- 常用电气设备选用与实例
- 方大千 方荣伟编著
- 1949字
- 2020-08-28 10:11:11
2.1.2 各种设备的电动机功率的选择及实例
各种设备的负载功率P(已考虑传动机械效率)求出后,电动机的功率Pe在满足负荷特性的前提下(即Mq/Mmax、Mmin符合要求时),就可按式Pe≥P确定。
(1)卷扬机电动机功率的计算
卷扬机电动机的负载曲线如图2-1所示。电动机的负载功率可按下式计算:

式中 Pif——电动机的负载功率,kW;
η——卷扬机构效率(直接连接的为0.8~0.9,一对齿轮乘以0.9~0.95)。
其他符号见图2-1。

图2-1 卷扬机电动机负载曲线
卷扬机电动机功率另一计算公式:

式中 P——所需的电动机功率,kW;
n——转速,r/min;
M——电动机的负载转矩,N·m。
【例2-1】 某卷扬机的电动机负载曲线如图2-1所示。已知t1为12s,t2为20s、t3为6s、t4为30s;P1为350kW,P2为200kW、P3为160kW、P4为40kW,试选择电动机的功率。
解:设滚筒轴的效率η=0.95,则电动机的负载功率为

因此,可选用JRQ型245kW、735r/min、380V的电动机。
用上述方法计算时,周期T值一般不超过15min。如果T值超过15min,应用温升曲线去计算。
(2)摩擦负载电动机功率的计算
皮带运输机、吊车在轨道上运动等,都属于摩擦负载类型。这类负载的电动机功率可按下列公式计算。
①直线运动,则
F=μG
P=Fv×10-3=μGv×10-3
式中 F——滑动摩擦力,N;
P——电动机所需功率,kW;
G——垂直正压力,N;
v——运动速度,m/s;
μ——滑动摩擦因数,无润滑时,0.1~0.3;有润滑时,0.02~0.1。详见电工手册。
②回转运动,则
M=ρGr
P=ωM×10-3=ωρGr×10-3
式中 M——所需转矩,N·m;
r——轴承的旋转半径,m;
ω——旋转轴的角速度,rad/s;
ρ——轴承摩擦因数,套筒轴承为0.001~0.006,滚珠轴承、滚柱轴承为0.001~0.007。
(3)几种机床电动机的选择
1)机床主传动电动机的负载功率
①不调速电动机的负载功率

式中 P——电动机的负载功率,kW;
Mz——电动机的负载转矩,N·m;
ne——电动机额定转速,r/min。
②调速电动机的负载功率
a.采用交流多速电动机时

式中 Pmax——机床最大切削功率,kW;
ηmin——传动最低效率。
b.采用直流电动机时

式中 Pe——电动机额定功率,kW;
P——电动机的负载功率,kW;
Du——调电压调速范围,一般Du=2~3;
Dф——调磁场调速范围,一般Dф=1.75~2;
D——主传动总调速范围;
Z——机械变速级数,一般Z=2~4。
2)车床给进电动机的负载功率计算
①不调速电动机的负载功率为

式中 P——电动机的负载功率,kW;
P1——车床的切削功率,kW;
η——传动机构的效率;
F——给进运动的总阻力,N;
v——切削速度,取最大值,m/min;
D——工件的最大直径,m。
②调速电动机的负载功率
a.采用交流多速电动机时
Me≥Mz
式中 Me——电动机额定转矩,N·m;
Mz——电动机负载转矩,N·m。
b.采用直流电动机时

式中 K——通风散热恶化的修正系数,当调速范围为1:100时,K=1.8。
3)立式车床给进电动机的负载功率计算
P=20D0.88
式中 D——工件的最大直径,m。
4)刀架快速移动所需电动机(即辅助传动电机)的功率计算

式中 P——辅助传动电机的功率,kW;
G——被移动元件的质量,kg;
v——移动速度,m/min;
μ——摩擦因数,可取0.1~0.2;
η——传动机构的效率,可取0.1~0.2;λ——电动机过载倍数,可由产品目录查得。
5)切削机床电动机的负载功率计算

式中 P——电动机的负载功率,kW;
F1、F2——切削力,N;
R——半径,m;
n——转速,r/min;
v——送刀速度,m/min;
η——机床传动效率。
【例2-2】 某车床由三相异步电动机拖动,电动机的额定参数如下:Pe为5.5kW,ne为1440r/min,ηe为0.85,Ue为380V,cosφe为0.82。现欲将该车床改成高速切削状态,负载情况如图2-2所示。问该电动机能否胜任工作?

图2-2 例图
解:由图2-2得等效负荷电流为

电动机额定电流为

因为Ie<Ijf,故原电动机已不能胜任高速工作。
6)摇臂钻床电动机的负载功率计算
P=0.0646D1.19
式中 P——电动机的负载功率,kW;
D——最大的钻孔直径,mm。
7)电钻转矩计算
钻削45钢,不采用冷却液时,电钻的转矩可按下式计算:
M=0.29D2v0.8

式中 M——电钻的钻矩,N·m;
D——最大钻孔直径,mm;
v——钻头进给速度,mm/r;
F——在电钻上施加的轴向压力,N。
各种规格的电钻钻削45钢时设计用轴向压力,见表2-1。
表2-1 电钻轴向压力推荐值

8)电动攻丝机转矩计算
利用冷却润滑液切削螺纹的电动攻丝机转矩可按下式计算:
M=0.0981KD1.4S1.5
式中 M——攻丝机转矩,N·m;
K——系数,钢取2.75,铸铁按硬度不同,取1.29~1.89,青铜及黄铜取0.55;
D——螺纹直径,mm;
S——螺距,mm。
丝锥的切削速度,见表2-2。
表2-2 电动攻丝机的切削速度推荐值

9)外圆磨床电动机功率计算
P=0.1KB
式中 B——砂轮宽度,mm;
K——砂轮主轴采用不同轴承的系数(滚动轴承,K=0.8~1.1,滑动轴承,K=1.0~1.3)。
10)铣床电动机功率计算

式中 P——喷削功率,kW;
km——单位切削力,MPa;
a——铣削深度,mm;
b——铣削宽度,mm;
S——进给量,mm/min;
F——铣削力,N;
d——铣刀直径,mm;
n——铣刀转速,r/min。
11)钻床扩孔机、攻丝机电动机功率计算

式中 M——钻头转矩,N·m;
n——钻头转速,r/min。