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P_e在满足负荷特性的前提下（即M_q/M_max、M_min符合要求时），就可按式P_e≥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　P_if——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。

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；

M_z——电动机的负载转矩，N·m；

n_e——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　P_max——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　P_e——电动机额定功率，kW；

P——电动机的负载功率，kW；

D_u——调电压调速范围，一般D_u=2～3；

D_ф——调磁场调速范围，一般D_ф=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

M_e≥M_z

式中　M_e——电动机额定转矩，N·m；

M_z——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=20D^0.88

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：P_e为5.5kW，n_e为1440r/min，η_e为0.85，U_e为380V，cosφ_e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？

解：由图2-2得等效负荷电流为

电动机额定电流为

因为I_e<I_jf，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=0.0646D^1.19

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=0.29D²v^0.8

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。

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=0.0981KD^1.4S^1.5

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。

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；

k_m——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。