預裝WindowsXP、8、10操作系統(tǒng)，AutoCAD工具和office套裝 （3）通過局域網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng) 六、主要參考文獻 [1]徐文尚，陳霞，武超.電氣控制技術與PLC.北京：機械工業(yè)出版社，2011.8? [2]阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，2010.9 [3]王樹，變頻調(diào)速系統(tǒng)設計與應用.北京：機械工業(yè)出版社，2004.4? [4]陳伯時，吳子岳.交流調(diào)速系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，2007.3? [5]周祖德，鄧堅.機電傳動控制.上海：華東理工大學出版社，2001.1? [6]王清靈，現(xiàn)代礦井提升機電控系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社,1996.3???? [7]顧永輝，范廷瓚.煤礦電工手冊(第三分冊).煤炭工業(yè)出版社，1999.3 [8]成大先，機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社.2008.5 [9]濮良貴、紀名剛主編.機械設計(第七版)[M].北京：高等教育出版社，2001. [10]潘英編.礦山提升機械設計[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000.12. [11]孔慶華、劉傳紹主編.極限配合與測量技術基礎[M].上海：同濟大學出版社，2002.2. 指導教師意見： （簽字） 年 月 日 注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁；2、指導教師意見及簽名手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。