起重电磁铁的设计.docx

1、起重电磁铁的设计摘 要电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。本课程设计主要讨论了直流盘式起重电磁铁机构的计算方法，特性以及它们的简单设计方法。以电磁感应理论为核心根据直流电磁铁的起重特点，通过经验设计确定线圈的磁感应强度等参数，然后通过经验参数计算出电磁铁线圈的内径并确定线圈的高度，从而使吸力达到设计符合的要求。电磁铁的线径以及线圈的高度参数是计算的重点并加以进一步讨论。关键字：电磁铁 起重 直流1 概述 3 1.1 直流盘式起重电磁铁 4 1.2 直流盘式起重电磁铁的特点 42起重电磁铁原理 4 2.1 电磁感应原理 4 2.2 磁化曲线 4 2.3 电磁铁材料 4 2.4

2、电磁铁的吸合 53 直流盘式起重电磁铁图 64 起重电磁铁的设计 74.1 电磁铁的设计参数 8 4.2 起重电磁铁的计算 8 6 结论 107参考文献 12一. 概述1.1直流盘式起重电磁铁 起重电磁铁，顾名思义，就是在工业领域应用的，作为用于冶金、矿山、机械、交通运输等行业吊运钢铁等导磁性材料或用作电磁机械手，夹持钢铁等导磁性材料。电源通过控制部分给电磁铁输入直流电,电磁铁产生强大磁场并对铁磁性物质产生吸力,把电能转换为机械能,从而达到搬运各种铁磁性物料的目的。1.2直流盘式起重电磁铁的特点 1、采用全密封结构，防潮性能好。 2、经计算机优化设计，结构合理、自重轻、吸力大、能耗低。 3、励

3、磁线圈经特殊工艺处理，提高了线圈的电器和机械性能，绝缘材料热等级达到C级，使用寿命长。 4、普通型电磁铁的额定通电持续率由过去的50%提高到60%，提高了电磁铁的使用效率。 5、超高温型电磁铁采用独特隔热方式，其中被吸物温度有过去的600提高700，扩大了电磁铁的适用范围。 6、安装、运行、维护简便。二. 起重电磁铁原理2.1电磁感应原理当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。为了使电磁铁的磁性更强，通常将铁芯制成蹄形。但要注意蹄形铁芯上线圈的绕向相反，一边顺时针，另一边必须逆时针。如果绕向相

4、同，两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消，使铁芯不显磁性。另外，电磁铁的铁芯用软铁制做，而不能用钢制做。否则钢一旦被磁化后，将长期保持磁性而不能退磁，则其磁性的强弱就不能用电流的大小来控制，而失去起重电磁铁应有的优点。2.2磁化曲线磁导体的磁导率不是常数，而是H值的非线性函数，,故磁导体的磁化曲线时非线性的，函数图如下图所示： 图2-1 磁化曲线 2.3电磁铁材料内部带有铁芯的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁。通常制成条形或蹄形。铁芯要用容易磁化，又容易消失磁性的软铁或硅钢来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后就随之消失。软磁材料：软磁材料矫顽力小，磁导率高，剩磁也不

5、大，所以磁滞现象不明显，常用的有：电工纯铁，硅钢，高磁导率合金，高频软磁材料和非晶态软磁合金等2.4电磁铁的吸合要保证电磁铁可靠动作，在整个工作行程内，吸力均大于反力。一般电磁铁均选择衔铁释放位置为设计点,在该点应保证吸力可以克服反力而使衔铁动作。图2-2吸力反力特性曲线有时需根据电磁铁的动作时间来确定电磁铁的类型，对于快速执行要求可达到34ms，如极化继电器。对于慢速要求的可达300500ms。为了获得慢速要求，可采用带短路环的拍合式和吸入式。三. 直流盘式起重电磁铁图3.1直流盘式起重电磁铁装置图图3-1直流盘式起重电磁铁装置图3.2磁路图 图3-2 磁路图四. 起重电磁铁的设计4.1起重

6、电磁铁的设计参数 用途：专供起重生铁锭和中等尺寸废钢之用 型式：园盘式 被吸物温度：常温 通电持续率：50 环境温度： To= -5 +40 线圈额定电压：Ue =220V（直流） 最大额定电压： Umax =1.05Ue 允许温升：（H级绝缘）T = 160 起重能力和某些限定数据： 电磁铁外半径 R：0.65m 自重：3000kg 功率参考值：11.1KW 起重能力：生磁体或废钢 1100kg 铸铁铁屑 600kg 计算用等效衔铁厚度 0.08m4.2起重电磁铁的计算（一）、电磁铁的原始数据1、初始吸力QH =1100（公斤）3、容许温升160（） 4、工作制：长期工作制=1；短时工作制1

7、；重复短时工作制1。重复短时工作制还应给出接通时间或循环时间。采取长期工作制。5、电磁铁的工作电压。（二）、初算根据磁通最优密度曲线查表，磁感应强度B=3000根据电磁吸力公式QH=（公斤） （1） 由（1）式得R1=55（cm）（三）、初算线圈的总磁动势方程表5-1内外磁极中心距与工作气隙的关系 内外磁极中心距(cm)等值工作气息(cm)铸铁块或中等尺寸废钢小块碎铁或铁屑701002025254050701520253550以下10151525 取0.35 F=kct =2857 kct=1.21.55试验表明，导磁体内磁动势占电磁铁总磁动势的1025%，非工作气隙中的磁动势占总磁动势的51

8、0%，则材料选择最经济。取磁导体中的磁势降为气隙磁势的18%,非工作气隙中的磁势降为气隙中磁势的10%,则式中KCT=1.28 0.78=1-(10%+18%)（三）、确定线圈长度和高度LK=8.2cm式中：漆包线的电阻率=2.410-2cm2/m 漆包线90时电阻率 散热系数 K=1.1610-3W/cm2 fK-填充系数取0.48表4-1 fK填充系数漆包线直径（mm）手动绕线自动绕线0.10.440.380.150.4950.20.5350.480.30.540.40.57对于比值=0.82（线圈子的长高比，也叫窗口尺寸），如果吸力增大或行程减小，可减小此值。线圈高度H=R2-R1=65

9、-55=10(cm)确定漆包线的直径 d=0.42(mm)结论本课程设计通过运用直流盘式起重电磁铁的概念及特点，通过电磁感应原理，将铁芯材料磁化将电磁能转化为机械能。根据实际设计参数设计线圈的内径，高度和线径以达到实际需要。通过改变线圈的长高比可以适应行程的变化。参考文献1 夏天伟，丁明道电器学北京：机械工程出版社，19992 杨儒贵电磁场与电磁波北京：高等教育出版社，20033 王宝龄电磁电器设计手册北京：国防工业出版社，19894 张冠生电器理论基础北京：机械工业出版社，20025 方大千高低压电器速查速算手册北京：中国水利水电出版社，20046 张节容高压断路器原理和应用北京：清华大学出版社，20027 熊泰昌真空开关电器北京：中国水利水电出版社，2002