电机课程设计龙门刨床电动机的选择

1、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1.2米/秒2；起、制动时间相同；切削速度为15米/分；切削时间为11秒；切削力为1000kg；工件重为5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1.15倍；传动效率为77%；工作台与桌面的摩擦系数为0.1。课题设计要求：1. 预选电动机2. 设计传动装置，作出传动机构图3. 求出系统折算到电动机

2、轴上的力矩和转动惯量4. 作电动机的负载图5. 校验电动机6. 写出设计说明书引言 电机是利用电磁作用原理工作的机械，电机的功能是进行机电能量的转换和传递。电动机将交流或直流电能转换为机械能，用作拖动各种生产机械的动力，是在国民经济各部门中应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备，各种电动机所消耗的电能站全国总发电量的60%以上。电力拖动是指用电动机作为原动机拖动各种生产机械。现代的电力拖动大多采用多电动机拖动方式，即在同一台生产机械上，不同的工作机采用多台电动机分别单独拖动，例如b2012a系列龙门刨床的各个工作机构分别用9台电动机单独拖动。电力拖动比起其他拖动方法具有许多无法比拟的有点，最

3、主要的优点是启动、调速、制动、反转等都比其他方法容易实现，而且可得所需的静态特性和动态特性，特别是数控技术和电子计算机技术的应用，进一步提高了电力拖动的性能指标，使采用电力拖动时的生产率和产品质量进一步提高，为生产过程中的自动化提供了十分有利的条件。设计说明书一、 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

4、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

5、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。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。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。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

6、热损坏。根据负载选择电机时，最好使电机接近于满载运行二、 给定数据1. 工作周期（图1）2. 数据切削速度vmax=15米/分切削时间t切=11秒切削力f切=1000kg*10=10000n工件重ma=5吨工作台重mt=3吨起动加速度a起=1.2米/秒2传动效率=77%齿条齿距20毫米摩擦系数=0.1返回速度v返=17.25米/分起、制动时间相同正向空走时间t正=0.5秒起、制动加速度相同三、 预选电机（一） 计算折算到电机轴上的静负载图1. 正向起动起动时间(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距离s1=0.5a起t12=0.51.20.212=0.02646m2. 正向空走起动时间t2=0.5秒摩擦力f2=f1=7840n功率p2= f2vmax/=78400.25/77%=2545.45w距离s2=vmaxt2=0.250.5=0.125m3. 正向切削时间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距离s3=vmaxt3=0.2511=2.75m4. 正向空走时间t4=0.5秒摩擦力f4=f1=7840n功率p4=p2=2545.45w距离s4=vmaxt4=0.250.5=0.125m5. 正向制动减速度a制=a起=1.2米/秒2摩擦力f5=f1=7840n制动力由f5+f5=(mt+ma)a制得f5=(3000+5000)1.27840=1760n时间t5=t1=0.21秒距离s5=vmaxt50.5a制t52=0.250.210.51.20.212=0.02604m功率p5=f5vmax=17600.257

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

10、0.21秒反向制动减速度a减=a制=1.2米/秒2反向制动距离s8=v返t80.5a减t82=0.28750.21-0.51.20.212=0.033915m反向空走距离s7=ss6s8=3.05250.030210.033915=2.988375m反向空走时间t7=s7/v返=2.988375/0.2875=10.39秒反向制动力f8=(mt+ma)a减=(3000+5000)1.2= 9600n反向制动功率p8=f8v返=96000.287577%=2125.2w反向空走功率p7=f7v返/=78400.2875/77%=2927.27w（二） 绘制功率图（图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则初选功率：pn=(1.11.6)pzol=3165.7w4604.7w（四）确定电机及实际转速（取n=1500r/min）1.电机型号

12、y112m-42.电机功率4kw3.额定电流8.8a4.额定转速1400r/min5.效率84.5%6.功率因数0.82四、作电动机负载图1.正向起动摩擦转矩tf=9.55f1vmax/n=(9.5578400.25)/(250.77)=972.36nm加速度转矩ta1=gd2dn/375dt=gd2n/375t1=4025/0.21=4761.9nm起动转矩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.正向制动t5=ta1tf=4761.9972.36=3789.54nm6.反向起动摩擦转矩tf=9.55f1v返/1.3n=(9.5578400.2875)/(1.3250.77)=860.17 nm加速度转矩ta2=1.3ngd2/375t1=1.34025/0.21=6190.48nm起动转矩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.反向制动t8=ta2tf=6190.48860.17=5330.31 nm9.

14、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)=(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平均转矩tdxtn额定六、机械特性绘制（图4）正向起动：电阻 电压 稳速 机械特性正向制动：方法 电阻 机械曲线反向起动：电阻 电压 稳速 机械特性反向制动：电阻 电压 机械曲线七、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、心得体会一周的课程设计就要结束了，在这一周里，我体会到了很多，也收获了很多。第