龍門刨床電機的選擇

1、目錄 設計任務書 引言 設計說明書一、直流電機二、給定數(shù)據(jù)三、預選電機四、作電動機負載圖五、溫開校驗六、機械特性繪制七、參考文獻八、心得體會 設計任務書龍門刨床電動機的選擇 龍門刨床的工作循環(huán)為：正向起動、正向切削、正向制動、反向起動、快速返回和反向制動六個階段。設啟動加速度為0.5米/秒2；起、制動時間相同；切削速度為27米/分；切削時間為22秒；切削力為1300kg；工件重為3.4噸；工作臺重為3噸；齒條齒距為20毫米；返回速度為正向切削速度的1.2倍；傳動效率為74%；工作臺與桌面的摩擦系數(shù)為0.1。課題設計要求：預選電動機設計傳動裝置，作出傳動機構圖求出系統(tǒng)折算到電動機軸上的力矩和轉動

2、慣量作電動機的負載圖校驗電動機寫出設計說明書設計說明書直流電機1.直流電機簡介電機是利用電磁作用原理進行能量轉換的機械裝置。直流電機能將直流電能轉換為機械能，或將機械能轉換為直流電能。將直流電能轉換為機械能的叫做直流電動機，將機械能轉換為直流電能的叫做直流發(fā)電機。直流電動機的主要優(yōu)點是啟動性能和調速性能好，過載能力大。因此，應用于對啟動和調速性能要求較高的生產(chǎn)機械。直流發(fā)電機主要用作直流電源，攻擊直流電動機、電解、電鍍等所需的直流電能。直流電機的主要缺點是結構復雜，使用有色金屬多，生產(chǎn)工藝復雜，價格昂貴，運行可靠性差。2.直流電動機的基本工作原理駕馭直流電動機的直流電源，借助于換向器和電刷的作

3、用，使直流電動機電樞線圈中流過的電流，方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉矩的方向恒定不變，確保直流電動機朝確定的方向連續(xù)旋轉。3.直流電機的結構直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場。運轉時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉居和感應電動勢，是直流電動機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞。4.直流電機的額定值額定功率pn（kw）：電機按照規(guī)定的工作運行時所能提供的輸出功率。額定電壓un（v）：電機電樞繞組能夠安全工作的最大外加電壓或輸出電壓。額定電流in（a）：電機按照規(guī)定的工作方式運行時，電樞繞組允許流過的最大電流

4、。額定轉速nn（r/min）：電機在額定電壓、額定電流和輸出額定功率的情況下運行時，電機的旋轉速度。直流電機運行時，如果各個物理量均為額定值，就成電機工作在額定運行狀態(tài)，亦稱為滿載運行。在額定運行狀態(tài)下，電機利用充分，運行可靠，并具有良好的性能。如果電機的電流小于額定電流，稱為欠載運行；電機的電流大于額定電流，稱為過在運行。過分欠載運行，電機利用不充分，效率低；過載運行，已引起電機過熱損壞。根據(jù)負載選擇電機時，最好使電機接近于滿載運行.給定數(shù)據(jù)工作周期（圖1）數(shù)據(jù)切削速度vmax=27米/分切削時間t切=22秒切削力f切=1300kg*10=13000n工件重ma=3.4噸工作臺重mt=3噸起

5、動加速度a起=0.5米/秒2傳動效率=74%齒條齒距20毫米摩擦系數(shù)=0.1返回速度v返=32.4米/分起、制動時間相同正向空走時間t正=0.5秒起、制動加速度相同預選電機計算折算到電機軸上的靜負載圖正向起動起動時間(27米/分=0.45米/秒)t1=vmax/a起=0.45/0.5=0.9秒摩擦力f1=(mt+ma) ×103×9.8=(3+3.4) ×1000×9.8×0.1=6272n加速度由f1-f1=(mt+ma)a起得f1=(3000+3400) ×0.5+6272=9472n功率p1=f1vmax/=9472×

6、0.45/74%=5760w距離s1=0.5a起t12=0.5×0.5×0.92=0.2025m正向空走起動時間t2=0.5秒摩擦力f2=f1=6272n功率p2= f2vmax/=6272×0.45/74%=3814.05w距離s2=vmaxt2=0.45×0.5=0.225m正向切削時間t3=t切=22秒速度v3=vmax=0.45米/秒切削力f3=f切=13000n摩擦力f3=f1=6272n功率p3=(f3+f3)vmax/=(13000+6272)×0.45/74%=11719.46w距離s3=vmaxt3=0.45×22=

7、9.9m正向空走時間t4=0.5秒摩擦力f4=f1=6272n功率p4=p2=3814.05w距離s4=vmaxt4=0.45×0.5=0.225m正向制動減速度a制=a起=0.5米/秒2摩擦力f5=f1=6272n制動力由f5+f5=(mt+ma)a制得f5=(3000+3400)×0.56272=-3072n時間t5=t1=0.9秒距離s5=vmaxt50.5a制t52=0.45×0.90.5×0.5×0.92=0.2025m功率p5=f5vmax=3072×0.45×74%=1022.98w反向起動速度v返=1.2vm

8、ax=1.2×0.45=0.54米/秒時間t6=t1=0.9秒加速度a返=v返/t6=0.54/0.9=0.6米/秒2起動力由f6=(mt+ma)a返+f1得f6=(3000+3400)×0.6+6272=10112n功率p6=f6v返/=10112×0.54/74%=7379w距離s6=0.5a返t62=0.5×0.6×0.92=0.243m反向空走及反向制動正向距離s=si=s1+s2+s3+s4+s5=0.2025+0.225+9.9+0.225+0.2025=10.755m反向制動時間t8=t6=0.9秒反向制動減速度a減=a制=0.5

9、米/秒2反向制動距離s8=v返t80.5a減t82=0.54×0.9-0.5×0.5×0.92=0.2835m反向空走距離s7=ss6s8=10.7550.2430.2835=10.2285m反向空走時間t7=s7/v返=10.2285/0.54=18.94秒反向制動力f8=(mt+ma)a減=(3000+3400)×0.5= 3200n反向制動功率p8=f8v返=3200×0.54×74%=1278.72w反向空走功率p7=f7v返/=6272×0.54/74%=2506.29w繪制功率圖（圖2）平均功率pzol=piti

10、/ti=(p1t1+p2t2+p3t3+p4t4+p5t5+p6t6+p7t7+p8t8)/(t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8)=( 5760×0.9+3814.05×0.5+11719.46×22+3814.05×0.5+1102.98×0.9+7379×0.9+2506.29×18.94+1278.72×0.9)/(0.9+0.5+22+0.5+0.9+0.9+18.94+0.9)=323079.9326/45.54=7094.42w則初選功率：pn=(1.11.6)pzol=7803.86w11

11、351.072w=7.8kw-11.351kw。產(chǎn)品樣本 z4-132-1: 額定功率 p=10kw, 額定電流30.1a ， 額定電壓400v，額定轉速1330轉分 弱磁轉速 2100 r/分磁場電感 8.9l/h效率 79.4/%轉動慣量 0.32 j/kg*m*m質量 140kg 確定電機及實際轉速（取n=1300r/min）1.已知齒輪齒距：20mm=0.02m。 v切=vmax=27m/min。 l=0.2×40=0.8m =27/0.8=33.75r/min2設計傳遞函數(shù)，求出傳遞比j。傳動結構圖由齒輪和減速器組成，減速器與電機相連，齒輪與減速器相連，減速比23：1. j

12、=23.3確定電機的轉速，驗證合理性。n實際=33.75×23=776.25r/min四、作電動機負載圖1.正向起動摩擦轉矩tf=9.55f1vmax/n=(9.55×6272×0.45)/(776.25×0.794)=43.732n·m加速度轉矩ta1= =gd2n/375t1=100×776.25/0.9×375=230 n·m起動轉矩t1=tf+ta1=43.732+230=273.732n·m2.正向空走t2=9.55p2/n=9.55×3814.05/776.25=46.923 n&#

13、183;m3.正向切削t3=9.55p3/n=9.55×11719.46/776.25=21.154 n·m4.正向空走t4=t2=46.923n·m5.正向制動t5=ta1tf=230-43.732=186.268n·m6.反向起動摩擦轉矩tf=9.55f1v返/n=(9.55×6272×0.54)/(776.25×0.794)=52.48 n·m加速度轉矩ta2=ngd2/375t1=100×776.25/375×0.9=230n·m起動轉矩t6=tf+ta2=52.38+230=

14、282.38n·m7.反向空走t7=9.55p7/n=(9.55×2506.29)/776.25=25.30n·m8.反向制動t8=ta2tf=23052.38=177.62n·m正轉距負載圖（圖3）五、溫開校驗tdx=(ti2ti/ti)½=(t12t1+t22t2+t32t3+t42t4+t52t5+t62t6+t72t7+t82t8)/(t1+t2+t3+ t4+t5+t6+t7+t8)½=(273.7322×0.9+46.9232×0.5+21.1542×22+46.9232×0.5+1

15、86.2682×0.9+282.382×0.9+25.302×18.94+177.622×0.9)/(0.9+0.5+22+0.5+0.9+0.9+18.94+0.9)½=(225192.7322/44.64)½=71.026n·mtn額定=9.55pn/n=124.46平均轉矩tdxtn額定所以符合。 五、過載能力檢驗。=2.269機械特性繪制正向啟動方法：降壓啟動計算：ra=0.75 cen=(un-inra)/nn = 0.284 n0=u/cen=1408 由tst=9.55cenist 得ist=104.115 u

16、min=istra=104.115*0.75=78.09 由un/umin=nn/nmin 得nmin=259.65r/min正向制動方法：能耗制動計算：對于選擇的電機：兩個點（0,1408） （124.46,1330）=（1408-1330）/124.46=（ra+rsa）/9.55*0.2842得rsa=0.27由rsa=un/2in-ra所以rsa=0.913>0.27則所串電阻符合要求。3.反向啟動方法：降壓啟動計算：因為tst=9.55ctnist=124.46 ist=45.89 又因為ist大于2in=2*30.1=60.2 所以，啟動電流符合要求。 因為ist=umin/r 所以umin=34.42 又因為un/umin=n0/nmin 所以nmin=121.16反向制動方法：電源反接制動計算：由=(ra+rsa)/cectn2所以所以，所串電阻符合要求。七、參考文獻1.康光華,陳大欽。電子技術基礎模擬部分。高等教育出版社2.天津電氣傳動設計研究所。電氣傳動自動化技術手冊3.電氣工程師手冊第二版編輯委員會。電氣工程師手冊4.謝宗安。自動控制系統(tǒng)。重慶大學出版社 5.楊威,張金棟。電力電子技術。重慶大學出版社. 6.晁勤。自動控制原理。重慶大學出版社7.楊長能。電力拖動基礎。重慶大學出