电动机的选择

2.1　电动机的选择

2.1.1　电动机输出功率的确定

图2.3、图2.4为两种比较典型的传动装置。在图2.3中带式输送机输送带拉力F、输送带速度v、驱动滚筒直径D为已知条件，在图2.4中螺旋式输送机工作轴的转矩T、工作轴的转速n_w为已知条件，则电动机所需的输出功率P_d计算如下：

图2.3

1.电动机；2.带传动；3.减速器；

4.联轴器；5.输送带；6.驱动滚筒

图2.4

1.电动机；2.联轴器；3.单级圆柱齿轮减速器；

4.圆锥齿轮传动；5.螺旋输送机

（1）工作机所需功率P_w

式中：F，T——工作机的有效阻力（N）与转矩（N·m）；

　　　v，n_w——工作机的速度（m/s）与转速（r/min）；

　　　η_w——工作机自身的传动效率。

（2）传动装置的效率η

由于在传动中存在轴承的摩擦、齿轮轮齿间的摩擦等其他的摩擦损耗，因此这会损耗一部分功率。如果不考虑这部分功率损耗，而直接取电动机的功率为工作机所需功率P_w，那么电动机在工作时由于这些摩擦增加的功率损耗会引起过载，从而烧毁。所以在确定电动机功率时应考虑这部分功率损耗。这部分功率损耗的大小用传动效率来衡量。

传动装置为串联时（如图2.3、图2.4），总效率η等于各级传动效率和轴承、联轴器效率的连乘积，即：

式中：η₁，η₂，η₃，…，η_k——传动装置中各级传动及联轴器的效率。

各类传动、轴承及联轴器等的效率从［1］→【常用基础资料】→【常用资料和数据】→【机械传动效率】查得。

图2.3带式输送机总效率。其中η₁、η₂、η₃、η₄分别为V带传动、一对轴承、齿轮传动、联轴器的效率。

图2.4螺旋式输送机总效率。其中η₁、η₂、η₃、η₄分别为联轴器、一对轴承、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动的效率。

（3）电动机所需输出功率为：

2.1.2　电动机类型选择及其转速的确定

电动机是由专门厂批量生产的系列化标准产品，其中三相异步电动机应用最广。设计时只要根据工作机的工作特性、工作环境和工作载荷等条件选择电动机的类型。在三相异步电动机中，Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼式三相异步电动机，它结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，因此广泛用于不易燃烧、不易爆、无腐蚀和无特殊要求的机械设备上，为此课程设计中的电动机一般选用Y系列电动机。但电动机在同一额定功率下有同步转速3000r/min、1500r/min、1000r/min和750r/min几种可供选用，所以选择合理的同步转速电动机需要从多方面因素来考虑。同步转速越高，尺寸、重量越小，价格越低，且效率较高；过高的电机转速将导致传动装置的总传动比、尺寸及重量增大，从而使传动装置的成本增加。因此，确定电动机转速时，应兼顾电动机及传动装置二者加以综合比较后决定。常用同步转速为1000r/min及1500r/min两种类型的电动机。

2.1.3　电动机型号的确定

电动机类型选定后，其型号可根据输出功率和同步转速确定。但电动机功率只按电动机所需的输出功率P_d考虑有时还不行。因为工作机在工作时由于工作载荷的不稳定，常常会使电动机过载，这时使得电动机输出的功率超过电动机所需的输出功率P_d，如果电动机长期在这种情况下运行，会发生烧坏。因此选择电动机的额定功率P时应满足下列条件：

式中：k——过载系数，视工作机类型而定（一般可取k＝1～1.1；无过载时可取k＝1）。

从式（2－5）中计算得kP_d值往往与电动机的额定功率P的标准值是不一致的，为此在电动机的计算功率kP_d与转速确定后，可从［1］→【常用电动机】→【三相异步电动机】→【三相异步电动机选型】→【Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件】→【电动机的机座号与转速及功率的对应关系】中，选择电动机的额定功率P、同步转速n和机座号。再从［1］→【常用电动机】→【三相异步电动机】→【三相异步电动机选型】→【Y系列（IP44）三相异步电动机技术】→【机座带底脚、端盖上无凸缘的电动机】选定电动机的主要结构尺寸。

由于［1］→【常用电动机】→【三相异步电动机】→【三相异步电动机选型】→【Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件】→【电动机的机座号与转速及功率的对应关系】中只列出了电动机的同步转速，而设计减速器及其他机械设计时，进行运动计算一般用的是电动机的满载转速而不是同步转速。为此还应根据查出的电动机的机座号和同步转速，找相关资料，查出其满载转速。为了方便起见，对于减速器设计中常用的电动机的型号、同步转速、满载转速列于表2.1，供在设计减速器时查询。

表2.1　Y系列（IP44）三相异步电动机（JB/T　9616—1999）部分技术参数

对于通用机械，常用额定功率P作为计算依据；对于专用机械，常用计算功率kPd作为计算依据。