大型工業(yè)卷布機設(shè)計及電氣的選用設(shè)計
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控制機構(gòu).dwg
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調(diào)節(jié)機構(gòu).dwg
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一. 變頻器的選用標(biāo)準(zhǔn)
目前,變頻器在我國的應(yīng)用正高速上升,各個變頻器公司也競爭激烈,我們總結(jié)變頻器
分4個檔次 :1..歐美系列(美國AB、德國博世力士樂、瑞士ABB、)2.日系(東芝、歐姆
龍)3.臺灣韓系(LG、三綦)4.國產(chǎn)(國產(chǎn)雜多例子無法舉例,可能明天哪個牌子出來了,
通用變頻器基本原理本資料所述通用變頻器是指適用于工業(yè)通用電機和一般變頻電機、并由一般電網(wǎng)供電(單相220v、三相380v50hz)、作調(diào)速控制的變頻器。此類變頻器由于工業(yè)領(lǐng)域的廣泛使用已成為變頻器的主流。調(diào)速的基本原理基于以下公式:
由(3)式可分成兩種情況分析:(1)在頻率低于供電的額定電源頻率時屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。變頻器設(shè)計時為維持電機輸出轉(zhuǎn)矩不變,必須維持每極氣隙磁通фm不變,從(3)式可知,也就是要使e1/f1=常數(shù)。如忽略定子漏阻抗壓降,可以認(rèn)為供給電機的電壓u1與頻率f1按相同比例變化,即u1/f1=常數(shù)。
但是在頻率較低時,定子漏阻抗壓降已不能忽略,因此要人為地提高定子電壓,以作漏抗壓降的補償,維持e1/f1≈常數(shù),此時變頻器輸出u1/f1關(guān)系如圖1中的曲線2,而不再是曲線1。
多數(shù)變頻器在頻率低于電機額定頻率時,輸出的電壓u1和頻率f1類似圖1中曲線2,并且隨著設(shè)置不同,可改變補償曲線的形狀,使用者要根據(jù)實際電機運行情況調(diào)整。
(2)在頻率高于定子供電的額定電源頻率時屬于恒功率調(diào)速。
此時變頻器的輸出頻率f1提高,但變頻器的電源電壓由電網(wǎng)電壓決定,不能繼續(xù)提高。根據(jù)公式(3),e1不能變,f1提高必然使фm下降,由于фm與電流或轉(zhuǎn)矩成正比,因此也就使轉(zhuǎn)矩下降,轉(zhuǎn)矩雖然下降了,但因轉(zhuǎn)速升高了,所以它們兩的乘積并未變,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積表征著功率。因此這時候電機處在恒功率輸出的狀態(tài)下運行。
由以上分析可知通用變頻器對異步電機調(diào)速時,輸出頻率和電壓是按一定規(guī)律改變的,在額定頻率以下,變頻器的輸出電壓隨輸出頻率升高而升高,即所謂變壓變頻調(diào)速(vvvf)。而在額定頻率以上,電壓并不變,只改變頻率。
二.減速機的選用標(biāo)準(zhǔn)
首先計算選用接近理想減速比:
減速比=伺服馬達轉(zhuǎn)速/減速機出力軸轉(zhuǎn)速
扭力計算:
對減速機的壽命而言,扭力計算非常重要,并且要注意加速度的最大轉(zhuǎn)矩值(TP),是否超過減速機之最大負(fù)載扭力,適用功率通常為市面上的伺服機種的適用功率,減速機的適用性很高,工作系數(shù)都能維持在1.2以上,但在選用上也可以以自己的需要來決定:
要點有二:
A.選用伺服電機的出力軸徑不能大于表格上最大使用軸徑.
B.若經(jīng)扭力計算工作,轉(zhuǎn)速可以滿足平常運轉(zhuǎn),但在伺服全額輸出時,有不足現(xiàn)象時,我們可以在電機側(cè)之驅(qū)動器,做限流控制,或在機械軸上做扭力保護,這是很必要的。
通用減速機的選型包括提出原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步驟。
相比之下,類型選擇比較簡單,而準(zhǔn)確提供減速器的工況條件,掌握減速器的設(shè)計、制造和使用特點是通用減速器正確合理選擇規(guī)格的關(guān)鍵。
規(guī)格選擇要滿足強度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。
1.按機械功率或轉(zhuǎn)矩選擇規(guī)格(強度校核)
通用減速器和專用減速器設(shè)計選型方法的最大不同在于,前者適用于各個行業(yè),但減速
只能按一種特定的工況條件設(shè)計,故選用時用戶需根據(jù)各自的要求考慮不同的修正系數(shù),工廠應(yīng)該按實際選用的電動機功率(不是減速器的額定功率)打銘牌;后者按用戶的專用條件
畢業(yè)設(shè)計(論 文) 題 目 大型工業(yè)卷布機電氣的選用 系 (部 ) 專 業(yè) 班 級 姓 名 指導(dǎo) 老師 系 主 任 年 月 日 一. 變頻器的選用標(biāo)準(zhǔn) 目前, 變頻器 在我國的應(yīng)用正高速上升, 各個變頻器公司也競爭激烈, 我們 總結(jié)變頻器 分 4 個檔次 : 1.國 國博世力士樂、瑞士 芝、歐姆 龍) 綦) 產(chǎn)雜多例子無法舉例,可能明天 哪個牌子出來了, 通用 變頻器 基本原理本資料所述通用變頻器是指適用于工業(yè)通用電機和一般變頻電機、并由一般電網(wǎng)供電 (單相 220v、三相 380作調(diào)速控制的 變頻器 。此類變頻器由于工業(yè)領(lǐng)域的廣泛使用已成為變頻器的主流。調(diào)速的基本原理基于以下公式 : 式 (1)中 :同步轉(zhuǎn)速 (r/ 定子供電電源頻率 ( p— 磁極對數(shù)。 一般異步電機轉(zhuǎn)速 n 與同步轉(zhuǎn)速 在一個滑差關(guān)系 式 (2)中 :n— 異步電機轉(zhuǎn)速 (r/ s— 異步電機轉(zhuǎn)差率。由 (2)式可知,調(diào)速的方法可改變 p、 s 其中任意一種達到,對異步電機最好的方法是改變頻率 現(xiàn)調(diào)速控制。由電機理 論,三相異步電機每相電勢的有效值與下式有關(guān)。 式 (3)中 :定子每相電勢有效值 (v); 定子供電電源頻率 ( 定子繞組有效匝數(shù) ; фm— 定子磁通 ( 由 (3)式可分成兩種情況分析 :(1)在頻率低于供電的額定電源頻率時屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 變頻器 設(shè)計時為維持電機輸出轉(zhuǎn)矩不變,必須維持每極氣隙磁通 ф (3)式可知,也就是要使 e1/數(shù)。如忽略定子漏阻抗壓降,可以認(rèn)為供給電機的電壓 頻率 相同比例變化,即 u1/數(shù)。 但是在頻率較低時,定子漏阻抗壓降已不能忽略,因此要人為地提 高定子電壓,以作漏抗壓降的補償,維持 e1/數(shù),此時 變頻器 輸出 u1/系如圖 1 中的曲線 2,而不再是曲線 1。 圖 1u/f 關(guān)系 多數(shù) 變頻器 在頻率低于電機額定頻率時 ,輸出的電壓 頻率 似圖 1 中曲線 2,并且隨著設(shè)置不同 ,可改變補償曲線的形狀,使用者要根據(jù)實際電機運行情況 調(diào)整。 (2)在頻率高于定子供電的額定電源頻率時屬于恒功率調(diào)速。 此時 變頻器 的輸出頻率 高,但變頻器的電源電壓由電網(wǎng)電壓決定,不能繼續(xù)提高。根據(jù)公式 (3), 能變, 高必然使 ф于 ф 此也就使轉(zhuǎn)矩下降,轉(zhuǎn)矩雖然下降了,但因轉(zhuǎn)速升高了,所以它們兩的乘積并未變,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積表征著功率。因此這時候電機處在恒功率輸出的狀態(tài)下運行。 異步電機變頻調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩和恒功率區(qū)域狀態(tài)的特性如圖 2 所示。 圖 2 異步電機調(diào)速時的輸出特性 由以上分析可知通用 變頻器 對異步電機調(diào)速時,輸出頻率和電壓是按一定規(guī)律改變的,在額定頻率以下,變頻器的輸出電壓隨輸出頻率升高而升高,即所謂變壓變頻調(diào)速 (而在額定頻率以上,電壓并不變,只改變頻率。 二 首先計算 選用接近理想減速比: 減速比 =伺服馬達轉(zhuǎn)速 /減速機出力軸轉(zhuǎn)速 扭力計算: 對減 速機的壽命而言 ,扭力計算非常重要 ,并且要注意加速度的最大轉(zhuǎn)矩值 (是否超過減速機之最大負(fù)載扭力 , 適用功率通常為市面上的伺服機種的適用功率 ,減速機的適用性很高 ,工作系數(shù)都能維持在 上 ,但在選用上也可以以自己的需要來決定 : 要點有二 : 轉(zhuǎn)速可以滿足平常運轉(zhuǎn) ,但在伺服全額輸出時 ,有不足現(xiàn)象時 ,我們可以在電機側(cè)之驅(qū)動器 ,做限流控制 ,或在機械軸上做扭力保護 ,這是很必要的。 通用減速機的選型包括提出原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步 驟。 相比之下,類型選擇比較簡單,而準(zhǔn)確提供減速器的工況條件,掌握減速器的設(shè)計、制造和使用特點是通用減速器正確合理選擇規(guī)格的關(guān)鍵。 規(guī)格選擇要滿足強度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。 1.按機械功率或轉(zhuǎn)矩選擇規(guī)格(強度校核) 通用減速器和專用減速器設(shè)計選型方法的最大不同在于,前者適用于各個行業(yè),但減速 只能按一種特定的工況條件設(shè)計,故選用時用戶需根據(jù)各自的要求考慮不同的修正系數(shù),工廠應(yīng)該按實際選用的電動機功率(不是減速器的額定功率)打銘牌;后者按用戶的專用條件設(shè)計,該考慮的系數(shù),設(shè)計時一般已作考慮,選 用時只要滿足使用功率小于等于減速器的額定功率即可,方法相對簡單。 通用減速器的額定功率一般是按使用(工況)系數(shù) (電動機或汽輪機為原動機,工作機載荷平穩(wěn),每天工作 3~10h,每小時啟動次數(shù)≤ 5 次,允許啟動轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)矩的 2倍),接觸強度安全系數(shù) 1、單對齒輪的失效概率≈ 1% ,等條件計算確定的。 所選減速器的額定功率應(yīng)滿足 2中 — 計算功率( — 減速器的額定功率( — 工作機功率( — 使用系數(shù),考慮使用工況的影響 ,見表 1 — 啟動系數(shù),考慮啟動次數(shù)的影響,見表 1 — 可靠度系數(shù),考慮不同可靠度要求,見表 1 目前世界各國所用的使用系數(shù)基本相同。雖然許多樣本上沒有反映出 個系數(shù), 但由于知己(對自身的工況要求清楚)、知彼(對減速器的性能特點清楚),國外選型時一般均留有較大的富裕量,相當(dāng)于已考慮了 影響。由于使用場合不同、重要程度不同、損壞后對人身安全及生產(chǎn)造成的損失大小不同、維修難易不同,因而對減速器的可靠度的要求也不相同。系數(shù) 是實際需要的可靠度對原設(shè)計的可靠度進行修正。它符合 國齒輪制造者協(xié)會標(biāo)準(zhǔn))對齒輪強度計算方法的規(guī) 定。目前,國內(nèi)一些用戶對減速器的可靠度尚提不出具體量的要求,可按一般專用減速器的設(shè)計規(guī)定( 效概率≤ 1/1000),較重要場合取 右。 2、熱平衡校核 通用減速器的許用熱功率值是在特定工況條件下(一般環(huán)境溫度 20℃,每小時 100% ,連續(xù)運轉(zhuǎn)、功率利用率 100%),按潤滑油允許的最高平衡溫度(一般為 85℃)確定的。條件不同時按相應(yīng)系數(shù)(有時綜合成一個系數(shù))進行修正。 所選減速器應(yīng)滿足 2中 — 計算熱功率( — 環(huán)境溫度系數(shù),見表 1 — 運轉(zhuǎn)周期系數(shù),見表 1 — 功率利用率系數(shù),見表 1 — 減速器許用熱功率( 通用減速器常常須對輸入軸、輸出軸軸伸中間部位允許承受的最大徑向載荷給予限制,應(yīng)予校核,超過時應(yīng)向制造廠提出加粗軸徑和加大軸承等要求。 三.電機的選擇 電動機的選用應(yīng)根據(jù)負(fù)載的性質(zhì),對電動機的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求;負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和起、制動頻繁程度等要求;考慮電動機的溫升限制、過載能力、起動轉(zhuǎn)矩及起動電流的限制;以及工作環(huán)境條件等諸多因素,合理選擇電動機的功率、工作制、防護結(jié)構(gòu)型式。 若工程機械系設(shè)計院(所)設(shè)計、制造單位應(yīng)按設(shè)計院(所)選用的電機型號、規(guī)格及要求,到設(shè)計院(所)指定的電機廠家訂購電動機。 1.電動機的工作環(huán)境 1)、最高環(huán)境空氣溫度 般起重用電動機最高環(huán)境空氣溫度不超過 40℃;冶金用電動機最高環(huán)境空氣溫度不超過 60℃。 2)、海拔 動機工作地的海拔一般不超過 1000m。超過 1000m 使用時,高于海拔 1000m 的環(huán)境溫度必須補償量為每高出 100m 降低 1%溫升限值,則運行地點的最高環(huán)境溫度見表 3— 2。 表 3— 2 假定的最高環(huán)境溫度 海拔 F 級 (起重電機) H 級(冶金電機) 1000m 40℃ 60℃ 2000m 30℃ 48℃ 3000m 19℃ 35℃ 4000m 9℃ 23℃ 如環(huán)境溫度超過上表溫度值,則選型時可選大一個功率等級的電機。 3)、電動機的周圍空氣不應(yīng)含有腐蝕性、可然性及爆炸性氣體。 4)、用于亞熱帶、沿海地區(qū)應(yīng)適用熱帶或三防電機。 5)、對具有凝露環(huán)境的地方、應(yīng)選用有防冷凝加熱器的電機。 2.電動機的工作制 電動機的工作制分為:短時工作制 續(xù)周期工作制 續(xù)工作制 其他非周期性工作 制。 短時工作制的持續(xù)時間為: 30 60 斷續(xù)周期工作制的每一工作周期的時間為 10載持續(xù)率分為: 15%、 25%、 40%、 60%和 100%,以 40%為基準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率。 電動機每小時起動次數(shù): 作制為 6 次; 作制分 150、 300 和 600 次三個等級 3.變頻電機的工作頻率 變頻電機一般設(shè)計以 50基準(zhǔn)點 5( 3)~ 50恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速, 50~ 100恒功率調(diào)速,選用時應(yīng)充分考慮最低工作頻率。 4.電動機的起動次數(shù)換算 電動機從靜止?fàn)顟B(tài)起動,達到額定轉(zhuǎn)速稱為一 次起動,若電動機轉(zhuǎn)速沒達到額定轉(zhuǎn)速即停止運轉(zhuǎn),稱為點動。 點動:最終轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的 25%; 電制動:制動到額定轉(zhuǎn)速的 選用電動機時,各種起動及制動狀態(tài)均要按等效發(fā)熱折算成每小時等效全起動次數(shù),以該等效全起動次數(shù)確定電動機的定額。折算的方法: 點動四次相當(dāng)于 1 次全起動;電制動 1 次相當(dāng)于 全起動。 折算典型例子見表 3— 2。 表 3— 3 工作方式 起 制 動 狀 態(tài) 熱等效全起動次數(shù) 每 小 時起動次數(shù) 每 小 時點動次數(shù) 每 小 時制動次數(shù) 每小時制動并反轉(zhuǎn)次數(shù) 3 4 2 0 8 8 0 0 2 0 0 0 6 4 5 50 100 80 65 30 0 200 0 130 160 0 0 85 65 30 0 0 0 0 30 150 4 5 00 200 160 130 60 0 400 0 260 320 0 0 160 130 60 0 0 0 0 60 300 4 600 400 0 800 0 0 0 0 600 5 20 260 120 0 520 640 320 200 120 0 0 120 5.電動機功率的選用 1)、起重機用電動機功率的計算 a、負(fù)載持續(xù)率 選擇 起重機械類型不同,負(fù)載持續(xù)率也不一樣,通常如表 3— 4 所示。 表 3— 4 類型 輕 中 重 特重 15 25 40 60 起重機械種類 手動和吊鉤起重機 抓斗、冶金及熱加工專用橋式起重機,龍門吊,裝卸橋等 b、初算電動機功率 2=(0 或 9555η ( 式中 n—— 起重機轉(zhuǎn)速( r/ 回轉(zhuǎn)阻力矩( N· m); V—— 起重機的運動速度( m/s); F—— 沿運動方向的運動阻力( N)。 對于起重機各種行走機構(gòu) F=c+7V)· N) 式中 — 運動部分總量重量( c —— 行走阻力系數(shù),采用滾動軸承時, c=10~ 12; 采用滑動軸承時, c=20~ 25。 提升機構(gòu):以額定的提升重量 算,即 F=N) η —— 機構(gòu)的總效率,數(shù)值范圍如表 3— 5。 表 3— 5 機 構(gòu) 傳動型式 機構(gòu)總效率 用滾動軸承 用滑動軸承 提升機構(gòu) 圓柱正齒輪傳動 輪蝸桿傳動 行機構(gòu) 圓柱正齒輪傳動 輪蝸桿傳動 轉(zhuǎn)機構(gòu) 齒 輪 傳 動 輪蝸桿傳動 0.7 c、功率校驗 初算的功率,有時不一定滿足電機發(fā)熱的要求,因此應(yīng)進行發(fā)熱校驗。平均損耗法是一種行之有效的校驗方法。 短時工作的電機,一般不需要進行發(fā)熱校驗只注意短時過載能力和起動轉(zhuǎn)矩的校驗。選用電動機短時額定時間 應(yīng)大于短時工作時間。 若選用斷續(xù)工作制電動機作短時工作使用時,其等效額定時間 對應(yīng)關(guān)系如表 3— 6。 表 3— 6 %) 15 25 40 15 30 60 若需進行發(fā)熱校驗,可按下式進行: P /(Σ ]≥ t( s) 式中Σ 連續(xù)工作制電動機的額定損耗或斷續(xù)工作制電動機 00%時的額定損耗( Σ 1/η N P—— 短時負(fù)載下功率損耗( 電動機允許的通電時間( s); t —— 實際的短時工作時間( s); T —— 電機的發(fā)熱時間常數(shù)( h),對 Y 系列, T= 2)、斷續(xù)周期工作制下電動機功率的一般計算方法 首先根據(jù)實際工作的負(fù)載持續(xù)率 取接近的電機額定負(fù)載持續(xù)率 后計算電機的等效功率 電機的實際負(fù)載持續(xù)率 : ΣT * 555 ( (Σ T s2 T 2b [ Σ 1/2( 選取電機的額定功率 3)、 作制電動機各負(fù)載持續(xù)率下功率的換算 換算公式為: ( 100)β /40β 式中 — 工作機械的實際負(fù)載持續(xù)率; — 負(fù)載實際所需的功率 K 和β按表 3— 7 選擇。 表 3— 7 系列 極數(shù) % K β , 8 10~ 100 1 , 8 10 10~ 100 10~ 100 1 1 0. 34 .電動機的起動次數(shù)與輸出功率的關(guān)系 列電動機 的 P— 線,縱座標(biāo) P 為電動機的容許輸出功率,橫坐標(biāo) 電動機飛輪力矩率 C 和每小時起動次數(shù)或等效起動次數(shù) Z 的乘積。 C=( 式中 電動機的飛輪力矩( N· D2 外加負(fù)載的飛輪力矩( N· 具體曲線參看有關(guān)電機手冊,這些曲線給出了不同負(fù)載持續(xù)率下電動機允許輸出功率與 選用電動機時參考。 畢業(yè)設(shè)計(論 文) 題 目 大型工業(yè)卷布機電氣的選用 系 (部 ) 專 業(yè) 班 級 姓 名 指導(dǎo) 老師 系 主 任 年 月 日 一. 變頻器的選用標(biāo)準(zhǔn) 目前, 變頻器 在我國的應(yīng)用正高速上升, 各個變頻器公司也競爭激烈, 我們 總結(jié)變頻器 分 4 個檔次 : 1.國 國博世力士樂、瑞士 芝、歐姆 龍) 綦) 產(chǎn)雜多例子無法舉例,可能明天 哪個牌子出來了, 通用 變頻器 基本原理本資料所述通用變頻器是指適用于工業(yè)通用電機和一般變頻電機、并由一般電網(wǎng)供電 (單相 220v、三相 380作調(diào)速控制的 變頻器 。此類變頻器由于工業(yè)領(lǐng)域的廣泛使用已成為變頻器的主流。調(diào)速的基本原理基于以下公式 : 式 (1)中 :同步轉(zhuǎn)速 (r/ 定子供電電源頻率 ( p— 磁極對數(shù)。 一般異步電機轉(zhuǎn)速 n 與同步轉(zhuǎn)速 在一個滑差關(guān)系 式 (2)中 :n— 異步電機轉(zhuǎn)速 (r/ s— 異步電機轉(zhuǎn)差率。由 (2)式可知,調(diào)速的方法可改變 p、 s 其中任意一種達到,對異步電機最好的方法是改變頻率 現(xiàn)調(diào)速控制。由電機理 論,三相異步電機每相電勢的有效值與下式有關(guān)。 式 (3)中 :定子每相電勢有效值 (v); 定子供電電源頻率 ( 定子繞組有效匝數(shù) ; фm— 定子磁通 ( 由 (3)式可分成兩種情況分析 :(1)在頻率低于供電的額定電源頻率時屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 變頻器 設(shè)計時為維持電機輸出轉(zhuǎn)矩不變,必須維持每極氣隙磁通 ф (3)式可知,也就是要使 e1/數(shù)。如忽略定子漏阻抗壓降,可以認(rèn)為供給電機的電壓 頻率 相同比例變化,即 u1/數(shù)。 但是在頻率較低時,定子漏阻抗壓降已不能忽略,因此要人為地提 高定子電壓,以作漏抗壓降的補償,維持 e1/數(shù),此時 變頻器 輸出 u1/系如圖 1 中的曲線 2,而不再是曲線 1。 圖 1u/f 關(guān)系 多數(shù) 變頻器 在頻率低于電機額定頻率時 ,輸出的電壓 頻率 似圖 1 中曲線 2,并且隨著設(shè)置不同 ,可改變補償曲線的形狀,使用者要根據(jù)實際電機運行情況 調(diào)整。 (2)在頻率高于定子供電的額定電源頻率時屬于恒功率調(diào)速。 此時 變頻器 的輸出頻率 高,但變頻器的電源電壓由電網(wǎng)電壓決定,不能繼續(xù)提高。根據(jù)公式 (3), 能變, 高必然使 ф于 ф 此也就使轉(zhuǎn)矩下降,轉(zhuǎn)矩雖然下降了,但因轉(zhuǎn)速升高了,所以它們兩的乘積并未變,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積表征著功率。因此這時候電機處在恒功率輸出的狀態(tài)下運行。 異步電機變頻調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩和恒功率區(qū)域狀態(tài)的特性如圖 2 所示。 圖 2 異步電機調(diào)速時的輸出特性 由以上分析可知通用 變頻器 對異步電機調(diào)速時,輸出頻率和電壓是按一定規(guī)律改變的,在額定頻率以下,變頻器的輸出電壓隨輸出頻率升高而升高,即所謂變壓變頻調(diào)速 (而在額定頻率以上,電壓并不變,只改變頻率。 二 首先計算 選用接近理想減速比: 減速比 =伺服馬達轉(zhuǎn)速 /減速機出力軸轉(zhuǎn)速 扭力計算: 對減 速機的壽命而言 ,扭力計算非常重要 ,并且要注意加速度的最大轉(zhuǎn)矩值 (是否超過減速機之最大負(fù)載扭力 , 適用功率通常為市面上的伺服機種的適用功率 ,減速機的適用性很高 ,工作系數(shù)都能維持在 上 ,但在選用上也可以以自己的需要來決定 : 要點有二 : 轉(zhuǎn)速可以滿足平常運轉(zhuǎn) ,但在伺服全額輸出時 ,有不足現(xiàn)象時 ,我們可以在電機側(cè)之驅(qū)動器 ,做限流控制 ,或在機械軸上做扭力保護 ,這是很必要的。 通用減速機的選型包括提出原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步 驟。 相比之下,類型選擇比較簡單,而準(zhǔn)確提供減速器的工況條件,掌握減速器的設(shè)計、制造和使用特點是通用減速器正確合理選擇規(guī)格的關(guān)鍵。 規(guī)格選擇要滿足強度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。 1.按機械功率或轉(zhuǎn)矩選擇規(guī)格(強度校核) 通用減速器和專用減速器設(shè)計選型方法的最大不同在于,前者適用于各個行業(yè),但減速 只能按一種特定的工況條件設(shè)計,故選用時用戶需根據(jù)各自的要求考慮不同的修正系數(shù),工廠應(yīng)該按實際選用的電動機功率(不是減速器的額定功率)打銘牌;后者按用戶的專用條件設(shè)計,該考慮的系數(shù),設(shè)計時一般已作考慮,選 用時只要滿足使用功率小于等于減速器的額定功率即可,方法相對簡單。 通用減速器的額定功率一般是按使用(工況)系數(shù) (電動機或汽輪機為原動機,工作機載荷平穩(wěn),每天工作 3~10h,每小時啟動次數(shù)≤ 5 次,允許啟動轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)矩的 2倍),接觸強度安全系數(shù) 1、單對齒輪的失效概率≈ 1% ,等條件計算確定的。 所選減速器的額定功率應(yīng)滿足 2中 — 計算功率( — 減速器的額定功率( — 工作機功率( — 使用系數(shù),考慮使用工況的影響 ,見表 1 — 啟動系數(shù),考慮啟動次數(shù)的影響,見表 1 — 可靠度系數(shù),考慮不同可靠度要求,見表 1 目前世界各國所用的使用系數(shù)基本相同。雖然許多樣本上沒有反映出 個系數(shù), 但由于知己(對自身的工況要求清楚)、知彼(對減速器的性能特點清楚),國外選型時一般均留有較大的富裕量,相當(dāng)于已考慮了 影響。由于使用場合不同、重要程度不同、損壞后對人身安全及生產(chǎn)造成的損失大小不同、維修難易不同,因而對減速器的可靠度的要求也不相同。系數(shù) 是實際需要的可靠度對原設(shè)計的可靠度進行修正。它符合 國齒輪制造者協(xié)會標(biāo)準(zhǔn))對齒輪強度計算方法的規(guī) 定。目前,國內(nèi)一些用戶對減速器的可靠度尚提不出具體量的要求,可按一般專用減速器的設(shè)計規(guī)定( 效概率≤ 1/1000),較重要場合取 右。 2、熱平衡校核 通用減速器的許用熱功率值是在特定工況條件下(一般環(huán)境溫度 20℃,每小時 100% ,連續(xù)運轉(zhuǎn)、功率利用率 100%),按潤滑油允許的最高平衡溫度(一般為 85℃)確定的。條件不同時按相應(yīng)系數(shù)(有時綜合成一個系數(shù))進行修正。 所選減速器應(yīng)滿足 2中 — 計算熱功率( — 環(huán)境溫度系數(shù),見表 1 — 運轉(zhuǎn)周期系數(shù),見表 1 — 功率利用率系數(shù),見表 1 — 減速器許用熱功率( 通用減速器常常須對輸入軸、輸出軸軸伸中間部位允許承受的最大徑向載荷給予限制,應(yīng)予校核,超過時應(yīng)向制造廠提出加粗軸徑和加大軸承等要求。 三.電機的選擇 電動機的選用應(yīng)根據(jù)負(fù)載的性質(zhì),對電動機的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求;負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和起、制動頻繁程度等要求;考慮電動機的溫升限制、過載能力、起動轉(zhuǎn)矩及起動電流的限制;以及工作環(huán)境條件等諸多因素,合理選擇電動機的功率、工作制、防護結(jié)構(gòu)型式。 若工程機械系設(shè)計院(所)設(shè)計、制造單位應(yīng)按設(shè)計院(所)選用的電機型號、規(guī)格及要求,到設(shè)計院(所)指定的電機廠家訂購電動機。 1.電動機的工作環(huán)境 1)、最高環(huán)境空氣溫度 般起重用電動機最高環(huán)境空氣溫度不超過 40℃;冶金用電動機最高環(huán)境空氣溫度不超過 60℃。 2)、海拔 動機工作地的海拔一般不超過 1000m。超過 1000m 使用時,高于海拔 1000m 的環(huán)境溫度必須補償量為每高出 100m 降低 1%溫升限值,則運行地點的最高環(huán)境溫度見表 3— 2。 表 3— 2 假定的最高環(huán)境溫度 海拔 F 級 (起重電機) H 級(冶金電機) 1000m 40℃ 60℃ 2000m 30℃ 48℃ 3000m 19℃ 35℃ 4000m 9℃ 23℃ 如環(huán)境溫度超過上表溫度值,則選型時可選大一個功率等級的電機。 3)、電動機的周圍空氣不應(yīng)含有腐蝕性、可然性及爆炸性氣體。 4)、用于亞熱帶、沿海地區(qū)應(yīng)適用熱帶或三防電機。 5)、對具有凝露環(huán)境的地方、應(yīng)選用有防冷凝加熱器的電機。 2.電動機的工作制 電動機的工作制分為:短時工作制 續(xù)周期工作制 續(xù)工作制 其他非周期性工作 制。 短時工作制的持續(xù)時間為: 30 60 斷續(xù)周期工作制的每一工作周期的時間為 10載持續(xù)率分為: 15%、 25%、 40%、 60%和 100%,以 40%為基準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率。 電動機每小時起動次數(shù): 作制為 6 次; 作制分 150、 300 和 600 次三個等級 3.變頻電機的工作頻率 變頻電機一般設(shè)計以 50基準(zhǔn)點 5( 3)~ 50恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速, 50~ 100恒功率調(diào)速,選用時應(yīng)充分考慮最低工作頻率。 4.電動機的起動次數(shù)換算 電動機從靜止?fàn)顟B(tài)起動,達到額定轉(zhuǎn)速稱為一 次起動,若電動機轉(zhuǎn)速沒達到額定轉(zhuǎn)速即停止運轉(zhuǎn),稱為點動。 點動:最終轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的 25%; 電制動:制動到額定轉(zhuǎn)速的 選用電動機時,各種起動及制動狀態(tài)均要按等效發(fā)熱折算成每小時等效全起動次數(shù),以該等效全起動次數(shù)確定電動機的定額。折算的方法: 點動四次相當(dāng)于 1 次全起動;電制動 1 次相當(dāng)于 全起動。 折算典型例子見表 3— 2。 表 3— 3 工作方式 起 制 動 狀 態(tài) 熱等效全起動次數(shù) 每 小 時起動次數(shù) 每 小 時點動次數(shù) 每 小 時制動次數(shù) 每小時制動并反轉(zhuǎn)次數(shù) 3 4 2 0 8 8 0 0 2 0 0 0 6 4 5 50 100 80 65 30 0 200 0 130 160 0 0 85 65 30 0 0 0 0 30 150 4 5 00 200 160 130 60 0 400 0 260 320 0 0 160 130 60 0 0 0 0 60 300 4 600 400 0 800 0 0 0 0 600 5 20 260 120 0 520 640 320 200 120 0 0 120 5.電動機功率的選用 1)、起重機用電動機功率的計算 a、負(fù)載持續(xù)率 選擇 起重機械類型不同,負(fù)載持續(xù)率也不一樣,通常如表 3— 4 所示。 表 3— 4 類型 輕 中 重 特重 15 25 40 60 起重機械種類 手動和吊鉤起重機 抓斗、冶金及熱加工專用橋式起重機,龍門吊,裝卸橋等 b、初算電動機功率 2=(0 或 9555η ( 式中 n—— 起重機轉(zhuǎn)速( r/ 回轉(zhuǎn)阻力矩( N· m); V—— 起重機的運動速度( m/s); F—— 沿運動方向的運動阻力( N)。 對于起重機各種行走機構(gòu) F=c+7V)· N) 式中 — 運動部分總量重量( c —— 行走阻力系數(shù),采用滾動軸承時, c=10~ 12; 采用滑動軸承時, c=20~ 25。 提升機構(gòu):以額定的提升重量 算,即 F=N) η —— 機構(gòu)的總效率,數(shù)值范圍如表 3— 5。 表 3— 5 機 構(gòu) 傳動型式 機構(gòu)總效率 用滾動軸承 用滑動軸承 提升機構(gòu) 圓柱正齒輪傳動 輪蝸桿傳動 行機構(gòu) 圓柱正齒輪傳動 輪蝸桿傳動 轉(zhuǎn)機構(gòu) 齒 輪 傳 動 輪蝸桿傳動 0.7 c、功率校驗 初算的功率,有時不一定滿足電機發(fā)熱的要求,因此應(yīng)進行發(fā)熱校驗。平均損耗法是一種行之有效的校驗方法。 短時工作的電機,一般不需要進行發(fā)熱校驗只注意短時過載能力和起動轉(zhuǎn)矩的校驗。選用電動機短時額定時間 應(yīng)大于短時工作時間。 若選用斷續(xù)工作制電動機作短時工作使用時,其等效額定時間 對應(yīng)關(guān)系如表 3— 6。 表 3— 6 %) 15 25 40 15 30 60 若需進行發(fā)熱校驗,可按下式進行: P /(Σ ]≥ t( s) 式中Σ 連續(xù)工作制電動機的額定損耗或斷續(xù)工作制電動機 00%時的額定損耗( Σ 1/η N P—— 短時負(fù)載下功率損耗( 電動機允許的通電時間( s); t —— 實際的短時工作時間( s); T —— 電機的發(fā)熱時間常數(shù)( h),對 Y 系列, T= 2)、斷續(xù)周期工作制下電動機功率的一般計算方法 首先根據(jù)實際工作的負(fù)載持續(xù)率 取接近的電機額定負(fù)載持續(xù)率 后計算電機的等效功率 電機的實際負(fù)載持續(xù)率 : ΣT * 555 ( (Σ T s2 T 2b [ Σ 1/2( 選取電機的額定功率 3)、 作制電動機各負(fù)載持續(xù)率下功率的換算 換算公式為: ( 100)β /40β 式中 — 工作機械的實際負(fù)載持續(xù)率; — 負(fù)載實際所需的功率 K 和β按表 3— 7 選擇。 表 3— 7 系列 極數(shù) % K β , 8 10~ 100 1 , 8 10 10~ 100 10~ 100 1 1 0. 34 .電動機的起動次數(shù)與輸出功率的關(guān)系 列電動機 的 P— 線,縱座標(biāo) P 為電動機的容許輸出功率,橫坐標(biāo) 電動機飛輪力矩率 C 和每小時起動次數(shù)或等效起動次數(shù) Z 的乘積。 C=( 式中 電動機的飛輪力矩( N· D2 外加負(fù)載的飛輪力矩( N· 具體曲線參看有關(guān)電機手冊,這些曲線給出了不同負(fù)載持續(xù)率下電動機允許輸出功率與 選用電動機時參考。