《电气及机械安全》课程设计——砂轮机配电及防护系统设计.doc

《电气与机械安全》课程设计

《电气及机械安全》
课程设计

砂轮机配电及防护系统设计

学 校： 安徽建筑大学
学 院： 土木工程学院
专 业：11安全工程2班
姓 名： 孙 皓
学 号： 11201040222
指导老师： 夏 云 春
完成时间： 2013年12月

目 录
一、设计目的…………………………………………………2
二、设计题目…………………………………………………2
三、设计工况参考参数……………………………………2
四、设计内容…………………………………………………2
4.1砂轮机的机器构造……………………………………2
4.2砂轮机的特点…………………………………………2
4.3配电系统分析…………………………………………3
4.4防护系统分析…………………………………………6
4.5砂轮机的日常维护……………………………………8
五、计算内容…………………………………………………9
六、总结…………………………………………………………10
6.1设备材料清单……………………………………………10
6.2设计总结…………………………………………………10
七、参考文献…………………………………………………11
八、附录…………………………………………………………12

一、设计目的
电气及机械安全课程设计，是配合《电气及机械安全》课程学习的实质性质的教学内容，是一个重要的实践性教学环节。课程设计的要求高于平时的作业，是对整个课程及相关知识的一个综合运用。设计要求学生自己确定设计方案、查取相关资料、进行过程计算，并要对自己的选择做出论证和校核，经过分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计，最终掌握建筑电气消防工程的设计原理和方法。具体应达到以下目的：
1、通过课程设计加深对本课程基本知识的理解，提高综合利用本课程知识的能力；
2、掌握本课程工程设计的主要内容、步骤和方法；
3、提高消防设计能力；
4、学会应用有关国标、规范等设计资料，进行设计计算的能力；
5、提高独立分析问题，解决问题的能力，逐步增强对实际工程的认识和理解。
二、设计题目
砂轮机配电及防护系统设计
三、设计工况参考参数
台式砂轮机1台，布置于面积为20m2 的室内，砂轮机的电机功率为0.5kW。
四、设计内容
4.1砂轮机的机器构造
砂轮机是用来磨各种刀具和工具的常用设备。其主要是由基座、砂轮、电动机或其他动力源、托架、防护罩和给水器等部分所组成，砂轮设置于基座的顶面，基座内部具有供容纳动力源的空间，动力源将动力传动至减速器，减速器具有一穿出基座顶面的传动轴供固接砂轮，基座对应砂轮的底部位置具有一凹陷的集水区，集水区向外延伸一流道，给水器是设于砂轮一侧上方，给水器内具有一盛装水液的空间，且给水器对应砂轮的一侧具有一出水口。
4.2砂轮机的特点
砂轮机的整体传动机构十分精简完善，这使得研磨的过程更方便顺畅并且能够提高砂轮机的研磨效能。砂轮机除了具有磨削机床的某些共性要求外,还具有转速高、结构简单、适用面广、一般为手工操作等特点.砂轮机在制作刀具中使用频繁,一般无固定人员操作,有的维护保养较差,磨削操作中未遵守安全操作规程而造成的伤害事故也占有相当的比例。砂轮机的砂轮较脆，而其转速也很高，使用时需要严格遵守安全操作规程。在工程设计中，砂轮机的这些特点将成为砂轮机在房间的位置、配电系统以及防护系统设计的主要依据。
4.3配电系统分析
4.3.1配电箱
配电箱是按电气接线要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电箱。正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路。故障或不正常运行时借助保护电器切断电路或报警。借测量仪表可显示运行中的各种参数，还可对某些电气参数进行调整，对偏离正常工作状态进行提示或发出信号。本设计中砂轮机为大型电气设备，应采用高于地面1.8米封闭式垂直安装的动力配电控制箱。以下是配电盒详情:
品牌
赛普（saip）
型号
HT-12WAYS
名称
新梅兰箱
颜色
计算机灰
暗装尺寸
300*260*140mm
壳体防护等级
IP65
产品认证
CE
材质
ABS面板
所需数量
1个
市场价格
50元/个
总价
50元
4.3.2砂轮机
根据课程设计提纲中设计工况参考参数的要求，查阅相关产品目录后选择以下规格的砂轮机：
品牌
西湖（SEWO）
型号
M3220
名称
三相台式砂轮机
颜色
绿
砂轮尺寸（单位：mm）
200*20*32
相数
3
额定电压（单位V）
380
额定转速（r/min）
2850
输出功率
0.5kw
市场价格
430元/台
总价
430元
以下是砂轮选型：
品牌
琨轮（KunLun）
类型
平面磨砂轮
型号
px
材质
绿碳化硅
工艺
烧结
粒度
24~120
结合剂
陶瓷砂轮
适用范围
磨橡胶、钨钢等
工作线速度
35m/s
规格
200*25*32
硬度
L
市场价格
28元/片
所需数量
2片
总价
56元

4.3.3导线
由已知条件可得：P砂=0.5kW；U=380V；
由P=UI得通过砂轮机的电流：
I=P/U=1.31A
由此进行导线选取：（后文有详细计算判断过程）
品牌
通宝
导线类型
软护套铜芯线
型号
BV
横截面大小
2.5（mm2）
生产厂家
东莞市广美五金电器有限公司
执行标准
GB/T 5023.3-2008
市场价格
150元/100m
所需长度
100m
总价
150元
4.3.4插座
考虑到厂房电压为380V，进行如下插座选择
品牌
西门子（Siemens）
类型
二三极电源插座
型号
远景86型5UB0 106-1CC1
颜色
雅白
额定电流
10A
市场价格
10元/个
所需数量
1个
总价
10元
4.3.5厂房内配电系统的平面布置
4.3.5.1砂轮机的位置
由于砂轮机单独在6m*3.3m（使用面积）的室内，所以可以将砂轮机放在房间的西北角，离北墙距离为0.5m，离西墙距离为0.5m；且砂轮机的开口方向应尽可能朝向无窗的北墙以减少操作人员收到伤害的可能性。
4.3.5.2插座的位置
电源插座位于房间北墙，距西墙0.4m，距地面0.4m高。
4.3.5.3配电系统布置平面图
见附图
4.4防护系统分析
4.4.1砂轮机的主要危险
4.4.1.1 机械危险
　　1、锐边、尖角和突出部分等对人体的伤害。
　　2、砂轮碎片飞出。如磨削工件嵌入工件托架与砂轮之间而引起砂轮碎 片飞出，而造成对人体的伤害。
　　3、高速旋转的主轴、卡盘、砂轮等造成的危险。
4.4.1.2电气危险
　　1、电动机、电器因损坏而造成的触电危险。
　　2、突然断电后意外起动的危险。
　　3、砂轮机过热而造成的危险。
4.4.1.3 噪声的危险
　　由噪声产生对人体的伤害。
4.4.1.4 粉尘或飞溅物的危险
　　磨削时，飞出的砂粒、火花、磨屑物、粉尘等造成对人体的伤害。
4.4.1.5操作不当的危险
使用者不按操作规程操作造成的危险。
4.4.2砂轮防护罩的安全防护要求
4.4.2.1砂轮机防护罩要有足够的强度(一般钢板厚度为1.5～3)和有效的遮盖面，防护罩开口角度应不大于90°，而在砂轮安装轴水平面上方的开口角度应不大于65°(见图1)。半径R应不小于规定的砂轮卡盘半径。如果需要使用砂轮安装轴水平面以下砂轮部分加工时，防护罩开口角度可以增大到125°，而在砂轮安装轴水平面的上方，防护罩开口角度仍应不大于65°。
4.4.2.2防护罩的圆周防护部分应能调节，或配有可调护板。当砂轮磨损时，砂轮的圆周表面与防护罩可调护板之间的距离(或是与防护罩开口的上端边缘之间的距离)一般应可调整至1.6 mm以下。
4.4.2.3砂轮卡盘外侧面与砂轮防护罩开口边缘之间的间距一般应不大于15 mm。
4.4.2.4砂轮防护罩的材料应选用抗拉强度为375～460N/mm2的Q235或强度相当的压延钢板制造。也可采用与本条安全防护性能相当的其他形式和材料的砂轮防护罩。防护罩端部弯边应不小于防护罩板厚。
4.4.2.5可调护板应选用抗拉强度为375～460N/mm2的Q 235或强度相当的压延钢板制造。此时，板厚不应小于防护罩板厚，但台式砂轮机和落地砂轮机的板厚最小不得小于3 mm。紧固可调护板的螺钉不应少于2个，螺钉直径不小于可调护板厚度的1.6倍(最小不小于M5)；若采用导向式或铰链式可调护板时，其安装螺钉允许减少1个。
4.4.2.6台式和立式砂轮机的防护罩一般应备有吸尘口。
除此之外，为完善砂轮机防护系统，砂轮机不仅应当有防护罩，更应当为之配置护目镜，护目镜主要安装在砂轮机的上方，操作工可以根据自已的要求，上下搬动，调整位置，有机玻璃防护罩能够严防砂轮机工作时产生的灰尘及切屑、硬沙粒等进入眼部，挡住一部份磨墟物。
砂轮机防护罩详情如下：
品牌
西湖（SEWO）
型号
砂轮机护罩
规格
200mm砂轮护罩
材质
钢
加工定制
否
所需数量
1套（两个）
市场价格
80元/套
总价
80元
砂轮机护目镜的详情如下：
品牌
西湖（SEWO）
型号
护目镜
规格
有机玻璃护目镜
材质
有机玻璃
加工定制
否
所需数量
1套（两个）
市场价格
15元/套
总价
15元
4.4.3砂轮机安全操作规程  
1、安装前应检查砂轮片是否有裂纹，若肉眼不易辨别，可用坚固的线把砂轮吊起，再用一根木头轻轻敲击、静听其声。（金属声则优、哑声则劣）。  
2、砂轮机必须有牢固合适的砂轮罩，否则不得使用。  
3、安装砂轮时，螺母不得过松、过紧，在使用前应检查螺母是否松动。  
4、砂轮安装好后，一定要空转试验2～3分钟，看其运转是否平衡，保护装置是否妥善可靠，在测试运转时，应安排两名工作人员，其中一人站在砂轮侧面开动砂轮，如有异常，由另一人在配电柜处立即切断电源。以防发生事故。 
5、使用砂轮机时，必须戴防护眼镜。  
6、开动砂轮时必须40～60秒钟转速稳定后方可磨削，磨削刀具时应站在砂轮的侧面，不可正对砂轮，以防砂轮片破碎飞出伤人。
7、严禁两人同时使用一片砂轮。  
8、砂轮只准磨钢、铁等黑色金属，不准打磨有色金属或非金属.
9、工件时，应使工件缓慢接近砂轮，不准用力过猛或冲击，更不得用身体顶着工件在砂轮下面或侧面打磨。
10、磨小工件时，不应直接用手持工件打磨，应选用合适的夹具夹稳工件进行操作。不允许在砂轮机上磨削较大较长的物体，防止震碎砂轮飞出伤人。
11、不得单手持工件进行磨削，防止脱落在防护罩内卡破砂轮。
12、刃磨时，刀具应略高于砂轮中心位置。不得用力过猛，以防滑脱伤手。  
13、砂轮机未经许可，不许乱用。 
14、磨削完毕，应及时关闭电源，不要让砂轮机空转，同时要经常清除防护罩内积尘。
4.5砂轮机的日常维护
1、落地式砂轮机不耐化学腐蚀，并不得暴露在户外使用。 
2、砂轮机在使用前必须用500伏以上的兆欧表测量其绝缘电阻，其值不小于0.5兆欧。
3、砂轮机在使用前应详细检查其零件，是否由于运输而受到损伤或有裂纹，紧固件是否有松动现象，如有应加以修复和旋紧。特别注意砂轮有无裂纹，可用木槌轻敲，发出清脆声音方可使用。
4、砂轮机在使用前，应先用手转动轴伸，观察转动是否灵活轻快，细听有无碰擦声。
5、砂轮机及风机旋转方向应与旋转方向指标一致。
6、砂轮机在操作时，不准将工作物与砂轮碰撞，必须逐渐施加压力，使砂轮不受冲击力，避免砂轮爆炸，发生意外事故。
7、砂轮机防护罩除更换砂轮及维修拆除外，平时严禁拆除以保安全。
8、使用中砂轮机二块砂轮磨损其径之差最大不超过20%。
9、更换新砂轮，安装时应使砂轮平衡,砂轮与接盘间软垫装置要妥贴，螺帽不应拧得过紧，以防砂轮碎裂。最后必须将防护罩盖好。
10、轴承中的润滑脂，一般每隔半年更换一次。
11、砂轮机在库存期间，不应受潮、受冻，以免绝缘表面开裂影响砂轮机的正常使用。
五、计算内容
有公式：ΔV%=PL/CS
其中ΔV%为允许电压损失，一般取1—5之间；P为负载的功率；L为线路的长度；C为电压损失计算常数；S为导线的横截面积；
又有 C=V2/(P*100)
V为电压；P为负载的功率；C为电压损失计算常数（见下表）；
电压损失计算常数C一般取值表
线路电压
线路类别
常数C（铜线）
常数C（铝线）
AC220/380V
三相四线制
76.5
46.2
AC220/380V
两相三线
34.0
20.5
AC220V
单相
12.8
7.74
DC110V
直流
3.21
1.94
M=PcL（Pc为线路末端功率；L为线路总长）；
Pc=Pakn（Pc为有功功率；kn为有功功率系数；Pa为额定功率）；
S=PC/cosФ（Ф为相位角；SC为视在功率；PC为有功功率）；
Q=PCtanФ（Qc为无功功率）；
Ic=Sc/(√3Vn)（Vn为额定电压）；
由上面公式得：I=1.31A，再根据市场所售导线规格，选取S=2.5mm2。
六、 总结
6.1设备材料清单

砂轮机
砂轮
配电盒
导线
插座
防护罩
护目镜
品牌
西湖
琨轮
赛普
通宝
西门子
西湖
西湖
型号
M3220
px
HT-12WAYS
BV
远景86型
200mm砂轮护罩
护目镜
名称
三相台式砂轮机
平面磨砂轮
新梅兰箱
软护套铜芯线
二三极电源插座
砂轮护罩
有机玻璃护目镜
颜色
绿

计算机灰

雅白
绿
透明
材质

绿碳化硅
ABS面板
铜芯
塑料
钢
有机玻璃
数量
1台
2个
1个
100m
1个
2个
2个
单价
430元/台
28元/片
50元/个
150元/100m
10元/个
80元/套（两个）
15元/套（两个）
总价
430元
56元
50元
150元
10元
80元
15元
6.2设计总结
这是我们第一次进行课程设计，刚上手的确感到有些困难，尤其是面对平时不经常使用的AutoCAD软件，需要花费不少精力。在针对一些问题询问了老师并与同学进行交流之后，设计过程变得不太难了。之后在更多地查阅图书馆以及网络上的资料之后，也渐渐对设计有了大致的想法，不那么手足无措了。
这一次课程设计让我切实认清自己在大学学习中存在的不足，很多课程的知识都没有真正掌握，在进行一些设计的时候无法得心应手，经常是磕磕绊绊。而在网络上找寻设计所需设备、材料的时候，往往会由于粗心大意没有将所需要的产品信息记录清楚，这一点的确需要改进，在做设计或者其他事情的时候需要更耐心一点。争取能把专业知识学好，毕业后能利用好自己所学到的专业知识，最终能立足于社会。
七、参考文献
【1】李 悦、杨海宽，《电气安全工程》，化学工业出版社，2004年5月
【2】王金华、郭兴铭，《机械安全技术》，化学工业出版社，2002年12月
【3】李宏毅 《建筑电气设计及应用》，科学出版社，2001年2月
【6】魏金城 《建筑电气》，重庆大学出版社，2001年6月
【7】王晓东 电气照明技术，机械工业出版社，2004年1月
【8】黄纯华 工厂供电，天津大学出版社，2001年6月

八、附录
8.1配电系统布置平面图

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