龙门式汽车自动清洗机电气系统设计

1.汽车自动清洗机控制方案分析

汽车自动清洗机主要包括机架行走机构、侧刷刷洗机构、顶刷刷洗机构、风干系统、清水管路系统和清洗剂管路系统。

龙门架（机架）通过两台交流异步电动机作为驱动源。通过控制行走电机的正转、反转。使机架前进或后退。同时，为保证汽车清洗机在轨道上运行的安全性、有效性，在轨道两端特设立两个行程开关，即一个汽车前端感测开关和汽车后端感测开关，以控制机架行走的范围。

侧刷刷洗机构，刷子转动由两台交流异步电动机作为驱动源，通过控制两台电机的启动与停止，来控制刷子的转动。

顶刷刷洗结构，刷子转动由一台交流异步电动机作为驱动源，不需要进行正反转控制。它也是通过控制电机的起停来控制刷子的转动。

风干系统由一台风机和相应管路组成。它的通断可通过控制电机的启动与停止来实现。

清水管路系统主要由一台水泵以及相应的管路组成，水泵的运转通过控制电机的起停来完成。

清洗剂管路系统与清水管路系统相似，也是由一台水泵和相应的清洗剂管路构成，清洗剂管路工作也是通过控制电机的启动与停止来实现。

2.汽车自动清洗机的控制系统的电路设计

顶刷、侧刷的转动、汽车清洗机的供水、风干系统的风机等均采用电力驱动的方式。汽车自动清洗机供电电源为三相380V交流电，一共需要8台异步交流电动机。两台行走电机分别由KM1、KM2和KM3、KM4控制器正反转从而实现机架的前进、后退。顶刷电机由KM5控制启动与停止。两台侧刷电机由KM6、KM7控制其启动与停止。清水水泵电机由KM8控制启动和停止。清洗剂泵由KM9控制启动和停止。风干电机由KM10控制启动和停止。同时为进行过载保护，在每个电机线路中加装一个热保护器。并在母线上加装一个熔断器。其主电路图如图1所示。

3. 汽车自动清洗机控制系统中电动机的选择

通过对汽车自动清洗机主要机构的运行过程分析可以确定，机架的行走，顶刷、侧刷的转动、汽车清洗机的供水、风干系统的风机等采用电力驱动的方式

电动机的选择包括电动机的功率、种类、电压、转速和结构形式选择等[12]。

1）电动机功率的选择

电动机的功率反映了它的负载能力，对电动机的选择首先是对电动机功率的选择。如果选择的电动机功率过小，则不能是机械设备在正常工作状态下运行，无法完成相应的生产任务，电动机在过载条件下运行，会造成电动机损坏或其他机械故障。如果选择的电动机功率过大，则设备投资费用增加，电动机运行效率下降。

电动机的功率选择选择应根据以下原则进行：

（1）允许温升保证电动机在运行时的实际最高温度θmax不高于电动机绝缘材料所允许的的最高温度θa，即

（3.1）

（2）过载能力电动机热惯性大，在短期内承受高于额定功率的负载时所达到的温度不会高于电动机绝缘材料所允许的最高温度，有一定的过载能力.但是电动机的最大转矩Tmax（对于异步电动机）或最大电流Imax（对于直流电动机）必须大于运行过程中可能出现的最大负载转矩TLmax和最大负载电流ILmax，即

（对于异步电动机） （3.2）

（对于直流电动机） （3.3）

式中：λm、λi为电动机过载能力系数。

（3）启动能力 为了保证电动机能够可靠启动，必须使

式中：λst为电动机启动能力系数；Tst为电动机的起动转矩。

根据负载图按发热理论进行计算来选择电动机的方法，理论依据可靠，但计算过程复杂。而且只是在一些假设的条件下得到的；此外，对于大多数的生产机械来说，找出具有代表性的典型负载图有困难，因此得到的结果差异往往较大。因而，在电动机的功率选择中常用：统计法和类比法。

2）电动机类型的选择

满足生产机械对拖动系统启动、调速、制动、正反转、负载等要求，是电动机类型选择的基本原则。

（1）对于不要求调速、对启动性能无过高要求的生产机械，应当优先选择一般的鼠笼式异步电动机（如YL、JS、Y系列等）。若要求启动转矩较大，则可选用高启动转矩的鼠笼式异步电动机。

（2）对于要求经常启动和制动，且负载转矩较大，还有一定调速要求的生产机械，应考虑选用线绕式异步电动机（如YR、YZR系列等）。

（3）对于需要几种速度，而不要求无极调速的生产机械，可选用YD等系列多速异步电动机。

（4）对于需要恒转速运行的生产机械，且需要补偿电网功率因素的场合，应优先考虑选用TD等系列的同步电动机。

（5）对于需要大范围无极调速，且要求经常启动、制动、正反转的生产机械，则可以选用带调速装置的直流电动机或鼠笼式异步电动机、同步电动机。

3）电动机额定电压的选择

电动机额定电压与供电电压一致是电动机额定电压选择的基本原则，交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。

4）电动机额定转速的选择

对于额定功率相同的电动机，额定转速越高，电动机尺寸、质量和成本越小，因此选用高速电动机较为经济。因此，在确定电动机额定转速时应全面考虑各方面的因素，综合分析做出选择。

5）电动机的结构形式选择

根据电动机安装位置的不同，其结构形式可分为卧式（轴是水平的）和立式（轴是竖直的）等种类。根据电动机与工作机构的连接方便和结构紧凑为原则来选择电动机的结构形式。根据电动机工作所适应的环境条件不同，电动机结构还可以分为开启式、防护式、封闭式和防爆式四种。

依据以上的原则，本设计系统共需要8台电动机。其中机架（龙门架）行走电动机2台，顶刷旋转电动机1台，侧刷旋转电动机2台，风干系统电动机1台，主水泵电动机1台，潜水泵电动机1台。根据上述的电动机选择原则，风机、主水泵和潜水泵所使用的电动机均为Y系列三相异步电动机。而根据工况的实际情况，本设计的其他电机也均采用交流异步电动机。汽车自动清洗机的电动机功率，一般情况下无法精确计算，因此我们采用类比法，通过参考其他汽车清洗机的情况。本系统确定选用额定电压为380V。顶刷电机功率为0.55KW，侧刷电机功率为0.55KW，机架行走电机为0.37KW，风机电动机功率为4KW，主水泵电机与潜水泵电机功率均为3KW。综合考虑汽车清洗机的实际情况，本设计所选定电动机的额定转速均为1500r/min。