龙门刨床电机的选择分解.docx

1、龙门刨床电机的选择分解设计任务书引言设计说明书、直流电机 二、给定数据 三、预选电机 四、作电动机负载图 五、温开校验 六、机械特性绘制 七、参考文献 八、心得体会设计任务书 龙门刨床电动机的选择龙门刨床的工作循环为：正向起动、正向切削、正向制动、反向起动、快速返回和反向制动六个阶段。设启动加速度为 0.5米/秒 2；起、制动时间相同；切削速度为 27 米 /分；切削时间为 22 秒；切削 力为1300kg;工件重为3.4吨；工作台重为3吨；齿条齿距为20毫 米；返回速度为正向切削速度的 1.2倍；传动效率为 74%；工作台与桌面的摩擦系数为 0.1。课题设计要求： 预选电动机 设计传动装置，

2、作出传动机构图 求出系统折算到电动机轴上的力矩和转动惯量 作电动机的负载图 校验电动机 写出设计说明书设计说明书直流电机1.直流电机简介电机是利用电磁作用原理进行能量转换的机械装置。 直流电机能将直 流电能转换为机械能， 或将机械能转换为直流电能。 将直流电能转换 为机械能的叫做直流电动机， 将机械能转换为直流电能的叫做直流发 电机。直流电动机的主要优点是启动性能和调速性能好， 过载能力大。因此， 应用于对启动和调速性能要求较高的生产机械。直流发电机主要用作直流电源，攻击直流电动机、电解、电镀等所需 的直流电能。直流电机的主要缺点是结构复杂，使用有色金属多，生产工艺复杂， 价格昂贵，运行可靠性

3、差。2.直流电动机的基本工作原理驾驭直流电动机的直流电源， 借助于换向器和电刷的作用， 使直流电 动机电枢线圈中流过的电流， 方向是交变的， 从而使电枢产生的电磁 转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。3.直流电机的结构直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。 直流电机运行时静止 不动的部分称为定子， 定子的主要作用是产生磁场。 运转时转动的部 分称为转子， 其主要作用是产生电磁转居和感应电动势， 是直流电动 机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢。4.直流电机的额定值功率。额定电压UN( V ) ：电机电枢绕组能够安全工作的最大外加电压或IN (A):电机按照规定的工作

4、方式运行时，电枢绕组允许流过的最大电流。0额定转速nN (r/min ):电机在额定电压、额定电流和输出额定功率的情况下运行时，电机的旋转速度。直流电机运行时， 如果各个物理量均为额定值， 就成电机工作在额定运行状态，亦称为满载运行。在额定运行状态下，电机利用充分，运行可靠，并具有良好的性能。如果电机的电流小于额定电流，称为欠载运行；电机的电流大于额定电流，称为过在运行。过分欠载运行，电机利用不充分，效率低；过载运行，已引起电机过热损坏。根据负载选择电机时，最好使电机接近于满载运行给定数据工作周期(图 1)数据切削速度Vmax=27米/分切削时间t切=22秒O切削力 F 切=1300kg*10

5、=13000N0工件重ma=3.4吨工作台重mT=3吨起动加速度a起=0.5米/秒2传动效率n =74%8齿条齿距 20毫米摩擦系数a =0.110返回速度 V 返=32.4米/分11起、制动时间相同12正向空走时间t正=0.5秒13起、制动加速度相同预选电机计算折算到电机轴上的静负载图正向起动 起动时间（27米/分=0.45 米/秒）t1=Vmax/a 起=0.45/0.5=0.9秒 摩擦力f1=(mT+ma) x 103X 9.8 卩=(3+3.4) x 1000X 9.8X 0.1=6272N3 加速度 由 F1-f1=(mT+ma)a 起得 F1=(3000+3400) x 0.5+6

6、272=9472N4功率P仁FlVmax/ n =9472x 0.45/74%=5760W5 距离S1=0.5a起 t12=0.5X 0.5X 0.92=0.2025m正向空走 起动时间t2=0.5秒 2 摩擦力 f2=f1=6272N3功率 P2= f2Vmax/n =6272x0.45/74%=3814.05W4 距离 S2=Vmaxt2=0.45x 0.5=0.225m正向切削 1 时间 t3=t 切=22 秒 2 速度 V3=Vmax=0.45 米/秒 切削力F3=F切= 13000N4摩擦力 f3=f1=6272NP3=(F3+f3)Vmax/ n =(13000+6272)x 0.

7、45/74%=11719.46W距离 S3=Vmaxt3=0.45X 22=9.9m正向空走 1 时间 t4=0.5 秒 2 摩擦力 f4=f1=6272N3功率 P4=P2=3814.05W距离 S4=Vmaxt4=0.45X 0.5=0.225m正向制动 减速度a制=a起=0.5米/秒 22 摩擦力 f5=f1=6272N3 制动力 由 F5+f5=(mT+ma)a 制得 F5=(3000+3400)x 0.5-6272=-3072N4时间 t5=t1=0.9 秒 5 距离S5=Vmaxt5 0.5a制 t52=0.45x 0.9- 0.5X 0.5X 0.92 =0.2025m6功率 P

8、5=F5Vmaxn =3072x0.45x74%=1022.98W反向起动 速度 V 返=1.2Vmax=1.2 x 0.45=0.54米/秒2时间 t6=t1=0.9 秒 加速度 a返二V 返/t6=0.54/0.9=0.6 米/秒 2由 F6=(mT+ma)a 返+f1 得 F6=(3000+3400)x 0.6+6272=10112N 功率 P6=F6V 返/ n =10112X 0.54/74%=7379W距离 S6=0.5a返 t62=0.5X 0.6X 0.92=0.243m反向空走及反向制动 1 正向距离S=E Si =S1+S2+S3+S4+S5=0.2025+0.225+9.

9、9+0.225+0.2025 =10.755m2 反向制动时间 t8=t6=0.9 秒 反向制动减速度a减=a制=0.5米/秒 24反向制动距离S8=V 返 t8 0.5a减 t82=0.54X 0.9-0.5X 0.5X 0.92=0.2835m5 反向空走距离S7=SS6S8=10.7550.2430.2835=10.2285m6 反向空走时间t7=S7/V 返=10.2285/0.54=18.94秒 7 反向制动力F8=(mT+ma)a 减=(3000+3400) x 0.5= 3200N8 反向制动功率P8=F8V 返 n =3200x 0.54X 74%=1278.72WP7=F7V

10、 返/ n =6272x 0.54/74%=2506.29W绘制功率图图 2)平均功率P zol=刀 P iti/ 刀 ti= (P1t1+P2t2+P3t3+P4t4+P5t5+P6t6+P7t7+P8t8)/(t1+t2+t3+t4+t5+t6+ t7+t8)=( 5760 X 0.9+3814.05X 0.5+11719.46X 22 +3814.05 X 0.5+1102.98X 0.9+7379X 0.9+2506.29X 18.94+1278.72X 0.9)/(0.9+0.5+22+0.5+0.9+0.9+18.94 +0.9)=323079.9326/45.54=7094.42

11、W则初选功率：PN=(1.11.6)Pzol=7803.86W11351.072W=7.8KW-11.351KW。产品样本Z4-132-1:额定功率P=10KW,额定电流30.1A ，额定电压400V，弱磁转速2100 rl 分磁场电感8.9L/H效率79.4/%转动惯量0.32 J/kg*m*m质量140kg确定电机及实际转速（取 n=1300r/mi n） 1.已知齿轮齿距：20mm=0.02m。V 切=Vmax=27m/min。L=0.2 X 40=0.8m=27/0.8=33.75r/min2设计传递函数，求出传递比j。传动结构图由齿轮和减速器组成，减速器与电机相连，齿轮与减速器相连，

12、减速 比 23: 1.j=23.3确定电机的转速，验证合理性。n 实际=33.75X 23=776.25i7min四、作电动机负载图1.正向起动Tf=9.55f1Vmax/n n =(9.55x 6272X 0.45)/(776.25X 0.794) =43.732N - m加速度转矩GD2dnTa1= 375dt =GD2n/375t1=100x 776.25/0.9X 375=230 N - m o起动转矩T1=Tf+Ta1=43.732+230 =273.732N - m2.正向空走T2=9.55 P2/n=9.55X3814.05/776.25 =46.923 N - m3.正向切削T

13、3=9.55 P3/n=9.55X 11719.46/776.25 =21.154 N - m4.正向空走T4二T2=46.923N - m5.正向制动T5=Ta1Tf=230-43.732 =186.268N - m6.反向起动Tf9.55f1V 返/nn =(9.55 X 6272 x 0.54)/(776.25X 0.794) =52.48 N - m加速度转矩Ta2=nGD2/375t1=100x776.25/375x0.9 =230N - m o起动转矩T6=Tf+Ta2=52.38+230 =282.38N - m7.反向空走T7=9.55P7/n=(9.55x 2506.29)/

14、776.25 =25.30N - m8.反向制动T8=Ta2Tf=23052.38 = 177.62N - m正转距负载图（图 3）五、温开校验Tdx=(刀 Ti2ti/ 刀 ti)?=(T12t1+T22t2+T32t3+T42t4+T52t5+T62t6+T72t7+T82t8)/ (t1+t2+t3+ t4+t5+t6+t7+t8) ?二(273.7322 X 0.9+46.9232X 0.5+21.1542X 22+46.9232X 0.5+186.2682X 0.9+282.382 X 0.9+25.302 X 18.94+177.622 X 0.9)/(0.9+0.5+22+0.5

15、+0.9+0.9+18.94+0.9)?=(225192.7322/44.64)?=71.026N - mTN 额定=9.55Pn/n=124.46 平均转矩Tdx三TN额定 所以符合。五、过载能力检验。T max 282.38Tn = 124.46 =2.269兰 4机械特性绘制 正向启动 方法：降压启动 计算：Ra=0.75Ce N=(UN-INRa )/nN 二 0.284 n0=U/Ce N=1408由 Tst=9.55Ce NIst得 Ist=104.115Umin=IstRa=104.115*0.75=78.09由 UN/Umin=nN/nmin得 nmin=259.65r/min

16、正向制动 方法：能耗制动 计算： 对于选择的电机：两个点( 0,1408) (124.46,1330)p = (1408-1330) /124.46二(Ra+Rsa) /9.55*0.2842得 Rsa=0.27由 Rsa=UN/2IN-Ra所以 Rsa=0.9130.27则所串电阻符合要求。3.反向启动方法：降压启动 计算：因为 Tst=9.55CTqNlst=124.46Ist=45.89又因为 1st 大于 2IN=2*30.1=60.2所以，启动电流符合要求。因为 lst=Umin/R所以 Umin=34.42又因为 UN/Umin=n0/nmin所以 nmin=121.16反向制动

17、方法：电源反接制动 计算： 由 p =(Ra+Rsa)/CeCTF N2所以 所以，所串电阻符合要求。七、参考文献1.康光华 ,陈大钦。电子技术基础模拟部分。高等教育出版社2.天津电气传动设计研究所。电气传动自动化技术手册3.电气工程师手册第二版编辑委员会。电气工程师手册4.谢宗安。自动控制系统。重庆大学出版社5.杨威 ,张金栋。电力电子技术。重庆大学出版社 .6.晁勤。自动控制原理。重庆大学出版社7.杨长能。电力拖动基础。重庆大学出版社八、心得体会 课程设计就要结束了，我体会到了很多，也收获了很多。第一天，根据老师的提示，和一些参数，进行构思。第二天，进行相 应的计算和记录。第三天，进行查阅资料，做更深一步的了解。第四 天，画出相应的图形， 和写出相应的文本。 第五天，进行最后的检查， 整理和装订。过得很充实， 通过这次课程设计， 我深深地体会到完成一件事情的艰辛。当遇到困难时，不要退缩，要勇敢的面对，还有当遇到不懂之处, 要主动去查阅资料，直到弄懂为止。最后，我想说的是感谢，感谢老师的辛勤指导，感谢同学们的热心帮 助！在今后的日子里，我会更加努力的学习，不辜负你们的期望!