【正文】 電制與供電 本機(jī)采用交流 380V、 50Hz三相四線制供電系統(tǒng)。 電氣設(shè)備的功用主要在于：由電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，通過(guò)傳動(dòng)裝置拖動(dòng)工作機(jī)構(gòu)；控制設(shè)備通過(guò)各種控制器件和電器元件用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)按工作機(jī)構(gòu)的要求完成各種動(dòng)作。正序電流建立正旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，負(fù)序電流建立負(fù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 反接制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)被過(guò)重的負(fù)載倒拉，就會(huì)出現(xiàn)反接制動(dòng)狀態(tài)。類似升降機(jī)構(gòu)的負(fù)載稱“位能負(fù)載”。因?yàn)楹雎粤穗妱?dòng)機(jī)起動(dòng)次數(shù)增加而影響輸出功率和電器元件接電次 數(shù)而影響電壽命的因素，使在頻繁操作場(chǎng)合下使用的電動(dòng)機(jī)和電器元件損壞率很高。同樣的道理，由額定轉(zhuǎn)速用電氣的制動(dòng)方法制動(dòng)到零，一次相當(dāng)于 次全起動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中，由于電流較大，所損耗的功率比在額定轉(zhuǎn)速工作時(shí)大，發(fā)熱量也大，同時(shí)由于轉(zhuǎn)速較低，散熱條件惡化，故溫升較高。 ee JCPPJC? ee JCIIJC? 式中： eJC — ——— 額定接電持續(xù)率； eP ———— 額定接電持續(xù)率時(shí)的輸出功率； eI ———— 額定接電持續(xù)率時(shí)的允許電流； JC ———— 實(shí)際接電持續(xù)率； P———— 接電持續(xù)率為 JC 時(shí)的輸出功率； I ———— 接電持續(xù)率為 JC 時(shí)的允許電流； 按規(guī)定 ，斷續(xù)周期性工作類型的一個(gè)工作周期時(shí)間最大不超過(guò) 10min，也就是說(shuō)每小時(shí)至少要工作 6 次。（也有稱負(fù)載持續(xù)率的，用 FC%表示） 1112% 10 0% 10 0%ttJC t t T? ? ? ?? 式中： 1t ———— 工作時(shí)間； 2t ———— 停止時(shí)間； T———— 周期時(shí)間； 常用的接電持續(xù)率 JC 值有 15%、 25%、 40%、 60%和 100%5 種。 斷續(xù)周期性運(yùn)行時(shí)，在一個(gè)工作周期中，有工作時(shí)間，也有休息時(shí)間。 斷續(xù)周期性工作類型的特點(diǎn)是：有一系列相似的 工作周期。另外，直觀的動(dòng)畫(huà)顯示、中文顯示、存儲(chǔ)、打印功能等也得到廣泛應(yīng)用。起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)大多選用盤(pán)式制動(dòng)器，而大 車運(yùn)行機(jī)構(gòu)可選用塊式制動(dòng)器、盤(pán)式制動(dòng)器、液壓輪邊制動(dòng)器，近年來(lái)防風(fēng)慣性制動(dòng)器也有較 多應(yīng)用。 (1)、 對(duì)于不帶懸臂的 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) ，小車軌距約為 6～ 7m，幾乎全部采用集中驅(qū)動(dòng)。近幾年，采用卓輪行星減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的四聯(lián)卷筒起升機(jī)構(gòu)在許多碼頭、貨場(chǎng)得到應(yīng)用，通過(guò)合理設(shè)置鋼絲繩纏繞系統(tǒng)，可以使起升機(jī)構(gòu)既能保證同步升降，同時(shí)又具有一定的防搖效 果。根據(jù)載荷變化程度和忙閑程度把超重機(jī)的工作類型分為四種類型： (1)輕型 (JC＝ 15％ )； (2)中型 (JC＝ 25％ )； (3)重型 (JC＝ 40％ )； (4)特重型 (JC＝ 60％ )。 — 般不超過(guò) 120 米 /分。 本設(shè)計(jì) 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 的跨距為 40m,兩端懸臂均長(zhǎng) 10m。 本設(shè)計(jì) 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 的起重量為 。 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 可分為不帶懸臂、單懸臂和雙懸臂 3 大 類。 (4)、 以電力為動(dòng)力，無(wú)廢氣排放，噪聲低，環(huán)保 性能好。 (3)、 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 以電力為動(dòng)力，環(huán)保性能良好，而且受日益上漲的集裝箱龍門(mén)起重機(jī)設(shè)計(jì)（電氣控制部分） 6 燃油價(jià)格的影響很小。其中以 輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 和 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 為主，這兩種機(jī) 型可以更有效地利用場(chǎng)地空間。 變幅速度 變幅速度是指吊鉤從最大幅度到最小幅度的平均線速度，單位為“ m/min”。額定起升高度是指滿載時(shí)吊鉤上升到最高極限，自吊鉤中心到地面的距離。 三、起重力矩 起重力矩是指起重機(jī)的起重量與相應(yīng)幅度的乘積，以 M 表示 ， M=RQ。工作幅度表示起重機(jī)不集裝箱龍門(mén)起重機(jī)設(shè)計(jì)（電氣控制部分） 4 移位時(shí)的工作范圍，它包括最大幅度 (Rmax)和最小幅度 (Rmin)兩個(gè)參數(shù)。 一、起重量 起重量是指起重機(jī)能吊起重物的質(zhì)量，其中應(yīng)包括吊 索和鐵扁擔(dān)或容器的質(zhì)量，它是衡量起重機(jī)工作能力的一個(gè)重要參數(shù)。設(shè)計(jì)起重機(jī)的機(jī)器房結(jié)構(gòu)，并構(gòu)建實(shí) 體模型，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 。 談到起重機(jī)的電氣設(shè)備，必涉及起重機(jī)的電氣控制的設(shè)計(jì)問(wèn)題。 集裝箱龍門(mén)起重機(jī)設(shè)計(jì)（電氣控制部分） 2 電氣設(shè)備部分主要由電動(dòng)機(jī)、電器元件和電氣線路等組成。 門(mén)式起重機(jī) (也稱門(mén)吊 )是屬于橋式類型起重機(jī)的一種，由于它的金屬結(jié)構(gòu)象門(mén)形框架，承載主梁下安裝兩條文腿，可以直接在地面的軌道上走行，并且主梁兩端具有懸臂梁 (主梁的延長(zhǎng) )，相似“龍門(mén)”故稱為龍門(mén)起重機(jī)。 集裝箱龍門(mén)起重機(jī)由普通龍門(mén)起重機(jī)發(fā)展而來(lái)，是專門(mén)用來(lái) 裝卸集裝箱的一種起重機(jī)，被廣泛的用于碼頭、車站、貨場(chǎng)等。為發(fā)展集裝箱運(yùn)輸，又出現(xiàn)了許多種類的裝卸機(jī)械，集裝箱龍門(mén)起重機(jī)就是其中的一種。根據(jù)人類生產(chǎn)和生活的需要．許多具有持殊用途的新型設(shè)備不 斷出現(xiàn)。該系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)、控制操縱部分，電氣電路和電氣器件等等習(xí)慣統(tǒng)稱電氣設(shè)備。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，有起升機(jī)構(gòu)帶剛性吊桿的和帶撓性懸掛吊具；根據(jù)集裝箱載重量大小可分為 5噸、 10 噸、 20 噸和 噸幾種；還有根據(jù)走行機(jī)構(gòu)的不同，有輪胎式和軌道式。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)及堆放等作業(yè)， 進(jìn)行集裝箱門(mén)式起重機(jī)電氣控制部分和小車機(jī)器房部分的設(shè)計(jì)，電氣控制部分采用 三菱 可編程控制器 (PLC)控制，需畫(huà)出電氣原理圖和電氣布置，編寫(xiě)PLC 梯形圖程序，說(shuō)明工作原理。 起重機(jī)械的主要性能參數(shù)包括：起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度以及工作速度等。 二、工作幅度 工作幅度是指在額定起重量下，起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心軸線到吊鉤中心線的水平距離，通常稱為回轉(zhuǎn)半徑或工作半徑，用“ R”表示，單位為“ m”。有效幅度反映起重機(jī)的實(shí)際工作能力；沒(méi)有使用支腿側(cè)向工作時(shí)，則工作幅度用 A1（ 單胎）或 A2（雙胎）表示。 四、起升高度 起升高度是指自地面到吊鉤鉤口中心的距離，用“ H”表示，單位“ m”，它的參數(shù)標(biāo)定值通常以額定起升高度表示。一般表示起升速度參數(shù)，應(yīng)注明繩數(shù)。 目前集裝箱堆場(chǎng)機(jī)械的種類很多，主要有輪胎 式集裝箱門(mén)式起重機(jī)、軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)、集裝箱跨運(yùn)車、集裝箱正面吊運(yùn)機(jī)、集 裝箱叉車等。 (2)、 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 可以最大限度地實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)作業(yè)的自動(dòng)化，也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，而這是一般 輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 所不具備的。 (3)、 各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度更高，作業(yè)效率更高。 機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 7 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 的分類 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 的結(jié)構(gòu)形式很多，早期有桁架結(jié)構(gòu)和 L 型箱形單梁結(jié)構(gòu)等，但目前基本上都采用箱形雙梁結(jié)構(gòu)形式。目前吊具下最大起重量超過(guò) 50t，但大多為 ～ 42t。在萊茵河兩岸的集裝箱碼頭 廣泛采用這種機(jī)型，如曼海姆集裝箱碼頭，裝備有 2臺(tái) 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) ，其中 l臺(tái)跨距為 65m，外伸距為 13m；另 1臺(tái)跨距為 65． 5m，外伸距為 ，起重量均為 35t。 (1)、 起升機(jī)構(gòu)的起升速度 V 起，它與超重量和生產(chǎn) 率有關(guān)，通常起重量大而起升速度低生產(chǎn)率高，速度可以大些；一般不超過(guò) 20 米 /分； (2)、 起重小車走行速度 V 小車， — 般不超過(guò) 50 米 /分； (3)、 起重機(jī)大車走行速度 V 大車。如有的一年內(nèi)要工作 7000 小時(shí)，有的工作 4000 小時(shí)，還有 2021 小時(shí)、 1000 小時(shí)不等。為實(shí)現(xiàn)吊具的同步升降，很多機(jī)型采用 1套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) 1個(gè)四聯(lián)卷筒；或采用 1個(gè)雙出軸電機(jī)分別驅(qū)動(dòng) 2個(gè)減速機(jī)，每個(gè)減速機(jī)各驅(qū)動(dòng) 1個(gè)雙聯(lián)卷筒；也有的 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 采用 2套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，卷筒采用雙聯(lián)卷筒，為實(shí)現(xiàn)同步升降，將 2個(gè)高速軸通過(guò)聯(lián)軸器連起來(lái)。 集裝箱龍門(mén)起重機(jī)設(shè)計(jì)（電氣控制部分） 10 四、 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 根據(jù)小車軌距大小， 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī) 的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)可選用集中驅(qū)動(dòng)或分別驅(qū)動(dòng)。而后者屬于比較傳統(tǒng)的做法，由于技術(shù)上非常成熟，尤其成本比較低，所以在新研制的機(jī)型仍應(yīng)用得非常普遍。完善的電氣保護(hù)系統(tǒng)和故障自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是現(xiàn)代起重機(jī)控制技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)，觸摸屏成為軌道龍門(mén)吊司機(jī)室的必要配置。 斷續(xù)周期性工作類型 ： 生產(chǎn)機(jī)械的工作類型有連續(xù)、短時(shí)和斷續(xù)周期性三種。與之相適應(yīng)，起重機(jī)的主要電控設(shè)備（電動(dòng)機(jī)、控制器、控制屏、電阻器、繼電器等）也是按斷續(xù)周期性工作類型運(yùn)行的。其工作時(shí)間與周期時(shí)間（工作時(shí)間加停止工作時(shí)間）的比值稱之為接電持續(xù)率，通 常用 JC%來(lái)表示。如沒(méi)有給出，則可以按下列公式近似地折算。在國(guó)際上，電器制造廠的產(chǎn)品樣本中已提供電器元件在各種接電次數(shù)時(shí)的允許電流值。一般折算方法是 4 次點(diǎn)車算一次全起動(dòng)。 以往選擇和使用電動(dòng)機(jī)或電器元件時(shí)，一般都以熱容量為主，認(rèn)為斷續(xù)周期性工作類型的工作周期中有停止時(shí)間，可以提高電動(dòng)機(jī)的輸出功率或電器元件的允許電流值，這是不合理的。對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，上升和輕負(fù)載下降時(shí)是電動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩來(lái)拖動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；重負(fù)載下降時(shí)，由重物拖動(dòng)機(jī)構(gòu)向下運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生制動(dòng)力矩來(lái)平衡由負(fù)載產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩，使重物以穩(wěn)定的速度下降。繞線型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用再生發(fā)電制動(dòng)時(shí)，不能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻器，因串接電阻后，轉(zhuǎn)速將更快，過(guò)快的轉(zhuǎn)速將引起機(jī)構(gòu)的損壞。正序電壓在定子繞組中產(chǎn)生正序電流，而負(fù)序電壓產(chǎn)生負(fù)序電流。該系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)、控制操縱部分，電氣電路和電氣器件等等習(xí)慣統(tǒng)稱電氣設(shè)備。門(mén)式起重機(jī)電氣方面的拖動(dòng)原理、電器設(shè)備、保護(hù)電器、控制電器等與橋式起重機(jī)區(qū)別不大。當(dāng)該機(jī)構(gòu)從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)到停止時(shí)，先斷電，延時(shí) 5～ 6秒后自動(dòng)抱閘，以減少整機(jī)制動(dòng)時(shí)的沖擊和震動(dòng)。 本機(jī)在最高處設(shè)置有避雷裝置。在司機(jī)室和機(jī)器房?jī)?nèi)的電氣房各設(shè)置 1部雙制式空調(diào)。 由于橋吊、門(mén)吊的工作特點(diǎn)，采用的三相交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)適應(yīng)反復(fù)短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)；頻繁的起動(dòng)、逆轉(zhuǎn)和制動(dòng)；經(jīng)常起載和重載起動(dòng)；機(jī)械振動(dòng)和沖擊較大；工作環(huán)境惡劣等。 電動(dòng)機(jī)的輸出功率還與每小時(shí)的起動(dòng)次數(shù)有關(guān)，起動(dòng)時(shí)的電流額定工作電流，增加了起動(dòng)損耗也就增加了發(fā)熱量，由于轉(zhuǎn)速尚未達(dá)到額定值，降低了散熱條件，所以頻繁的起動(dòng)會(huì)使電動(dòng)機(jī)的溫升增加而影響輸出功率。 為了適應(yīng)環(huán)境溫度變化范圍大的特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)一般制成兩種以上的絕緣登等級(jí)，分別使用在不同的環(huán)境溫度下。 在我國(guó)低壓電器標(biāo)準(zhǔn)中，交流主電路控制電器按其通斷能力和電壽命分為五類（從JK0 到 JK4），直流主電路電器分為四類（從 ZK1 到 ZK4）。KTJ1— 50/3 型控制器控制一臺(tái)鼠籠型電動(dòng)機(jī)。 凸輪控制器的控制功率系被控制電動(dòng)機(jī)在接電持續(xù)率為 25%時(shí)的額定功率。 為了避免觸頭開(kāi)閉過(guò)程中產(chǎn)生的電弧從一對(duì)觸頭跳到另一對(duì)去，在各觸頭元件間裝有用耐 火絕緣材料制成的滅弧罩。 LK1 型主令控制器 LK1 型主令控制器的額定電流為 15A，額定電壓為交流 380V 或直流 440V。 三 、 接觸器 接觸器是用來(lái)將主電路接通與斷開(kāi)遠(yuǎn)距離控制的電器。按電磁系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式，又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)式和直動(dòng)式兩種。 改變非磁性墊片的厚度或用調(diào)節(jié)螺母改變反作用彈簧的壓力，就可以調(diào)整繼電器的延時(shí)整定值。鐵片電阻元件由鑄鐵鑄成，有 ZTl、 ZT2 兩種系列；具有容量大，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但質(zhì)脆易斷裂、易銹蝕，所以逐漸被前者所代替。 由此可見(jiàn)，從電阻部分被切除的過(guò)程：分析可以得出： 當(dāng)控制器轉(zhuǎn)到第一檔時(shí)，電阻沒(méi)有切除，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子外接電阻全部接入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流很??；因而達(dá)到了控制起動(dòng)電流，又可獲得適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速可分檔，也可以不分檔。 對(duì)于 “ 溜鉤 ” 現(xiàn)象方面，可以充分利用變頻器豐富的控制功能，有些變頻器制造商已生產(chǎn)了起重機(jī)專用的變頻器。 電磁抱閘的壽命大大延長(zhǎng)，原拖動(dòng)系統(tǒng)是在運(yùn) 動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘剎車的，采用變頻調(diào)速后，可以在基本停住的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘，閘皮的磨損情況大大改善。 需要大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)時(shí) ， 要選擇大 1 級(jí)容量的變頻器 。 控制回路的配線距離 ： 進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作時(shí) ， 變頻器的接線請(qǐng)使用雙絞屏蔽線 。 輸入側(cè)電磁接觸器 ： 不要頻繁的操作輸入側(cè)電磁接觸器 (MC)， 會(huì)導(dǎo)致變頻器故障 。 溫度上升 ： 用變頻器驅(qū)動(dòng)通用電機(jī)時(shí) ， 與市電運(yùn)行相比 ， 溫度會(huì)升高 。（注：參照同規(guī)格起重機(jī)） 可編程序控制器（ PLC） 可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。其中，具有代表性的交流變頻裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應(yīng)用，為 PLC 控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用提供了 有利的條件?？?制 小 車 電 動(dòng) 機(jī) 的 變 頻 器 與 PLC 控 制 原 理 圖 如 圖 2 所 示 。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，可使熱繼電器的觸點(diǎn) FR 接通變頻器的外接保護(hù)控制端，使變頻器停止工作。負(fù)載變化時(shí)，各檔速度基本不變，調(diào)速性能好。采用凸輪控制器或凸輪、主令兩種控制器操縱門(mén)吊，廣泛使用保護(hù)箱。在門(mén)吊上用作短路保護(hù)的電器有熔斷器和過(guò)電流繼電器；用作過(guò)載保護(hù)的電路有熱繼電器。 熔斷器 —— 又稱保險(xiǎn)絲， 它是一種最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、使用方便，體積小、重量輕，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)