2.1.2　各種設(shè)備的電動機(jī)功率的選擇及實(shí)例

各種設(shè)備的負(fù)載功率P（已考慮傳動機(jī)械效率）求出后，電動機(jī)的功率P_e在滿足負(fù)荷特性的前提下（即M_q/M_max、M_min符合要求時），就可按式P_e≥P確定。

（1）卷揚(yáng)機(jī)電動機(jī)功率的計算

卷揚(yáng)機(jī)電動機(jī)的負(fù)載曲線如圖2-1所示。電動機(jī)的負(fù)載功率可按下式計算：

式中　P_if——電動機(jī)的負(fù)載功率，kW；

η——卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)效率（直接連接的為0.8～0.9，一對齒輪乘以0.9～0.95）。

其他符號見圖2-1。

卷揚(yáng)機(jī)電動機(jī)功率另一計算公式：

式中　P——所需的電動機(jī)功率，kW；

n——轉(zhuǎn)速，r/min；

M——電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，N·m。

【例2-1】　某卷揚(yáng)機(jī)的電動機(jī)負(fù)載曲線如圖2-1所示。已知t₁為12s，t₂為20s、t₃為6s、t₄為30s；P₁為350kW，P₂為200kW、P₃為160kW、P₄為40kW，試選擇電動機(jī)的功率。

解：設(shè)滾筒軸的效率η=0.95，則電動機(jī)的負(fù)載功率為

因此，可選用JRQ型245kW、735r/min、380V的電動機(jī)。

用上述方法計算時，周期T值一般不超過15min。如果T值超過15min，應(yīng)用溫升曲線去計算。

（2）摩擦負(fù)載電動機(jī)功率的計算

皮帶運(yùn)輸機(jī)、吊車在軌道上運(yùn)動等，都屬于摩擦負(fù)載類型。這類負(fù)載的電動機(jī)功率可按下列公式計算。

①直線運(yùn)動，則

F=μG

P=Fv×10^-3=μGv×10^-3

式中　F——滑動摩擦力，N；

P——電動機(jī)所需功率，kW；

G——垂直正壓力，N；

v——運(yùn)動速度，m/s；

μ——滑動摩擦因數(shù)，無潤滑時，0.1～0.3；有潤滑時，0.02～0.1。詳見電工手冊。

②回轉(zhuǎn)運(yùn)動，則

M=ρGr

P=ωM×10^-3=ωρGr×10^-3

式中　M——所需轉(zhuǎn)矩，N·m；

r——軸承的旋轉(zhuǎn)半徑，m；

ω——旋轉(zhuǎn)軸的角速度，rad/s；

ρ——軸承摩擦因數(shù)，套筒軸承為0.001～0.006，滾珠軸承、滾柱軸承為0.001～0.007。

（3）幾種機(jī)床電動機(jī)的選擇

1）機(jī)床主傳動電動機(jī)的負(fù)載功率

①不調(diào)速電動機(jī)的負(fù)載功率

式中　P——電動機(jī)的負(fù)載功率，kW；

M_z——電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，N·m；

n_e——電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min。

②調(diào)速電動機(jī)的負(fù)載功率

a.采用交流多速電動機(jī)時

式中　P_max——機(jī)床最大切削功率，kW；

ηmin——傳動最低效率。

b.采用直流電動機(jī)時

式中　P_e——電動機(jī)額定功率，kW；

P——電動機(jī)的負(fù)載功率，kW；

D_u——調(diào)電壓調(diào)速范圍，一般D_u=2～3；

D_ф——調(diào)磁場調(diào)速范圍，一般D_ф=1.75～2；

D——主傳動總調(diào)速范圍；

Z——機(jī)械變速級數(shù)，一般Z=2～4。

2）車床給進(jìn)電動機(jī)的負(fù)載功率計算

①不調(diào)速電動機(jī)的負(fù)載功率為

式中　P——電動機(jī)的負(fù)載功率，kW；

P₁——車床的切削功率，kW；

η——傳動機(jī)構(gòu)的效率；

F——給進(jìn)運(yùn)動的總阻力，N；

v——切削速度，取最大值，m/min；

D——工件的最大直徑，m。

②調(diào)速電動機(jī)的負(fù)載功率

a.采用交流多速電動機(jī)時

M_e≥M_z

式中　M_e——電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，N·m；

M_z——電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，N·m。

b.采用直流電動機(jī)時

式中　K——通風(fēng)散熱惡化的修正系數(shù)，當(dāng)調(diào)速范圍為1:100時，K=1.8。

3）立式車床給進(jìn)電動機(jī)的負(fù)載功率計算

P=20D^0.88

式中　D——工件的最大直徑，m。

4）刀架快速移動所需電動機(jī)（即輔助傳動電機(jī)）的功率計算

式中　P——輔助傳動電機(jī)的功率，kW；

G——被移動元件的質(zhì)量，kg；

v——移動速度，m/min；

μ——摩擦因數(shù)，可取0.1～0.2；

η——傳動機(jī)構(gòu)的效率，可取0.1～0.2；λ——電動機(jī)過載倍數(shù)，可由產(chǎn)品目錄查得。

5）切削機(jī)床電動機(jī)的負(fù)載功率計算

式中　P——電動機(jī)的負(fù)載功率，kW；

F₁、F₂——切削力，N；

R——半徑，m；

n——轉(zhuǎn)速，r/min；

v——送刀速度，m/min；

η——機(jī)床傳動效率。

【例2-2】　某車床由三相異步電動機(jī)拖動，電動機(jī)的額定參數(shù)如下：P_e為5.5kW，n_e為1440r/min，η_e為0.85，U_e為380V，cosφ_e為0.82。現(xiàn)欲將該車床改成高速切削狀態(tài)，負(fù)載情況如圖2-2所示。問該電動機(jī)能否勝任工作？

解：由圖2-2得等效負(fù)荷電流為

電動機(jī)額定電流為

因?yàn)?i>I_e<I_jf，故原電動機(jī)已不能勝任高速工作。

6）搖臂鉆床電動機(jī)的負(fù)載功率計算

P=0.0646D^1.19

式中　P——電動機(jī)的負(fù)載功率，kW；

D——最大的鉆孔直徑，mm。

7）電鉆轉(zhuǎn)矩計算

鉆削45鋼，不采用冷卻液時，電鉆的轉(zhuǎn)矩可按下式計算：

M=0.29D²v^0.8

式中　M——電鉆的鉆矩，N·m；

D——最大鉆孔直徑，mm；

v——鉆頭進(jìn)給速度，mm/r；

F——在電鉆上施加的軸向壓力，N。

各種規(guī)格的電鉆鉆削45鋼時設(shè)計用軸向壓力，見表2-1。

8）電動攻絲機(jī)轉(zhuǎn)矩計算

利用冷卻潤滑液切削螺紋的電動攻絲機(jī)轉(zhuǎn)矩可按下式計算：

M=0.0981KD^1.4S^1.5

式中　M——攻絲機(jī)轉(zhuǎn)矩，N·m；

K——系數(shù)，鋼取2.75，鑄鐵按硬度不同，取1.29～1.89，青銅及黃銅取0.55；

D——螺紋直徑，mm；

S——螺距，mm。

絲錐的切削速度，見表2-2。

9）外圓磨床電動機(jī)功率計算

P=0.1KB

式中　B——砂輪寬度，mm；

K——砂輪主軸采用不同軸承的系數(shù)（滾動軸承，K=0.8～1.1，滑動軸承，K=1.0～1.3）。

10）銑床電動機(jī)功率計算

式中　P——噴削功率，kW；

k_m——單位切削力，MPa；

a——銑削深度，mm；

b——銑削寬度，mm；

S——進(jìn)給量，mm/min；

F——銑削力，N；

d——銑刀直徑，mm；

n——銑刀轉(zhuǎn)速，r/min。

11）鉆床擴(kuò)孔機(jī)、攻絲機(jī)電動機(jī)功率計算

式中　M——鉆頭轉(zhuǎn)矩，N·m；

n——鉆頭轉(zhuǎn)速，r/min。