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    电机课程设计龙门刨床电动机的选择.doc

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    电机课程设计龙门刨床电动机的选择.doc

    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) ×103×9.8=(3+5) ×1000×9.8×0.1=7840N加速度由F1-f1=(mT+ma)a起得F1=(3000+5000) ×1.2+7840=17440N功率P1=F1Vmax/=17440×0.25/77%=5662.34W距离S1=0.5a起t12=0.5×1.2×0.212=0.02646m2. 正向空走起动时间t2=0.5秒摩擦力f2=f1=7840N功率P2= f2Vmax/=7840×0.25/77%=2545.45W距离S2=Vmaxt2=0.25×0.5=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+f3)Vmax/=(10000+7840)×0.25/77%=5792.21W距离S3=Vmaxt3=0.25×11=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=0.25×0.5=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=0.25×0.210.5×1.2×0.212=0.02604m功率P5=F5Vmax=1760×0.25×77%=338.8W6. 反向起动速度V返=1.15Vmax=1.15×0.25=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/=18792×0.2875/77%=7016.5W距离S6=0.5a返t62=0.5×1.37×0.212=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=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=0.2875×0.21-0.5×1.2×0.212=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=9600×0.2875×77%=2125.2W反向空走功率P7=F7V返/=7840×0.2875/77%=2927.27W(二) 绘制功率图(图2)(三) 平均功率Pzol=Piti/ti=(P1t1+P2t2+P3t3+P4t4+P5t5+P6t6+P7t7+P8t8)/(t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8)=( 5662.34×0.21+2545.45×0.5+5792.21×11+2545.45×0.5+338.8×0.21+7016.5×0.21+2927.27×10.39+2125.2×0.21)/(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=(9.55×7840×0.25)/(25×0.77)=972.36N·m加速度转矩Ta1=GD2dn/375dt=GD2n/375t1=40×25/0.21=4761.9N·m起动转矩T1=Tf+Ta1=972.36+4761.9=5734.26 N·m2.正向空走T2=9.55P2/n=9.55×2545.45/25=972.36 N·m3.正向切削T3=9.55P3/n=9.55×5792.21/25=2212.62 N·m4.正向空走T4=T2=972.36 N·m5.正向制动T5=Ta1Tf=4761.9972.36=3789.54N·m6.反向起动摩擦转矩Tf=9.55f1V返/1.3n=(9.55×7840×0.2875)/(1.3×25×0.77)=860.17 N·m加速度转矩Ta2=1.3nGD2/375t1=1.3×40×25/0.21=6190.48N·m起动转矩T6=Tf+Ta2=972.36+6190.48=7162.84 N·m7.反向空走T7=9.55P7/1.3n=(9.55×2927.27)/(1.3×25)=860.17 N·m8.反向制动T8=Ta2Tf=6190.48860.17=5330.31 N·m9.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=(5734.262×0.21+972.362×0.5+2212.62 2×11+972.362×0.5+3789.542×0.21+7162.842×0.21+860.172×10.39+5330.312×0.21)/(0.21+0.5+11+0.5+0.21+0.21+10.39+0.21)½=(89147301.09/23.23)½=1958.9777N·m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。第一天,根据老师的提示,和一些参数,进行构思。第二天,进行相应的计算和记录。第三天,进行查阅资料,做更深一步的了解。第四天,画出相应的图形,和写出相应的文本。第五天,进行最后的检查,整理和装订。这一周过得很充实,通过这次课程设计,我深深地体会到完成一件事情的艰辛。当遇到困难时,不要退缩,要勇敢的面对,还有当遇到不懂之处,要主动去查阅资料,直到弄懂为止。最后,我想说的是感谢,感谢老师的辛勤指导,感谢同学们的热心帮助!在今后的日子里,我会更加努力的学习,不辜负你们的期望!

    注意事项

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