工作台往返循环电机拖动系统设计 (2)

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图2-4和图2-5表示齿轮和工作台之间的联系。因为工作台安放在滑动导轨上，所以在一定程度上存在滑动摩擦力，所以增加了电动机的负载转矩，但是在电动机反转时，滑动摩擦力又大大帮助电动机实现工作台的减速。

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3 电动机的选择

3.1 电动机容量的选择

3.1.1 负载转矩的测量

因为工作台实现的是平移运动，根据平移作用力折算的等效负载转矩公式式（3.1）

TL?Fm?m60Fm?m=?t?2??tn 式（3.1）

式中：TL——表示等效负载转矩

Fm——表示平移作用力

?m——表示工作台移动速度 ?t——表示传动效率

?——表示电动机角速度 n——表示电动机的转速

假设电动机的重力Gm=20000N，移动速度?m=0.4m/s，工作台与导轨之间的摩擦系数

??0.1，传动机构与图（4）相同，电动机的转速n?920r/min，传动效率?t?0.8。则，平移作用力

Fm??Gm?0.1?20000N?2000N

等效负载转矩

TL?60Fm?m602000?0.4??N?m?10.385N?m

2??tn6.280.8?9203.1.2 电动机类型的选择

选择哪种类型的电动机，一方面要根据生产机械对电动机的机械特性、起动特性性能、调速特性、制动方法和过载能力等方面的要求，对各种类型的电动机进行分析比较；另一方面在满足上述要求的前提下，还要从节省初期投资，减少运行费用等经济方面进行综合分析，最后将电动机的类型确定下来。在对起动、调速等性能没有特殊要求的情况下，优先选用三相笼型异步电动机。所以选择的电动机类型类三相笼型异步电动机。

3.1.3电动机电压和转速的选择

因为电动机的功率比较小，所以选用380V三相笼型异步电动机。对于额定功率相同的电动机额定转速高，电动机的重量轻、体积小、价格低、效率和功率因数（对三相异步电动机而言）比较高。若生产机械的转速比较低，电动机的额定转速比较高，则传动机构复杂、传动效率降低，增加了传动机构的成本和维修费用。因此，综合分析电动机和生产机械两方面的各种因素最终确定电动机的额定转速为nN?910r/min。

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3.1.4电动机外形结构的选择

根据电动机的使用环境选择电动机的外形结构为封闭式，这种电动机的机座和端盖上均无通风孔，完全是封闭的，外部的潮气和灰尘不易进入电动机，多用于灰尘多、潮湿、有腐蚀性气体、易引起火灾等恶劣环境中。

3.1.5工作制的选择

因为电动机一旦起动就处于连续工作状态，当电动机电源反接时，电动机转轴不能实现立即反转，存在一小段时间的反转制动，然后又继续工作，如此循环往复，是周期工作制，所以选用包括电制动的连续周期工作制（S7工作制）。

图3-1 S7工作制负载功率、电动机输出功率、电动机温度变化图

图中：P——负载；

Pv——电气损耗； Q——温度；

Qmax——达到的最高温度； t——时间； TC——负载周期； △tD——起动／加速时间； △tp——恒定负载运行时间； △tF一—电制动时间； 负载持续率=1

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3.1.6电动机型号的选择

Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。安装尺寸和功率等级符合IEC标准，外壳防护等级为IP44，冷却方法为IC411，连续工作制（S1）。适用于驱动无特殊要求的机械设备，如机床、泵、风机、压缩机、搅拌机、运输机械、农业机械、食品机械等。

Y系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。Y80~315电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB/T9616-1999。Y355电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB5274-91。Y80~315电动机采用B级绝缘。Y355电动机采用F级绝缘。额定电压为380V，额定频率为50Hz。功率3kW及以下为Y接法；其它功率均为△接法。电动机运行地点的海拔不超过1000m；环境空气温度随季节变化，但不超过40℃；最低环境空气温度为-15℃；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同时该月月平均最低温度不高于25℃。

表3-1电动机型号及相关参数 额定 额定 功率 堵转转矩 堵转电流 最大转矩 噪声 转速 效率 功率 电流 因数 额定转矩 额定电流 额定转矩 1级 2级 kW A r/min % COSФ 倍 倍 倍 dB(A) 同步转速 1000r/min 6 级 0.75 2.3 910 72.5 0.7 2.0 5.5 2.2 56 65 1.1 3.2 910 73.5 0.7 2.0 5.5 2.2 56 65 1.5 4 940 77.5 0.7 2.0 6.0 2.2 62 67 振动 重量 速度 mm/s kg 1.8 1.8 1.8 21 24 35 型 号 Y90S-6 Y90L-6 Y100L-6 额定转矩的计算公式

TN?60PN2?nN 式（3.2）

式中：TN——表示额定转矩

PN——表示额定功率 nN——表示额定转速

根据电动机的详细参数计算得：

表3-2不同型号对应的额定转矩 型号 Y90S-6 Y90L-6 Y100L-6 额定转矩（N?m） 7.87 11.55 15.75 因为负载转矩TL?10.385N?所以选择Y90L-6型号电动机。又因为是小功率电动机，m，

PN?3kw所以选用Y接法。

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3.2电动机选择的校验

3.2.1电动机的起动校验

根据查表得Y90S-6型电动机的起动转矩倍数?ST=TS?2.0、起动电流倍数TN?SC=IS?5.5。 IN起动转矩为

TS??STTN?2.0?11.55?23.1?(1.1?1.2)TL=（11.4235?12.462）N?m 起动转矩TS大于起动时的负载转矩的（1.1~1.2）倍，起动转矩满足起动条件。 起动电流为

IS??SCIN?5.5?3.2?17.6A?20A

起动电流IS小于电路保护的额定电流，起动电流满足起动条件

3.2.2电动机的过载校验

根据查表得Y90S-6型电动机的最大转矩倍数?MT=TM?2.2 TNTM??MTTN?2.2?11.55?25.41?TL?10.385N?m

电动机的最大转矩TM??MTTN大于电动机的负载转矩，过载转矩符合过载要求。

3.2.3电动机的稳定运行校验

把n?920r/min、Gm=20000N、?m=0.4m/s、??0.1、?t?0.8带入式（3.1）求得 60Fm?m602000?0.4TL???N?m?10.385N?m

2??tn6.280.8?920sN?n0?nN1000-910==0.09 n10002MTsM?sN?MT???12.2?2.2?1=0.092=0.3744

22???2.2?11.55???TT2.2?11.55??MMs?sM??????1??0.08000 ??1??0.3744???TL?TL??10.385??10.385??????nL??1?s?n0??1?0.08000??1000?920r/min?n

当电机转速为920r/min时电动机可以稳定运行，即当负载转矩为10.385N?m时，电动机的转速为920r/min。

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