龙门刨床电机的选择讲解

目录设计任务书………………………………………引言………………………………………………设计说明书………………………………………一、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，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○1额定功率PN（KW）：电机按照规定的工作运行时所能提供的输出功率。○2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输出电压。○3额定电流IN（A）：电机按照规定的工作方式运行时，电枢绕组允许流过的最大电流。○4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○1切削速度Vmax=27米/分○2切削时间t切=22秒○3切削力F切=1300kg*10=13000N○4工件重ma=3.4吨○5工作台重mT=3吨○6起动加速度a起=0.5米/秒2○7传动效率η=74%○8齿条齿距20毫米○9摩擦系数μ=0.1○10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○1起动时间(27米/分=0.45米/秒)t1=Vmax/a起=0.45/0.5=0.9秒○2摩擦力f1=(mT+ma)×103×9.8μ=(3+3.4)×1000×9.8×0.1=6272N○3加速度由F1-f1=(mT+ma)a起得F1=(3000+3400)×0.5+6272=9472N○4功率P1=F1Vmax/η=9472×0.45/74%=5760W○5距离S1=0.5a起t12=0.5×0.5×0.92=0.2025m正向空走○1起动时间t2=0.5秒○2摩擦力f2=f1=6272N○3功率P2=f2Vmax/η=6272×0.45/74%=3814.05W○4距离S2=Vmaxt2=0.45×0.5=0.225m正向切削○1时间t3=t切=22秒○2速度V3=Vmax=0.45米/秒○3切削力F3=F切=13000N○4摩擦力f3=f1=6272N○5功率P3=(F3+f3)Vmax/η=(13000+6272)×0.45/74%=11719.46W○6距离S3=Vmaxt3=0.45×22=9.9m正向空走○1时间t4=0.5秒○2摩擦力f4=f1=6272N○3功率P4=P2=3814.05W○4距离S4=Vmaxt4=0.45×0.5=0.225m正向制动○1减速度a制=a起=0.5米/秒2○2摩擦力f5=f1=6272N○3制动力由F5+f5=(mT+ma)a制得F5=(3000+3400)×0.5－6272=-3072N○4时间t5=t1=0.9秒○5距离S5=Vmaxt5－0.5a制t52=0.45×0.9－0.5×0.5×0.92=0.2025m○6功率P5=F5Vmaxη=3072×0.45×74%=1022.98W反向起动○1速度V返=1.2Vmax=1.2×0.45=0.54米/秒○2时间t6=t1=0.9秒○3加速度a返=V返/t6=0.54/0.9=0.6米/秒2○4起动力由F6=(mT+ma)a返+f1得F6=(3000+3400)×0.6+6272=10112N○5功率P6=F6V返/η=10112×0.54/74%=7379W○6距离S6=0.5a返t62=0.5×0.6×0.92=0.243m反向空走及反向制动○1正向距离S=∑Si=S1+S2+S3+S4+S5=0.2025+0.225+9.9+0.225+0.2025=10.755m○2反向制动时间t8=t6=0.9秒○3反向制动减速度a减=a制=0.5米/秒2○4反向制动距离S8=V返t8－0.5a减t82=0.54×0.9-0.5×0.5×0.92=0.2835m○5反向空走距离S7=S－S6－S8=10.755－0.243－0.2835=10.2285m○6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)×0.5=3200N○8反向制动功率P8=F8V返η=3200×0.54×74%=1278.72W○9反向空走功率P7=F7V返/η=6272×0.54/74%=2506.29W绘制功率图（图2）平均功率Pzol=∑Piti/∑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则初选功率：PN=(1.1~1.6)Pzol=7803.86W~11351.072W=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，额定转速1330转／分弱磁转速2100r/分磁场电感8.9L/H效率79.4/%转动惯量0.32J/kg*m*m质量140kg确定电机及实际转速（取n=1300r/min）1.已知齿轮齿距：20mm=0.02m。V切=Vmax=27m/min。L=0.2×40=0.8mLvn=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，减速比23：1.j=23.3确定电机的转速，验证合理性。n实际=33.75×23=776.25r/min四、作电动机负载图1.正向起动○1摩擦转矩Tf=9.55f1Vmax/nη=(9.55×6272×0.45)/(776.25×0.794)=43.732N·m○2加速度转矩Ta1=375dtGD2dn=GD2n/375t1=100×776.25/0.9×375=230N·m○3起动转矩T1=Tf+Ta1=43.732+230=273.732N·m2.正向空走T2=9.55P2/n=9.55×3814.05/776.25=46.923N·m3.正向切削T3=9.55P3/n=9.55×11719.46/776.25=21.154N·m4.正向空走T4=T2=46.923N·m5.正向制动T5=Ta1－Tf=230-43.732=186.268N·m6.反向起动○1摩擦转矩Tf’=9.55f1V返/nη=(9.55×6272×0.54)/(776.25×0.794)=52.48N·m○2加速度转矩Ta2=nGD2/375t1=100×776.25/375×0.9=230N·m○3起动转矩T6=Tf’+Ta2=52.38+230=282.38N·m7.反向空走T7=9.55P7/n=(9.55×2506.29)/776.25=25.30N·m8.反向制动T8=Ta2－Tf’=230－52.38=177.62N·m正转距负载图（图3）五、温开校验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+186.2682×0.9+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额定=9.55Pn/n=124.46平均转矩Tdx≦TN额定所以符合。五、过载能力检验。NTTmax=46.12438.282=2.2694机械特性绘制正向启动方法：降压启动计算：Ra=0.75CeΨN=(UN-INRa)/nN=0.284n0=U/CeΨN=1408由Tst=9.55CeΨNIst得Ist=104.115Umin=IstRa=104.115*0.75=78.09由UN/Umin=nN/nmin得nmin=259.65r/min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）β=（1408-1330）/124.46=（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=9.55CTΨNIst=124.46Ist=45.89又因为Ist大于2IN=2*30.1=60.2所以，启动电流符合要求。因为Ist=Umin/R所以Umin=34.42又因为UN/Umin=n0/nmin所以nmin=121.16反向制动方法：电源反接制动计算：由β=(Ra+Rsa)/CeCTΨN2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，