龙门刨床电机的选择

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 额定功率 PN KW 电机按照规定的工作运行时所能提供的输 1 出功率 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 2 或输出电压 额定电流 IN A 电机按照规定的工作方式运行时 电枢绕组 3 允许流过的最大电流 额定转速 nN r min 电机在额定电压 额定电流和输出额定功 4 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 1 切削时间 t 切 22 秒 2 切削力 F 切 1300kg 10 13000N 3 工件重 ma 3 4 吨 4 工作台重 mT 3 吨 5 起动加速度 a 起 0 5 米 秒 2 6 传动效率 74 7 齿条齿距 20 毫米 8 摩擦系数 0 1 9 返回速度 V 返 32 4 米 分 10 起 制动时间相同 11 正向空走时间 t 正 0 5 秒 12 起 制动加速度相同 13 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 1 t1 Vmax a 起 0 45 0 5 0 9 秒 摩擦力 2 f1 mT ma 103 9 8 3 3 4 1000 9 8 0 1 6272N 加速度 3 由 F1 f1 mT ma a 起得 F1 3000 3400 0 5 6272 9472N 功率 4 P1 F1Vmax 9472 0 45 74 5760W 距离 5 S1 0 5a 起 t12 0 5 0 5 0 92 0 2025m 正向空走 起动时间 t2 0 5 秒 1 摩擦力 f2 f1 6272N 2 功率 P2 f2Vmax 6272 0 45 74 3814 05W 3 距离 S2 Vmaxt2 0 45 0 5 0 225m 4 正向切削 时间 t3 t 切 22 秒 1 速度 V3 Vmax 0 45 米 秒 2 切削力 F3 F 切 13000N 3 摩擦力 f3 f1 6272N 4 功率 5 P3 F3 f3 Vmax 13000 6272 0 45 74 11719 46W 距离 S3 Vmaxt3 0 45 22 9 9m 6 正向空走 时间 t4 0 5 秒 1 摩擦力 f4 f1 6272N 2 功率 P4 P2 3814 05W 3 距离 S4 Vmaxt4 0 45 0 5 0 225m 4 正向制动 减速度 a 制 a 起 0 5 米 秒 2 1 摩擦力 f5 f1 6272N 2 制动力 3 由 F5 f5 mT ma a 制得 F5 3000 3400 0 5 6272 3072N 时间 t5 t1 0 9 秒 4 距离 5 S5 Vmaxt5 0 5a 制 t52 0 45 0 9 0 5 0 5 0 92 0 2025m 功率 P5 F5Vmax 3072 0 45 74 1022 98W 6 反向起动 速度 V 返 1 2Vmax 1 2 0 45 0 54 米 秒 1 时间 t6 t1 0 9 秒 2 加速度 a 返 V 返 t6 0 54 0 9 0 6 米 秒 2 3 起动力 4 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 5 距离 S6 0 5a 返 t62 0 5 0 6 0 92 0 243m 6 反向空走及反向制动 正向距离 1 S Si S1 S2 S3 S4 S5 0 2025 0 225 9 9 0 225 0 2025 10 755m 反向制动时间 t8 t6 0 9 秒 2 反向制动减速度 a 减 a 制 0 5 米 秒 2 3 反向制动距离 4 S8 V 返 t8 0 5a 减 t82 0 54 0 9 0 5 0 5 0 92 0 2835m 反向空走距离 5 S7 S S6 S8 10 755 0 243 0 2835 10 2285m 反向空走时间 6 t7 S7 V 返 10 2285 0 54 18 94 秒 反向制动力 7 F8 mT ma a 减 3000 3400 0 5 3200N 反向制动功率 8 P8 F8V 返 3200 0 54 74 1278 72W 反向空走功率 9 P7 F7V 返 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 2100 r 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 min 1 已知齿轮齿距 20mm 0 02m V 切 Vmax 27m min L 0 2 40 0 8m L v n 27 0 8 33 75r min 2 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 摩擦转矩 1 Tf 9 55f1Vmax n 9 55 6272 0 45 776 25 0 794 43 732N m 加速度转矩 2 Ta1 375dt GD2dn GD2n 375t1 100 776 25 0 9 375 230 N m 起动转矩 3 T1 Tf Ta1 43 732 230 273 732N m 2 正向空走 T2 9 55P2 n 9 55 3814 05 776 25 46 923 N m 3 正向切削 T3 9 55P3 n 9 55 11719 46 776 25 21 154 N m 4 正向空走 T4 T2 46 923N m 5 正向制动 T5 Ta1 Tf 230 43 732 186 268N m 6 反向起动 摩擦转矩 1 Tf 9 55f1V 返 n 9 55 6272 0 54 776 25 0 794 52 48 N m 加速度转矩 2 Ta2 nGD2 375t1 100 776 25 375 0 9 230N m 起动转矩 3 T6 Tf Ta2 52 38 230 282 38N m 7 反向空走 T7 9 55P7 n 9 55 2506 29 776 25 25 30N m 8 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 T12t1 T22t2 T32t3 T42t4 T52t5 T62t6 T72t7 T82t8 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 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 225192 7322 44 64 71 026N m TN 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 NT Tmax 46 124 38 282 2 269 4 机械特性绘制 正向启动 方法 降压启动 计算 Ra 0 75 Ce N UN INRa nN 0 284 n0 U Ce N 1408 由 Tst 9 55Ce NIst 得 Ist 104 115 Umin 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 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 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 55CT NIst 124 46 Ist 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 Ra Rsa CeCT 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