電機(jī)課程設(shè)計(jì)龍門(mén)刨床電動(dòng)機(jī)的選擇

1、目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)引言設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、直流電機(jī)二、給定數(shù)據(jù)三、預(yù)選電機(jī)四、作電動(dòng)機(jī)負(fù)載圖五、溫開(kāi)校驗(yàn) 六、機(jī)械特性繪制 七、參考文獻(xiàn) 八、心得體會(huì) 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)龍門(mén)刨床電動(dòng)機(jī)的選擇 龍門(mén)刨床的工作循環(huán)為：正向起動(dòng)、正向切削、正向制動(dòng)、反向起動(dòng)、快速返回和反向制動(dòng)六個(gè)階段。設(shè)啟動(dòng)加速度為1.2米/秒2；起、制動(dòng)時(shí)間相同；切削速度為15米/分；切削時(shí)間為11秒；切削力為1000kg；工件重為5噸；工作臺(tái)重為3噸；齒條齒距為20毫米；返回速度為正向切削速度的1.15倍；傳動(dòng)效率為77%；工作臺(tái)與桌面的摩擦系數(shù)為0.1。課題設(shè)計(jì)要求：1. 預(yù)選電動(dòng)機(jī)2. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置，作出傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖3. 求出系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)

2、軸上的力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量4. 作電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖5. 校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)6. 寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)引言 電機(jī)是利用電磁作用原理工作的機(jī)械，電機(jī)的功能是進(jìn)行機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。電動(dòng)機(jī)將交流或直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用作拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力，是在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中應(yīng)用最多的動(dòng)力機(jī)械，也是最主要的用電設(shè)備，各種電動(dòng)機(jī)所消耗的電能站全國(guó)總發(fā)電量的60%以上。電力拖動(dòng)是指用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械?，F(xiàn)代的電力拖動(dòng)大多采用多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式，即在同一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械上，不同的工作機(jī)采用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別單獨(dú)拖動(dòng)，例如b2012a系列龍門(mén)刨床的各個(gè)工作機(jī)構(gòu)分別用9臺(tái)電動(dòng)機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)。電力拖動(dòng)比起其他拖動(dòng)方法具有許多無(wú)法比擬的有點(diǎn)，最

3、主要的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)等都比其他方法容易實(shí)現(xiàn)，而且可得所需的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，特別是數(shù)控技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了電力拖動(dòng)的性能指標(biāo)，使采用電力拖動(dòng)時(shí)的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提高，為生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化提供了十分有利的條件。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、 直流電機(jī)1.直流電機(jī)簡(jiǎn)介電機(jī)是利用電磁作用原理進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械裝置。直流電機(jī)能將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能。將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的叫做直流電動(dòng)機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的叫做直流發(fā)電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)性能和調(diào)速性能好，過(guò)載能力大。因此，應(yīng)用于對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械。直流發(fā)電機(jī)主要用作直

4、流電源，攻擊直流電動(dòng)機(jī)、電解、電鍍等所需的直流電能。直流電機(jī)的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用有色金屬多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，運(yùn)行可靠性差。2.直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理駕馭直流電動(dòng)機(jī)的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電動(dòng)機(jī)電樞線(xiàn)圈中流過(guò)的電流，方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保直流電動(dòng)機(jī)朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。3.直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱(chēng)為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱(chēng)為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)居和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱(chēng)為電樞。4.直流電機(jī)的額定值

5、額定功率pn（kw）：電機(jī)按照規(guī)定的工作運(yùn)行時(shí)所能提供的輸出功率。額定電壓un（v）：電機(jī)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(jī)按照規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)，電樞繞組允許流過(guò)的最大電流。額定轉(zhuǎn)速nn（r/min）：電機(jī)在額定電壓、額定電流和輸出額定功率的情況下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。 直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，如果各個(gè)物理量均為額定值，就成電機(jī)工作在額定運(yùn)行狀態(tài)，亦稱(chēng)為滿(mǎn)載運(yùn)行。在額定運(yùn)行狀態(tài)下，電機(jī)利用充分，運(yùn)行可靠，并具有良好的性能。如果電機(jī)的電流小于額定電流，稱(chēng)為欠載運(yùn)行；電機(jī)的電流大于額定電流，稱(chēng)為過(guò)在運(yùn)行。過(guò)分欠載運(yùn)行，電機(jī)利用不充分，效率低；過(guò)載運(yùn)行，已引起電機(jī)過(guò)

6、熱損壞。根據(jù)負(fù)載選擇電機(jī)時(shí)，最好使電機(jī)接近于滿(mǎn)載運(yùn)行二、 給定數(shù)據(jù)1. 工作周期（圖1）2. 數(shù)據(jù)切削速度vmax=15米/分切削時(shí)間t切=11秒切削力f切=1000kg*10=10000n工件重ma=5噸工作臺(tái)重mt=3噸起動(dòng)加速度a起=1.2米/秒2傳動(dòng)效率=77%齒條齒距20毫米摩擦系數(shù)=0.1返回速度v返=17.25米/分起、制動(dòng)時(shí)間相同正向空走時(shí)間t正=0.5秒起、制動(dòng)加速度相同三、 預(yù)選電機(jī)（一） 計(jì)算折算到電機(jī)軸上的靜負(fù)載圖1. 正向起動(dòng)起動(dòng)時(shí)間(15米/分=0.25米/秒)t1=vmax/a起=0.25/1.2=0.21秒摩擦力f1=(mt+ma) 1039.8=(3+5) 1

7、0009.80.1=7840n加速度由f1-f1=(mt+ma)a起得f1=(3000+5000) 1.2+7840=17440n功率p1=f1vmax/=174400.25/77%=5662.34w距離s1=0.5a起t12=0.51.20.212=0.02646m2. 正向空走起動(dòng)時(shí)間t2=0.5秒摩擦力f2=f1=7840n功率p2= f2vmax/=78400.25/77%=2545.45w距離s2=vmaxt2=0.250.5=0.125m3. 正向切削時(shí)間t3=t切=11秒速度v3=vmax=0.25米/秒切削力f3=f切=10000n摩擦力f3=f1=7840n功率p3=(f3+

8、f3)vmax/=(10000+7840)0.25/77%=5792.21w距離s3=vmaxt3=0.2511=2.75m4. 正向空走時(shí)間t4=0.5秒摩擦力f4=f1=7840n功率p4=p2=2545.45w距離s4=vmaxt4=0.250.5=0.125m5. 正向制動(dòng)減速度a制=a起=1.2米/秒2摩擦力f5=f1=7840n制動(dòng)力由f5+f5=(mt+ma)a制得f5=(3000+5000)1.27840=1760n時(shí)間t5=t1=0.21秒距離s5=vmaxt50.5a制t52=0.250.210.51.20.212=0.02604m功率p5=f5vmax=17600.257

9、7%=338.8w6. 反向起動(dòng)速度v返=1.15vmax=1.150.25=0.2875米/秒時(shí)間t6=t1=0.21秒加速度a返=v返/t6=0.2875/0.21=1.37米/秒2起動(dòng)力由f6=(mt+ma)a返+f1得f6=(3000+5000)1.37+7840=18792n功率p6=f6v返/=187920.2875/77%=7016.5w距離s6=0.5a返t62=0.51.370.212=0.03021m7. 反向空走及反向制動(dòng)正向距離s=si=s1+s2+s3+s4+s5=0.02646+0.125+2.75+0.125+0.02604=3.0525m反向制動(dòng)時(shí)間t8=t6=

10、0.21秒反向制動(dòng)減速度a減=a制=1.2米/秒2反向制動(dòng)距離s8=v返t80.5a減t82=0.28750.21-0.51.20.212=0.033915m反向空走距離s7=ss6s8=3.05250.030210.033915=2.988375m反向空走時(shí)間t7=s7/v返=2.988375/0.2875=10.39秒反向制動(dòng)力f8=(mt+ma)a減=(3000+5000)1.2= 9600n反向制動(dòng)功率p8=f8v返=96000.287577%=2125.2w反向空走功率p7=f7v返/=78400.2875/77%=2927.27w（二） 繪制功率圖（圖2）（三） 平均功率pzol=

11、piti/ti=(p1t1+p2t2+p3t3+p4t4+p5t5+p6t6+p7t7+p8t8)/(t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8)=( 5662.340.21+2545.450.5+5792.2111+2545.450.5+338.80.21+7016.50.21+2927.2710.39+2125.20.21)/(0.21+0.5+11+0.5+0.21+0.21+10.39+0.21)=66854.0917/23.23=2877.92w則初選功率：pn=(1.11.6)pzol=3165.7w4604.7w（四）確定電機(jī)及實(shí)際轉(zhuǎn)速（取n=1500r/min）1.電機(jī)型號(hào)

12、y112m-42.電機(jī)功率4kw3.額定電流8.8a4.額定轉(zhuǎn)速1400r/min5.效率84.5%6.功率因數(shù)0.82四、作電動(dòng)機(jī)負(fù)載圖1.正向起動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩tf=9.55f1vmax/n=(9.5578400.25)/(250.77)=972.36nm加速度轉(zhuǎn)矩ta1=gd2dn/375dt=gd2n/375t1=4025/0.21=4761.9nm起動(dòng)轉(zhuǎn)矩t1=tf+ta1=972.36+4761.9=5734.26 nm2.正向空走t2=9.55p2/n=9.552545.45/25=972.36 nm3.正向切削t3=9.55p3/n=9.555792.21/25=2212.62 nm

13、4.正向空走t4=t2=972.36 nm5.正向制動(dòng)t5=ta1tf=4761.9972.36=3789.54nm6.反向起動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩tf=9.55f1v返/1.3n=(9.5578400.2875)/(1.3250.77)=860.17 nm加速度轉(zhuǎn)矩ta2=1.3ngd2/375t1=1.34025/0.21=6190.48nm起動(dòng)轉(zhuǎn)矩t6=tf+ta2=972.36+6190.48=7162.84 nm7.反向空走t7=9.55p7/1.3n=(9.552927.27)/(1.325)=860.17 nm8.反向制動(dòng)t8=ta2tf=6190.48860.17=5330.31 nm9.

14、正轉(zhuǎn)距負(fù)載圖（圖3）五、溫開(kāi)校驗(yàn)tdx=(ti2ti/ti)=(t12t1+t22t2+t32t3+t42t4+t52t5+t62t6+t72t7+t82t8)/(t1+t2+t3+ t4+t5+t6+t7+t8)=(5734.2620.21+972.3620.5+2212.62 211+972.3620.5+3789.5420.21+7162.8420.21+860.17210.39+5330.3120.21)/(0.21+0.5+11+0.5+0.21+0.21+10.39+0.21)=(89147301.09/23.23)=1958.9777nm平均轉(zhuǎn)矩tdxtn額定六、機(jī)械特性繪制（圖4）正向起動(dòng)：電阻 電壓 穩(wěn)速 機(jī)械特性正向制動(dòng)：方法 電阻 機(jī)械曲線(xiàn)反向起動(dòng)：電阻 電壓 穩(wěn)速 機(jī)械特性反向制動(dòng)：電阻 電壓 機(jī)械曲線(xiàn)七、參考文獻(xiàn)1.康光華,陳大欽。電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分。高等教育出版社2.天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所。電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)手冊(cè)3.電氣工程師手冊(cè)第二版編輯委員會(huì)。電氣工程師手冊(cè)4.謝宗安。自動(dòng)控制系統(tǒng)。重慶大學(xué)出版社 5.楊威,張金棟。電力電子技術(shù)。重慶大學(xué)出版社. 6.晁勤。自動(dòng)控制原理。重慶大學(xué)出版社7.楊長(zhǎng)能。電力拖動(dòng)基礎(chǔ)。重慶大學(xué)出版社八、心得體會(huì)一周的課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，在這一周里，我體會(huì)到了很多，也收獲了很多。第