起动马达及飞轮齿圈损坏的原因分析
摘要：起动马达以其适应广泛，安装简单，使用保养方便等性能已被广泛安装于船用中速机上。本文主要从机架的加工、马达的安装、启动时的操作方式及习惯等方面对引起起动马达或者飞轮齿圈损坏的原因进行分析。
关键词：启动马达；飞轮齿圈；损坏；原因分析
前言
目前应用在船舶领域的中速柴油机来说，起动方式主要有两种，一种是起动马达方式，另外一种是缸头分配器方式，两种起动方式都是需要外界的空气瓶提供3MPa的高压空气。对于欧洲品牌的柴油机，例如德国的MAN、芬兰的瓦锡兰、日本品牌的洋马以及国内柴油机厂家生产的中速机来说，起动方式都采用的是起动马达方式，而日本的新泻、大发柴油机采用的是缸头分配器方式（本文不做详细介绍）。
1.起动马达的介绍
起动马达具有应用广泛，结构简单、操作方便、维修容易、成本低等特点，目前被广泛应用于船用中速柴油机上，这种起动装置是一种透平形式的马达，通过里面的活塞驱动小齿圈，从而带动柴油机转动。当然这种起动装置还包含减压阀、起动电磁阀等设备。当起动电磁阀打开时，外界供给的3MPa高压空气经过自身配置的减压阀，将空气压力减小到1MPa左右，空气通过旁通管路流入起动马达的传动箱内，带动小齿轮缓慢伸出，与飞轮齿圈啮合，当完全啮合后，主回路的高压空气开始进入起动马达内部，驱动内部的活塞，通过活塞驱动内部的透平叶轮带动小齿轮转动，小齿轮再带动啮合的飞轮齿圈，飞轮齿圈带动飞轮，飞轮带动曲轴，曲轴带动活塞上下往复运动，使得燃油在压缩下燃烧，从而帮助柴油机启动成功。在柴油机转速大于150rpm/sec时，电磁阀门关闭，小齿轮自动缩回。
2.故障发生的常见原因
以某厂生产的L+V20/27及L250系列中速船用柴油机为例，均采用气动起动马达来启动柴油机。多年来，大部分客户使用情况良好，性能稳定。但也有部分用户反应起动马达或者内部有故障、或者小齿轮有损坏，或者飞轮齿圈有损坏等情况偶尔有发生，综合多次现场情况的分析与判断，结合实际处理过程中的经验，除了起动马达本身外，还有操作不规范、机械加工不精细、装配不仔细、小齿轮或者齿圈材质不良等原因。
2.1.违规操作
2.1.1起动马达的正常维护将直接关系到运行状态的良好，对其使用寿命也
3873滚珠丝杠电机选型计算 设计要求： 夹具加工件重量：W1=300kg 提升部位重量：W2=100kg 行走最大行程：S= 1200mm 最大速度：V=20000mm/min 使用寿命：Lt=20000h 滑动阻力：u=0。01 电机转数：N=1333RPM 运转条件： v（m/min) 加速下降时间：T1=0.75S 匀速下降时间T2=3S 减速下降时间T3=0.75S t(sec) 加速上升时间T4=0.75S 匀速上升时间T5=3S 减速上升时间T6=0.75S 匀速下降3s 1，螺杆轴径，导程，螺杆长度选定 a：导程（l） 由电机最高转数可得
L大于或等于V/N=20000/1333=15mm 即导程要大于15mm，根据THK样本得导程16mm 即L=16mm b：轴负荷计算 1，加速下降段 a1=V/T=20000/60X0.75=444(mm/s2)=0.444m/s2 f=u(W1+W2)xG=0.01(300+100)x9.8=40N F1=(W1+W2)xG-f-(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40-(300+100)x0.444=3702N 2,匀速下降段 F2=(W1+W2)xG-f=(300+100)x9.8-40=3880N 3减速下降段 F3=(W1+W2)xG-f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8-40+(300+100)x0.444=4058N 4 加速上升段 F4=(W1+W2)xG+f+(W1+W2)xa1=(300+100)x9.8+40+(300+100)x0.444=4137N 5，匀速上升段 F5=(W1+W2)xG+f=(300+100)x9.8+40=3960N
含电动机电路分析（计算题） 1．如图所示，电源电动势E ＝8 V ，内电阻为r ＝0.5 Ω，“3 V ，3 W”的灯泡L 与电动机M 串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R 0＝1.5 Ω.求： （1）通过电动机的电流； （2）电动机的机械效率。 1、解析（1）A R U I L L 1== （2）电动机两端的电压 U = E －Ir －U L = 4V 电动机消耗的电功率 P= UI = 4W 电动机的输出功率 P 出= P －I 2R 0 = 2.5W 电动机的机械效率 %100?=P P 出η= 62.5% 2．如图所示，电路中的电阻R ＝10 Ω，电动机的线圈电阻r ＝1 Ω，加在电路两端的电压U ＝100 V ．已知电流表读数为30 A ，则通过电动机线圈的电流为多少？电动机输出功率为多少？ 2、解析 R 中的电流I 1＝U R ＝10 A ， 电动机中的电流I 2＝I －I 1＝20 A ， 输入功率P ＝I 2U ＝2×103 W ， 电热功率P 热＝I 2r 2＝400 W ， 输出功率P 出＝P －P 热＝1 600 W. 3．如图所示，电源的电动势E ＝7.5 V ，内阻r ＝1.0 Ω，定值电阻R 2＝12 Ω，电动机M 的线圈的电阻R ＝0.50 Ω．闭合开关S ，电动机转动稳定后，电压表的示数U 1＝4 V ，电阻R 2消耗的电功率P 2＝3.0 W ．求电动机转动稳定后： （1）电路的路端电压. （2）通过电动机的电流． 3、解：（1）路端电压等于R 2两端的电压，由R U P 2 =得 V .06 V 120.3222=?===R P U U （2）电源的电动势E = U 2＋Ir ， 由此得干路电流 A 5.1 A 0 .10.65.72=-=-= r U E I 通过R 2的电流A 5.0 A 120.6222===R U I 通过电动机的电流I 1 = I －I 2 =（1.5-0.5）A=1.0 A
一、电动机的选择 1、空气压缩机电动机的选择 1.1电动机的选择 （1）空压机选配电动机的容量可按下式计算 P=Q(Wi+Wa) ÷1000ηηi2 (kw) 式中P——空气压缩机电动机的轴功率，kw Q——空气压缩机排气量，m3/s η——空气压缩机效率，活塞式空压机一般取0.7~0.8（大型空压机取大值，小型空压机取小值），螺杆式空压机一般取0.5~0.6 ηi——传动效率，直接连接取ηi=1；三角带连接取ηi=0.92 Wi——等温压缩1m3空气所做的功，N·m/m3 Wa——等热压缩1m3空气所做的功，N·m/m3 Wi及Wa的数值见表 Wi及Wa的数值表（N·m/m3） 1.2空气压缩机年耗电量W可由下式计算 W= Q(Wi+Wa)T ÷1000ηηiηmηs2 (kw·h) 式中ηm——电动机效率，一般取0.9~0.92 ηs ——电网效率，一般取0.95 T ——空压机有效负荷年工作小时
2、通风设备电动机的选择 （1）通风设备拖动电动机的功率可按下式计算 P=KQH/1000ηηi (kw) 式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.2 Q——通风机工况点风量，m3/s H——通风机工况点风压轴流式通风机用静压，离心式通风机用全压，Pa η——通风机工况点效率，可由通风机性能曲线查得 ηi——传动效率，联轴器传动取0.98，三角带传动取0.92 （2）通风机年耗电量W可用下式计算 W=QHT/1000ηηiηmηs 式中ηm——电动机效率， ηs ——电网效率，一般取0.95 T ——通风机全年工作小时数 3、矿井主排水泵电动机的选择 （1）电动机的选择 排水设备拖动电动机的功率可按下式计算 P=KγQH/1000η (kw) 式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.5 γ——矿水相对密度，N/m3 Q ——水泵在工况点的流量，m3/s H ——水泵在工况点的扬程，m
17.飞轮的检修
实训十七飞轮的检修 一、实训内容 检修飞轮的常见损伤 二、实训目的与要求 该实训的主要目的是使学生掌握飞轮常见损伤的检验方法，培养学生的动手检验和修理能力。 三、所需工具、仪器与设备 外径千分尺、百分表、螺丝板牙。 四、安全与环保教育 1、树立安全文明生产意识。 2、合理使用工具、量具及设备。 3、操作规范，安全、文明作业。 4、学生应穿工作服进行实习操作，工作场地应打扫清洁，机具摆放整 齐。五、功用、材料、结构、原理、技术标准和检验、维修方法 1、功能：是将在做功行程中输入曲轴的功能的一部分储存起来。用以在其它行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀并使发动机游客嫩克服短时间的超载和，此外，在结构上飞轮往往使传动系中摩擦离合器的驱动件。 2、材料：多采用灰铸铁制造 3、结构：飞轮外缘上压有一个齿环，可与起动机的驱动齿轮啮合，供启动发动机用。飞轮上通常刻有第一缸发火正时记号，以便校准发火时刻。CA6102型发动机正时记号，当飞轮上记号刻线与飞轮壳上刻度线对正时。即表示1.6
缸活塞处于上止点位置。EQ6100-1型发动机正时记号为在飞轮上镶嵌一个钢球；奥迪100型JW型发动机则旨在飞轮上作一“O”标记。 4、注意：多缸发动机的飞轮都与曲轴一起进行过动平衡，所以为了拆装时不破坏它们的平衡状态，飞轮与曲轴之间有定位销或不对称螺栓予以保证。 5、飞轮的常见损伤 1）、飞轮齿圈的磨损：发动机起动时，飞轮齿圈上的齿轮受到起动机齿轮的频繁撞击和滑移干摩擦，且齿轮啮合处场夹杂着尘粒，使齿圈齿轮产生磨损或裂损剥落。由于飞轮始终单向旋转，其齿圈齿轮的磨损通常发生在与旋转方向相反的一面。 2）、飞轮工作面的磨损：飞轮工作面即为离合器摩擦片结合的平面。工作中由于离合器在分离和结合的瞬间，与飞轮平面存在转速差，从而产生相对滑动摩擦，使飞轮平面产生磨损，此为正常磨损，飞轮平面的异常磨损较常发生，其原因通常是由于驾驶操作不当；或离合器无自由行程；或离合器压盘压力不足，使离合器与飞轮经常处于半离合状态，从而加剧了飞轮平面的磨损。当离合器摩擦片磨损到极限后，露出的铆钉头将在飞轮表面刮成沟槽，严重损伤飞轮平面。飞轮平面还会因高速摩擦所产生的高温而产生局部烧灼结硬，使摩擦结合能力下降。 3）、飞轮螺栓孔损伤：由于飞轮承受的扭矩较大，并且传递扭矩的同时，常伴随着冲击载荷，因而将使飞轮螺栓孔产生损伤变形。 6、飞轮修理技术标准和检验、维修方法 1）飞轮齿圈如只有个别牙齿损坏，可继续使用。齿圈齿轮如单面磨损可翻面使用，翻面后，应在齿轮端头重新倒角。若牙齿打坏三个以上；或连续打坏
含电动机电路的计算专题练习 班级姓名成绩 1．“220V、5．5kW”的电动机，线圈电阻为0．4Ω，它在正常工作时的电流为__ _ ___A，1s 钟内产生的热量是__ ____J，1s内有___ ___J的电能转化为机械能。 2．一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它工作时，下述说法中错误的是（） A 电动机的输出功率为U2／R B 电动机的发热功率为I2R C 电动机的输出功率为IU- I2R D 电动机的功率可写作IU= I2R= U2／R 3．一台电阻为2Ω的电动机，接在110V电路中工作时，通过电动机的电流为10A，则这台电动机消耗的电功率为______ ，发热功率为______ ，转化成机械功率为______ ，电动机的效率为______。4．如图电路中，电阻R = 2Ω，电动机内阻r = 4Ω，电压U AB = 60 V，电 压表示数为50V，则电动机消耗的电功率为，电动机输出的 机械功率为（电动机机械损耗不计）。 5．一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为 R。设通过它们的 电流相同（电动机正常运转），则在相同的时间内，下述说法中不正确的是（）：A．电炉和电动机产生的电热相等 B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率 C．电炉两端电压小于电动机两端电压 D．电炉和电动机两端电压相等 6.一台电动机的输出功率是10kW，这表明该电动机工作时( ). (A)每秒消耗10kw电能(B)每秒对外做10kw功 (C)每秒消耗10kJ电能(D)每秒对外做10kJ功 7.一台电动机的电阻为4Ω，在220V的额定电压下运行时，发热消耗的电功率为400W.若电动机工作5min，则电流做功_____ ___J. 8.电动机的线圈阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是( ). (A)电动机消耗的电能为UIt (B)电动机消耗的电能为I2Rt (C)电动机线圈产生的热量为I2Rt (D)电动机线圈产生的热量为U2t/R 9. 某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50千克，电路的电压是110伏，不计各处磨擦，当电动机以V=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I=5安，由此可知，电动机线圈的电阻R= 欧（g取10m/s2） 10.有一个直流电动机，把它接入0.2伏电压的电路中，电机不转，测得流过 电动机的电流是0.4安；若把电动机接入2.0伏电压的电路中，电动机正常 工作，工作电流是1.0安，求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电 动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率多大？
电机软启动器的探讨参考 文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
电机软启动器的探讨参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 一、前言 随着国民经济的飞速发展，科学技术的日新月异，智 能控制系统得到了广泛的应用。如：智能大厦、无人值守 泵站、无人值守供热站、各种遥控调度系统、生产作业自 动化等等。这正是国家实现科学技术现代化的重要标志， 也是每一个技术人员肩负的重要责任。 智能控制技术的应用，给我们提出了很多要求。如电 网的波动性，执行机构的智能配套等，都要求越来越严 格。作为重要驱动执行机构的电动机来说，它的控制方式 受到广大技术人员的高度重视。既要为智能控制打下良好 基础，又要降低电动机起动时对电网的冲击。所以，不得 不在电动机的起动设备上做工作。
鼠笼型异步电动机电子软启动器的诞生给技术人员解决了这个问题。它既能改变电动机的起动特性保护拖动系统，更能保证电动机可靠起动，又能降低起动冲击，而且配有计算机通讯接口实现智能控制。 二、电动机起动方式的选择 作为应用最广泛的鼠笼型异步电动机，它采用降压起动的条件：一是电动机起动时，机械不能承受全压起动的冲击转矩；二是电动机起动时，其端电压不能满足规范要求；三是电动机起动时，影响其他负荷的正常运行。 对于降压起动目前有两种方式，一种是降压起动，一种是软起动。他经过了三个发展阶段，一是“Y-Δ”起动器和自藕降压起动器，二是磁控式软启动器，三是目前最先进最流行的电子软启动器。电子软启动器一般都是采用16位单片机进行智能化控制，他既能保证电动机在负载要求的起动特性下平滑起动，又能降低对电网的冲击，同
目录 一摘要 (3) 二正文 (3) 1 绪论 (3) 1.1选题的意义与目的 (3) 1.2飞轮的发展史 (4) 2飞轮工作的原理及 (5) 2.1飞轮的组成和材料的 (5) 2.3飞轮原理及在发动机中的作用 (5) 2.3飞轮的结构、功能及应力分析 (7) 3飞轮的动态优化设计 (11) 3.1 飞轮的动态优化设计的意义 (11) 3.2 模型简化与方案选择 (12) 3.3飞轮的动态有限元分析 (13) 3.4飞轮的动态优化 (15) 4飞轮浇铸工艺的设计 (18) 4.1 无冒口铸造方案的确定 (18) 4.2 无冒口方案的设计与实施 (18) 5、飞轮的加工工艺及流程 (19) 5.1飞轮主要加工技术要求分析 (19) 5.2工艺方案分析 (21) 5.3飞轮机械加工工艺路线的制定 (21) 6结论 (23) 7结束语 (23) 三参考文献 (25)
基于汽车发动机飞轮的设计与制造学号：09131050701265 姓名：王江专业：机械设计制造及其自动化 摘要目的通过对汽车发动机飞轮的设计模拟的计算了飞轮的飞轮的质量和设计的合理性，使飞轮性能和质量得到了很好的保障。对飞轮浇铸工艺的设计和加工技术要求、工艺方案的分析，有利于提高飞轮的产品质量、工作性能，节约了制造和加工的成本，为企业赢得了时间和效益。方法利用相关理论知识和参数化建模，利用ANSYS软件进行动态有限元分析得出相应优化结果。结合工作生产实际，明确了飞轮浇铸工艺和加工工艺。结果在参数化建模、动态有限元分析和制定浇铸及加工工艺中制定多种不同的方案，在优化设计中，通过数据对比，方案二优于方案一。结论基于有限元法的参数化建模可以快速动态的修改模型动态得到各种分析结果。 关键词：发动机飞轮，有限元分析，参数化建模，无冒口铸造，机械加工飞轮是汽车发动机中有重要作用但结构相对简单的零件之一，本文主要介绍了汽车发动机飞轮的发展史，工作原理，应力分析，动态优化设计，浇铸工艺的设计，机械加工流程等。为了保证飞轮又足够的转动惯量、刚度和强度，并使飞轮在满足设计要求的前提下质量尽可能小，这里利用有限元分析软件ANSYS对某飞轮进行参数化建模，动态的分析了飞轮的应力场与位移场。实践证明，利用数化建模可以大大地提高效率，并且可以在设计阶段的合理范围内任意取值进行分析，有利于缩短设计周期，降低制造成本。从工作生产实际出发，研究了飞轮的无冒口铸造工艺及机械加工工艺规程，分析了飞轮在加工过程中的注意事项，并完成加工工序设计。 1 绪论 1.1选题的意义与目的 发动机后端带齿圈的金属圆盘称为飞轮。飞轮用铸钢制成，具有一定的重量<汽车工程称为质量），用螺栓固定在曲轴后端面上，其齿圈镶嵌在飞轮外
一、前言 随着国民经济的飞速发展，科学技术的日新月异，智能控制系统得到了广泛的应用。如：智能大厦、无人值守泵站、无人值守供热站、各种遥控调度系统、生产作业自动 化等等。这正是国家实现科学技术现代化的重要标志，也是每一个技术人员肩负的重要责任。 智能控制技术的应用，给我们提出了很多要求。如电网的波动性，执行机构的智 能配套等，都要求越来越严格。作为重要驱动执行机构的电动机来说，它的控制方式受到 广大技术人员的高度重视。既要为智能控制打下良好基础，又要降低电动机起动时对电网 的冲击。所以，不得不在电动机的起动设备上做工作。 鼠笼型异步电动机电子软启动器的诞生给技术人员解决了这个问题。它既能改变 电动机的起动特性保护拖动系统，更能保证电动机可靠起动，又能降低起动冲击，而且配 有计算机通讯接口实现智能控制。 二、电动机起动方式的选择 作为应用最广泛的鼠笼型异步电动机，它采用降压起动的条件：一是电动机起动时，机械不能承受全压起动的冲击转矩；二是电动机起动时，其端电压不能满足规范要求；三是电动机起动时，影响其他负荷的正常运行。 对于降压起动目前有两种方式，一种是降压起动，一种是软起动。他经过了三个 发展阶段，一是“Y-Δ”起动器和自藕降压起动器，二是磁控式软启动器，三是目前最先
进最流行的电子软启动器。电子软启动器一般都是采用16位单片机进行智能化控制，他既能
保证电动机在负载要求的起动特性下平滑起动，又能降低对电网的冲击，同时，还能实现直接计算机通讯控制，为自动化智能控制打下良好的基础。 它们的造价比较是：“Y-Δ”起动器须六根出线而且故障率太高，维修费也高已不常采用，自藕方式每个千瓦80元左右，磁控的每千瓦150元左右，自藕和磁控的体积较大且故障率较高，维修费较高，电子软启动器每个千瓦在100元到200元之间，一般情况下，一台开关柜能放多台电子软启动器，节省工程造价，且故障率较低，维修费也低。所以，电子软启动器应是我们首选的目标。 三、电子软启动器的选择 通过以上所述，毋庸置疑地在工程设计和工程改造中，要想改善工艺提高自动化水平，降低成本提高企业效益，对电动机的起动就必须首先采用先进的起动设备——电子软启动器。 在应用电子软启动器时应考虑哪些问题呢？做为软启动器首先要看它的起动性能和停车性能，目前的软启动器有以下五种起动方式： 限流起动顾名思义是限制电动机的起动电流，它主要是用在轻载起动的负载降低起动压降，在起动时难以知道起动压降，不能充分利用压降空间，损失起动力矩，对电动机不利。斜坡电压起动顾名思义是电压由小到大斜坡线性上升，它是将传统的降压起动从有级变成了无级，主要用在重载起动，它的缺点是初始转矩小，转矩特性抛物线型上升对拖动系统不利，且起动时间长有损于电机。转矩控制起动用在重载起动，它是将电动机的起动转矩由小到大线性上升，它的优点是起动平滑，柔性好，对拖动系统有更好的保护，
步进电机的计算与选型 对于步进电动机的计算与选型，通常可以按照以下几个步骤： 1) 根据机械系统结构，求得加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J ; 2) 计算不同工况下加在步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T ； 3) 取其中最大的等效负载转矩，作为确定步进电动机最大静转矩的依据； 4) 根据运行矩频特性、起动惯频特性等，对初选的步进电动机进行校核。 1. 步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 的计算 加在步进电动机转轴上的总转动惯量eq J 是进给伺服系统的主要参数之一，它对选择电动机具有重要意义。eq J 主要包括电动机转子的转动惯量、减速装置与滚珠丝杠以及移动部件等折算到电动机转轴上的转动惯量等。 2. 步进电动机转轴上的等效负载转矩eq T 的计算 步进电动机转轴所承受的负载转矩在不同的工况下是不同的。通常考虑两种情况：一种情况是快速空载起动（工作负载为0），另一种情况是承受最大工作负载。 （1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩eq1T eq1amax f 0T =T +T +T (4-8) 式中 amax T ——快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位为N ·m ； f T ——移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位N ·m ； 0T ——滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩，单位为N ·m 。 具体计算过程如下： 1）快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩： amax eq 2T =J =60eq m a J n t πε （4-9） 式中 eq J ——步进电动机转轴上的总转动惯量，单位为2kg m ?； ε——电动机转轴的角加速度，单位为2/rad s ； m n ——电动机的转速，单位r/min ； a t ——电动机加速所用时间，单位为s ，一般在0.3~1s 之间选取。 2）移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩： f T =2F i πη摩h P （4-10）
电机软启动器的故障分析及改进措施分析 发表时间：2019-07-02T14:37:29.067Z 来源：《河南电力》2018年23期作者：邓树良 [导读] 电机软启动器是用来控制交流异步电动机的设备，结合电力技术、微处理技术等来制造的拥有着较为先进的技术水平的启动设备。（莱钢集团矿山建设有限公司山东济南市莱芜区 271199） 摘要：随着我国电力电子技术与微机技术的不断发展，电机软启动器也在随之不断革新。如今，传统软启动器在运行过程中缺点也渐渐暴露了出来，所以，对于电机软启动器的更新和改进是迫在眉睫的。本文主要阐述了电机软启动器的主要问题以及相关的改进方法。期望电机软启动器的改进能够更加顺利地进行。 关键词：电机；软启动器；故障；改进 引言 电机软启动器是用来控制交流异步电动机的设备，结合电力技术、微处理技术等来制造的拥有着较为先进的技术水平的启动设备。电机软启动器可以高效地对交流异步电进行控制，替代了传统的降压设备。电机软启动器能够有效地降低了大功率电动机启动时电流对设备冲击较大造成损耗的问题，极大地保障了设备的使用寿命。 一、电机软启动器简介 （一）软启动器的工作原理 可以通过改变晶闸管的导通角来对电压进行控制。通常，两个晶闸管进行反并联来组成软启动器的主要回路，在运行过程中，收到控制的指令时，按照用户的指令来自动控制晶闸管，让电机能够按照计划启动。完成启动之后，处理器发出指令，让旁路真空接触器参与到工作当中，并使晶闸管暂时停止运行。当需要停车的时候，下达停车的命令，中央处理器使真空接触器断开，并且使晶闸管进行与电机启动时正好相反方向的脉冲移相，通过晶闸管做到软停车。而需要进行惯性停车时，处理器可以直接控制真空接触器，使电机断电，从而做到惯性停车。 （二）晶闸管 上个世纪70年代，美国某公司推出了第一代软启动器，一经问世便迅速开始普及。晶闸管是软启动器的开关装置，在其运行过程中，不但能在起动时对电动机的电压进行有效控制，还能在电动机在运行时，提供全电压。简易的电路以及操作的便捷都是它的优势，对电动机的日常工作进行有效地保护，保证了电动机的稳定工作。不过也有着消耗大、散热性差、设备体积较大等不足，使软启动器在运用上也有着一些限制[1]。 二、电机软启动器的故障分析 某部门有一台功率为120千瓦的磷酸料浆泵电机设备，并且以pss250／515型的软启动器来对其进行控制。某天，工作人员在控制室发现了关于电机的电流表中没有相关显示，便对设备进行检查，然后得知电机已经停止工作。之后尝试重新启动设备也没能启动电机，相关检修部门对配电室进行检测时也没有看到软启动器的报警和显示故障。而对于电机的回路系统检查过程中，发现了中间继电器燃烧过，并且对中间继电器进行更换之后尝试重新启动却还是无法启动。对电机的控制部件也未检查出故障，而软启动器也一直没有故障的显示。按照电动机的原理，从软启动器的旁路接触器停止工作的迹象分析，需要先对软启动器中的旁路继电器输出端子工作结束之后的关闭状态进行确认，并将其启动方式更换成电压斜坡。在这些都做完后，需要把万用表的档位旋钮设置到RX1电阻，之后将表笔搭在9、10号端子，并且对端子的接通状况进行检测，检测没有差错再次启动软启动器。通过万用表的显示结果来对内部继电器的输出节点的闭合情况进行判断，这也关系着旁路接触器能否正常运作。发生故障的原因便是设备使用时间已久，电机软启动器中的继电器节点频繁断开，也有可能是由于电弧烧毁了软启动器中内部继电器的触头，从而导致了设备的发热和故障的产生，致使继电器线圈中线圈被烧毁，旁路接触器无法闭合，软启动器也不能正常地运行。所以之后便要对软启动器的电路状况进行准确判断，为了使设备更加安全地运行，可以将负载电缆拆掉，并在软启动器的输出端接上，以灯泡来模拟电机的运转过程的负载。如果在软启动器启动得电之后，灯泡渐渐发光并且越来越亮，便说明了软启动器的功能是健全的[2]。 三、软启动器的升级 在设备的运行过程中，软启动充分地做到了对设备的保护效果，降低了大功率电流对于机械的冲击，使设备能够更顺利稳定地进行。不过，随着如今企业对于设备的先进程度要求越来越高，为了解决软启动器中存在的一些问题，对其进行升级是十分必要的。 （一）升级的重要性 软启动器的升级要针对于电路的简化、提高其稳定性、降低故障发生频率、强化对于晶闸管的保护等问题进行解决。能够有效地避免晶闸管由于电压导致的故障，提高电机运行的稳定性和安全性，降低了事故的发生也间接减少了维修成本，增加经济效益。3RW34型软启动器当结合一系列的电气回路时，才能够发挥出应有的功效，使设备能够更加高效地运行。 （二）软启动器的升级措施 通过不断地试验，西门子3RW44型软启动器能够很好地将传统软启动器进行替代，这种软启动器是最新的旁路型软启动器，不仅继承了传统的软启动器的优点，也通过相关研究经验，功能更加完善，在技术上也有很大突破，不仅解决了传统软启动器的缺点，工作稳定性也更高。内部智能控制器能够更加全面地保护电机，而这些保护功能在传统的软启动器中是没有的，只能是在外部电路中添加保护组件。新型软启动器的运用不需要这么多外部电路保护组件，不仅减少了发生故障的概率，也节约了成本，以完善的保护能力减少了对设备的损伤。 新型的软启动器不同于传统的电压斜坡启动方式，具有着多种启动模式，而这种更加灵活的启动模式也更符合企业的需求。即便是电机类型不一样，新型软启动器也能够通过不同的启动模式来对其进行更好的保护，像是磨碎机这种有着反向负载特点的电机可以设置成图条脉冲和电压斜坡结合的控制方式，来对电机进行更具有针对性的保护。 引进了先进的微控制技术，不但软启动器的启动方式和指标能够以自行设置，还能进行对电机与软启动器的运行状况进行实时监测，
电机选型-总结版 电机选型需要计算工作扭矩、启动扭矩、负载转动惯量，其中工作扭矩和启动扭矩最为重要。 1工作扭矩T b计算： 首先核算负载重量W，对于一般线形导轨摩擦系数μ=0.01，计算得到工作力F b。 水平行走：F b=μW 垂直升降：F b=W 1.1齿轮齿条机构 一般齿轮齿条机构整体构造为电机+减速机+齿轮齿条，电机工作扭矩T b的计算公式为： T b=F b?D 2 其中D为齿轮直径。 1.2丝杠螺母机构 一般丝杠螺母机构整体构造为电机+丝杠螺母，电机工作扭矩T b 的计算公式为： T b=F b?BP 2πη 其中BP为丝杠导程；η为丝杠机械效率（一般取0.9~0.95，参考下式计算）。 η=1?μ′?tanα1+μ′ tanα
其中α为丝杠导程角；μ’为丝杠摩擦系数（一般取0.003~0.01，参考下式计算）。 μ=tanβ 其中β丝杠摩擦角（一般取0.17°~0.57°）。 2启动扭矩T计算： 启动扭矩T为惯性扭矩T a和工作扭矩T b之和。其中工作扭矩T b 通过上一部分求得，惯性扭矩T a由惯性力F a大小决定： F a=W?a 其中a为启动加速度（一般取0.1g~g，依设备要求而定，参考下式计算）。 a=v t 其中v为负载工作速度；t为启动加速时间。 T a计算方法与T b计算方法相同。 3 负载转动惯量J计算： 系统转动惯量J总等于电机转动惯量J M、齿轮转动惯量J G、丝杠转动惯量J S和负载转动惯量J之和。其中电机转动惯量J M、齿轮转动惯量J G和丝杠转动惯量J S数值较小，可根据具体情况忽略不计，如需计算请参考HIWIN丝杠选型样本。下面详述负载转动惯量J的计算过程。 将负载重量换算到电机输出轴上转动惯量，常见传动机构与公式如下：
发动机后端带齿圈的金属圆盘称为飞轮。飞轮用铸钢制成，具有一定的重量（汽车工程称为质量），用螺栓固定在曲轴后端面上，其齿圈镶嵌在飞轮外缘。发动机启动时，飞轮齿圈与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转起动。许多人以为，飞轮仅是在起动时才起作用，其实飞轮不但在发动机起动时起作用，还在发动机起动后贮存和释放能量来提高发动机运转的均匀性，同时将发动机动力传递至离合器. 我们知道，四冲程发动机只有作功冲程产生动力，其它进气、压缩、排气冲程是消耗动力，多缸发动机是间隔地轮流作功，扭矩呈脉动输出，这样就给曲轴施加了一个周期变化的扭转外力，令曲轴转动忽慢忽快，缸数越少越明显。另外，当汽车起步时，由于扭力突然剧增会使发动机转速急降而熄火。利用飞轮所具有的较大惯性，当曲轴转速增高时吸收部分能量阻碍其降速，当曲轴转速降低时释放部分能量使得其增速，这样一增一降，提高了曲轴旋转的均匀性。 当发动机等速运转时，各缸作用在曲轴上的扭转外力是周期变化的，因此曲轮相对于飞轮会发生强迫扭转振动，同时由于曲轴本身的弹性以及曲轴、平衡块、活塞连杆等运动件质量的惯性作用，曲轴会发生自由扭转振动，这两种振动会产生一种共振。因此有些发动机在其扭转振幅最大的曲轴前端加装了扭转减振器，用橡胶、硅油、或者干摩擦的形式，吸收能量以衰减扭转振动。 但是，由于汽车传动系的共振取决于传动系中所有旋转圆盘的惯性矩，临界转速越低惯性矩越大，共振也越大。在离合器上设置扭转减振器存在两个方面的局限性∶一不能使发动机到变速器之间的固有频率降低到怠速转速以下，即不能避免在怠速转速时产生共振的可能；二是由于离合器从动盘中弹簧转角受到限制，弹簧刚度无法降低，减振效果比较差。为了解决这两个问题，更有效地达到隔振和减振的目的，双质量飞轮就应运而生了。 所谓双质量飞轮，就是将原来的一个飞轮分成两个部分，一部分保留在原来发动机一侧的位置上，起到原来飞轮的作用，用于起动和传递发动机的转动扭矩，这一部分称为初级质量。另一部分则放置在传动系变速器一侧，用于提高变速器的转动惯量，这一部分称为次级质量。两部分飞轮之间有一个环型的油腔，在腔内装有弹簧减振器，由弹簧减振器将两部分飞轮连接为一个整体。由于次级质量能在不增加飞轮的惯性矩的前提下提高传动系的惯性矩，令共振转速下降到怠速
含电动机电路的计算 一、知识点梳理 知识点一：电功的计算公式 W=UIt=Pt=I 2Rt=U 2t/R （对于纯电阻电路）。 知识点二：电功率的计算公式：P=W/t=UI=I 2R=U 2/R 。 知识点三：含电动机电路的计算公式：P P P =+输入热输出。 二、重难点突破 考点1. 电功 1．W=UIt=Pt ，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。 2．W =I 2Rt=U 2t/R （对于纯电阻电路）。 例1.图是某款电热水龙头的电路原理图。R 1、R 2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S 同 时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡之间的切换。当开关同时接触2、3触点 变式训练：下图是一种煲汤用的电热锅工作原理图，其中温控器的作用是每当水沸腾后能自动断电一段时间。电热锅的部分参数如下表所示。 （1）三脚插头上标着E 的导线和_______相连，插座上相应的导线和________相连。 （2）调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“_______ ”时为保温档。小明发现，当电热锅处于保温档正常工作时，不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾，原因可能是________________________ 。 （3）该电热锅处于高温档正常工作时，使4.5L 的水温度升高54℃需要42min ，那么电热锅的效率为多少？[c 水＝4.2×103J/（kg·℃）]
考点2. 电功率 1．P=W/t=UI，即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是电功率的普适公式，适用于所有的用电器。 2．导出式：P=I2R，P=U2/R。这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为内能的用电器。 例2.在某一温度下，两个电路元件甲和乙中的电流与电压的关系如下图所示。由图可知，元 变式训练：甲、乙两只灯泡，其I﹣U关系图象如图所示．现将甲、乙两灯串联在电路中，当甲灯两端的电压为2V时，乙灯消耗的功率是（） A．1.2W B．0.8W C．2W D．3W
曲轴飞轮组教案 一、教学内容分析 本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，掌握了发动机曲柄连杆机构的结构、作用和工作过程，学生能更加深刻理解发动机的工作原理和工作过程。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握曲轴飞轮组的组成、作用、工作过程； 2、掌握曲轴的结构和作用。 3、理解曲轴的支承方式。 过程与方法： 通过这节课的学习，同学们将了解曲轴飞轮组的组成和作用，曲轴的结构和作用，飞轮的主要作用。在讲解这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片或视频的展示，以加强学生对曲轴飞轮组知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在了解曲轴飞轮组和各部件过程中，树立学习信心，增强对本专业的热爱。 三、教学重难点 1、教学重点：曲轴飞轮组的组成、作用、工作过程； 曲轴的结构和作用； 飞轮的作用。 2、教学难点：曲轴的支承方式。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排： 1课时 六、教学过程： 曲轴飞轮组 复习旧课：回顾曲柄连杆机构的组成部分，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图： 1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾曲柄连杆机构的有关知识，将有利于学生对曲轴飞轮组成这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、曲轴飞轮组 1、观看曲轴飞轮组相关视频。 学生带着问题观看相关视频，问题如下： （1）、同学们从视频中看到了什么 （2）、曲轴飞轮组的作用和组成是什么 2、小组讨论： 引导学生通过观看视频回答问题。
初中电动机专题练习（含详细答案） 一．计算题（共26小题） 1．（2019?杭州一模）如图为某品牌运动果汁杯及其铭牌参数。运动果汁杯内置一个电动机，电动机通过金属杆带动刀片旋转，将水果打成果汁。此款运动果汁杯以额定功率工作时，一次打汁时间是48秒，充满电后可以打汁20次，20次后指示灯闪烁提示电量不足，需要充电。则： （1）电动机正常工作时，通过线圈的电流约为安。（保留1位小数，下同） （2）在打汁时，电动机线圈电阻为0.1欧，电动机输出的机械功率是多少？ （3）此款运动果汁杯，当电池容量低于%时需要充电（电池容量“5100mAh”是指当工作电流为5100毫安，能持续供电1小时）。 2．（2019?杭州）如图是一电动机提升物体的示意图，电源电压为120伏。电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培，（g取10牛/千克） （1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。 （2）求电动机线圈阻值。 （3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然被卡住，为什么这种情况 下电动机容易烧坏？ 3．（2018?富阳区模拟）如图是真空吸盘吊车吊运玻璃的示意图，起吊玻璃时先将吸盘压在玻璃上，然后启动抽气机将吸盘内的空气抽出，就可以利用大气压将玻璃吸起，然后启动电动机牵引滑轮组上的绳子就可以将吸盘和玻璃吊起，吊起后，水平横粱上的滑轨还可以将滑轮组水平移动将玻璃放到合适的位置。 已知吸盘重为60牛，每个滑轮重40牛，在某次吊装过程中，吊车用0.2米/秒的速度将一块重为400牛的玻璃吊高2米，然后又用时15秒水平移动了3米，不计抽气管和绳重，不计绳子、滑轮的摩擦，请根据信息回答下列问题： （1）吊车在整个起吊玻璃过程中对玻璃做了多少功？ （2）电动机需要对绳子提供多少牛的拉力？ （3）在吊车将玻璃吊高2米的过程中，电动机对绳子做功的功率为多大？ （4）该滑轮组的机械效率为多大？
软启动器原理、电机软起动器工作原理 软启动器（软起动器）工作原理 软启动器（软起动器）一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路，主电路图见图1。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。 1.什么是软起动器？它与变频器有什么区别？ 软起动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。 运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。 软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。 2.什么是电动机的软起动？有哪几种起动方式？ 运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式。 （1）斜坡升压软起动。这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。 （2）斜坡恒流软起动。这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增
电机选型计算书 PZY 电机（按特大型车设计即重量为2500吨） 一、提升电机 根据设计统计提升框架重量为：2200kg,则总提升重量为G=2500+2200=4700kg 。设计提升速度为5-5.5米/分钟，减速机效率为0.95。 则提升电机所需要的最小理论功率： P=386.444495 .0605.58.94700=??? 瓦。 设计钢丝绳绕法示意图： 如图所示F=1/2*G ，V2=2*V1 即力减半，速度增加一 倍，所以F=2350 kg 。 根据设计要求选择电机功率应P ＞4444.386瓦，因为所有车库专用电机厂家现有功率P ＞4444.386瓦电机最小型号 5.5KW ，所以就暂定电机功率P=5.5KW ，i=60。 钢丝绳卷筒直径已确定为260mm ，若使设备提升速度到 5.5m/min 即0.09167m/s ；
由公式： D πων= 可求知卷筒转速： r D 474.1326 .014.311=?==πνω 查电机厂家资料知：电机功率：P=5.5KW 速比： i=60电机输出轴转速为ω=25r ，扭矩为M=199.21/kg ·m ，输出轴径d=φ60mm 。 则选择主动链轮为16A 双排 z=17，机械传动比为： 25474.13i 1' ==z z 54.31474 .131725z 1=?= 取从动轮16A 双排z=33； 1）.速度校核： 所选电机出力轴转速为ω=25r ，机械减速比为33/17，得提升卷筒转速： r 88.1233 17251=?=ω 综上可知：提升钢索自由端线速度： min)/(52.1026.088.1214.3m D =??==πων 则提升设备速度为：v=10.52/2=5.26m/min 。 2）.转矩校核： 设备作用到钢索卷筒上的力为：G/2=2350kg 。
东光集团大华机械制造有限公司介绍 吉林大华机械制造有限公司（以下简称大华公司）成立于1965年，现为吉林东光集团有限公司的控股子公司。东光集团现为中国兵器工业集团成员企业，下设七个分子公司，总部位于吉林省长春市高新技术产业开发区，主要研制、生产光学产品和车桥、离合器、制动器、飞轮及齿圈、车灯、车镜、液压缸、悬架、翻转机构等汽车部件产品及专业车产品。2010年，产品销售收入40亿元、利润1.5亿元。企业为国内外近百家企业配套光学及汽车产品。 大华公司占地面积146,773平方米，拥有员工900余人，注册资本4,468万元，其中吉林东光集团有限公司持有股份91.84%，公司经营层持有股份8.16%，公司位于长春市高新技术开发区超然路2555号。主要产品为飞轮齿圈总成、齿圈。 大华公司拥有各种生产和检测设备1050台套，具有先进的飞轮总成、齿圈加工生产线，飞轮齿圈总成、齿圈占销售收入95% ，曲轴减震器和鼓式制动器占销售收入的5%。该公司2009年销售收入为28600万元，2010年销售收入41000万元，2011年预计销售收入56000万元。 该公司2009年生产齿圈500万件，飞轮齿圈总成330万套，2010年生产齿圈600万件，飞轮齿圈总成450万套，2011年预计生产齿圈700万件，飞轮齿圈总成550万套。 该公司生产齿圈种类为340种，外径为218mm-740mm,飞轮总成230种，外径为220mm-650mm,挠性飞轮总成外径225mm-440mm。
该公司产品已通过ISO 9001、ISO 14001、TS16949、VDA 6.1、QS 9000 ISO、OHSAS18000质量体系认证。目前为一汽大众优秀供应商、沈阳三菱优秀供应商、保定长城优秀供应商、江准汽车优秀供应商、奇瑞汽车核心供应商、上海大众动力总成优秀质量供应商、美国康明斯优秀供应商、通用汽车优秀供应商。