龍門刨床電機(jī)的選擇

1、目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書 引言 設(shè)計(jì)說明書一、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)書龍門刨床電動(dòng)機(jī)的選擇 龍門刨床的工作循環(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0.5米/秒2；起、制動(dòng)時(shí)間相同；切削速度為27米/分；切削時(shí)間為22秒；切削力為1300kg；工件重為3.4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1.2倍；傳動(dòng)效率為74%；工作臺(tái)與桌面的摩擦系數(shù)為0.1。課題設(shè)計(jì)要求：預(yù)選電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置，作出傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖求出系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)

2、慣量作電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)寫出設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)說明書直流電機(jī)1.直流電機(jī)簡介電機(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

3、用，使直流電動(dòng)機(jī)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(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)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)居和感應(yīng)電動(dòng)勢，是直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞。4.直流電機(jī)的額定值額定功率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)，電樞繞組允許流過的最大電流

4、。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)，亦稱為滿載運(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，稱為欠載運(yùn)行；電機(jī)的電流大于額定電流，稱為過在運(yùn)行。過分欠載運(yùn)行，電機(jī)利用不充分，效率低；過載運(yùn)行，已引起電機(jī)過熱損壞。根據(jù)負(fù)載選擇電機(jī)時(shí)，最好使電機(jī)接近于滿載運(yùn)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(shí)間t切=22秒切削力f切=1300kg*10=13000n工件重ma=3.4噸工作臺(tái)重mt=3噸起

5、動(dòng)加速度a起=0.5米/秒2傳動(dòng)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(dòng)時(shí)間相同正向空走時(shí)間t正=0.5秒起、制動(dòng)加速度相同預(yù)選電機(jī)計(jì)算折算到電機(jī)軸上的靜負(fù)載圖正向起動(dòng)起動(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)減速度a制=a起=0.5米/秒2摩擦力f5=f1=6272n制動(dòng)力由f5+f5=(mt+ma)a制得f5=(3000+3400)×0.56272=-3072n時(shí)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(dòng)速度v返=1.2vm

8、ax=1.2×0.45=0.54米/秒時(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)時(shí)間t8=t6=0.9秒反向制動(dòng)減速度a減=a制=0.5

9、米/秒2反向制動(dòng)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(shí)間t7=s7/v返=10.2285/0.54=18.94秒反向制動(dòng)力f8=(mt+ma)a減=(3000+3400)×0.5= 3200n反向制動(dòng)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(zhuǎn)速1330轉(zhuǎn)分 弱磁轉(zhuǎn)速 2100 r/分磁場電感 8.9l/h效率 79.4/%轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 0.32 j/kg*m*m質(zhì)量 140kg 確定電機(jī)及實(shí)際轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)傳遞函數(shù)，求出傳遞比j。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖由齒輪和減速器組成，減速器與電機(jī)相連，齒輪與減速器相連，減速比23：1. j

12、=23.3確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，驗(yàn)證合理性。n實(shí)際=33.75×23=776.25r/min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=(9.55×6272×0.45)/(776.25×0.794)=43.732n·m加速度轉(zhuǎn)矩ta1= =gd2n/375t1=100×776.25/0.9×375=230 n·m起動(dòng)轉(zhuǎn)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(dòng)t5=ta1tf=230-43.732=186.268n·m6.反向起動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩tf=9.55f1v返/n=(9.55×6272×0.54)/(776.25×0.794)=52.48 n·m加速度轉(zhuǎn)矩ta2=ngd2/375t1=100×776.25/375×0.9=230n·m起動(dòng)轉(zhuǎn)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(dòng)t8=ta2tf=23052.38=177.62n·m正轉(zhuǎn)距負(fù)載圖（圖3）五、溫開校驗(yàn)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(zhuǎn)矩tdxtn額定所以符合。 五、過載能力檢驗(yàn)。=2.269機(jī)械特性繪制正向啟動(dòng)方法：降壓啟動(dòng)計(jì)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(dòng)方法：能耗制動(dòng)計(jì)算：對(duì)于選擇的電機(jī)：兩個(gè)點(diǎn)（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(dòng)方法：降壓啟動(dòng)計(jì)算：因?yàn)閠st=9.55ctnist=124.46 ist=45.89 又因?yàn)閕st大于2in=2*30.1=60.2 所以，啟動(dòng)電流符合要求。 因?yàn)閕st=umin/r 所以u(píng)min=34.42 又因?yàn)閡n/umin=n0/nmin 所以nmin=121.16反向制動(dòng)方法：電源反接制動(dòng)計(jì)算：由=(ra+rsa)/cectn2所以所以，所串電阻符合要求。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3.電氣工程師手冊第二版編輯委員會(huì)。電氣工程師手冊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.楊長能。電力拖動(dòng)基礎(chǔ)。重慶大學(xué)出