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如何选择和大小的齿轮电机输送机的应用

这篇文章提供了如何在皮带驱动输送机应用中调整和选择齿轮马达的分步说明。在确定齿轮马达的尺寸之前,我们必须首先了解应用要求。

以我们为例,输送机系统的要求如下:

带式输送机工业自动化系统。
带式输送机工业自动化系统。
  • 能够承受200磅(90公斤)的负载
  • 速度可调,最高可达12英寸/秒
  • 能够在1秒内加速
  • 由115VAC供电
  • 是否有4英寸(102mm)直径的滚轮
  • 允许频繁启动/停止
  • 零齿轮电动机维修

现在我们必须把这些要求转换成齿轮马达的规格。首先,我们将确定所需的速度和扭矩,然后我们审查最适合我们的输送机规格的齿轮电机选项,最后,我们选择股票齿轮电机和驱动器。

带式输送机采用Bodine 42A-FX齿轮电机和WPM速度控制。
带Bodine 42A-FX PMDC齿轮电机和WPM直流电机速度控制的带式输送机。

第一步:确定速度和扭矩

为了确定齿轮马达的尺寸,我们需要确定:

  • 速度(N)-根据其规格驱动应用程序所需的速度
  • TACCEL–反射加速度扭矩
  • T摩擦–反射的摩擦扭矩
  • T脱离-反射的分离力矩
  • T重力-反射的重力力矩
  • T和惠普–应用所需的持续扭矩和马力

注:TACCEL可忽略,除非加速时间至关重要。TACCEL和T重力可以使用本文中的方程进行计算。T摩擦和T脱离必须使用本文所描述的方法之一进行测量。T脱离只是启动过程中的一个因素。T摩擦和T重力将用于确定连续转矩(T)T重力仅当皮带未水平安装时才考虑。

步骤1:确定速度和扭矩,续…

Bodine-gearmotors-for conveyors_07470035_belt-drive

A.速度

方程1:N=(9.55•V负载)/r

其中9.55的单位为秒rev/min。根据给定的系统需求,我们知道V负载=12英寸/秒,因此r=2英寸N = 57.3 rpm。

b TACCEL

TACCEL可忽略,除非加速时间至关重要。它将用于确定所选齿轮马达是否具有足够的启动能力。

输送机用Bodine齿轮马达\u formula-T-accel\u 11-12-2013

方程式2:

我们知道W负载=200磅x 16盎司/磅=3200盎司。,v负载=12英寸/秒,ta=1秒,r=2英寸。我们假设

用于输送机的波丁齿轮马达-变量的定义11/2013

J发动机= W= W= 0用于我们的初步计算。因此TACCEL=199盎司英寸

c T摩擦

摩擦扭矩(T摩擦)可以根据PDF第4页的“测试电机方法”或这篇博客文章的结尾所描述的测量进行估计。对于我们的示例,我们将假设度量值T摩擦= 100扭力。

D.T脱离

所反映的分离扭矩可以通过测量来估计,如“弹簧和滑轮法”、“扭矩扳手法”或PDF第4页或本博客文章末尾的“测试电机法”所述。

对于我们的示例,我们将假设度量值T脱离= 120扭力。

电子技师重力

当皮带不水平安装时,只需要考虑重力扭矩。载荷向上移动时为正数,载荷向下移动时为负数。

方程3:T重力(z-in.) = r WLOAD sin φ

在我们的示例中,输送机不倾斜,因此φ=0°,这意味着T重力= 0。

f T和惠普

现在我们可以计算应用所需的连续转矩。这将是扭矩值,我们将使用来确定所需的连续马力,这些值,连同计算速度,我们将使用来选择齿轮马达。

输送机用Bodine齿轮马达\u formula-T-cont\u 11-12-2013

方程式4:

因此,T=100盎司英寸=6.25磅英寸。

Bodine-gearmotors-for conveyors_formula - hp_11 - 12 - 2013

方程式5:

因此,惠普= .00568 =1/176.

我们已经完成了选择齿轮电机所需的所有初始计算。一旦我们选择了一个齿轮电机,我们必须确保其启动扭矩能力大于或等于上述所有4个扭矩的总和(TACCELT摩擦T脱离, T重力).

步骤2:确定最适合应用的电机/减速电机类型。
我们可以通过回答一些基本问题来确定使用什么类型的电机:
可用电源是交流电源还是直流电源?自动控制
如果是交流,电源是否是1相?
如果是交流电源,电源是否三相?没有
如果是直流,电源电压是否低(12/24VDC)?没有
如果是直流电,电源电压是否高(90/130VDC)?没有
应用程序需要可调的输出速度吗?
应用程序需要点对点定位吗?没有
应用是否需要控制加速和减速,即使存在大修负载?没有
由于空气中的灰尘、机械噪声、电气噪声或电刷维护需要,电刷电机是否不受欢迎?

根据以上答案a无刷直流电机/齿轮电机与交流调速或者一个三相交流电机/减速电机与交流动力速度控制将是这个应用程序的最佳选择。

步骤3:选择一个齿轮马达
直角齿轮马达vs.平行齿轮马达

  • 应用程序是否有大小/间距限制?(有时,直角更好)
  • 应用程序是否需要一个自锁减速电机来防止反向驱动?(选择直角,高比)
  • 齿轮马达的效率对应用是否重要?(选择效率更高的平行轴)

在这种情况下,没有理由选择直角(蜗杆)齿轮马达是目前,所以我们将选择一个平行轴齿轮电动机

步骤4:选择库存产品
以下Bodine产品符合上述规格,以及我们决定用于此应用的齿轮马达类型。

输送机用Bodine齿轮马达-产品选项11/2013

测量机器分离和摩擦扭矩的方法。摘自波定手册,第七章,这个Bodine选择指南(PDF)。

绳子和滑轮方法

图A:简单的“弦和滑轮”扭矩测量方法(扭矩=弹簧刻度上的力乘以滑轮半径)。
图A:简单的“绳和滑轮”扭矩测量方法(扭矩=弹簧秤上的力读数乘以滑轮半径)。

将皮带轮固定在要驱动的机器的轴上(见图a)。将绳子的一端固定在皮带轮的外表面,并将绳子绕在皮带轮上。把绳子的另一端系在弹簧秤上。拉动秤直到轴转动。以磅为单位的力乘以滑轮的半径(英寸)就得到了以磅-英寸为单位的分离力矩。

力矩扳手的方法

可以在要驱动的机器轴上使用一个简单的扭矩扳手。像转动普通管扳手一样转动扳手,当轴开始转动时,读取T的值脱离(以盎司-英寸或磅-英寸为单位)显示在扭矩扳手仪表上。

试验电机法

图B:带可调自动变速器的交流电机或齿轮电机,以及连接用于负载测量的电压表。
图B:带可调自动变速器的交流电机或齿轮电机,以及连接用于负载测量的电压表。

交流和直流测试电机或齿轮电机都可以用来测量分离扭矩(T脱离),和摩擦力矩(T摩擦)This method requires more time and instrumentation, but can be well worth the expense in the long run. It is the best way to optimally match machine and drive unit, and is popularly used for all high volume OEM (original equipment manufacturer) applications. After using these methods, contact the motor manufacturers’ sales engineer for help in interpreting the data.

使用交流驱动器进行测试-使用扭矩扳手或“绳和滑轮”找到所需测试电机或齿轮电机的大致尺寸。应获得额定输出速度接近机器所需“最终”速度的交流电机或齿轮电机。接下来,将交流驱动器以及可变自耦变压器连接到负载上(见图B)。将电压表连接到线路上,增加自耦变压器提供的电压,直到其启动并加速负载至速度(使用转速表或频闪仪检查速度)。记录设备所有可能起动位置的起动电压。这与T成正比脱离.接下来,慢慢后退,直到马达停止。读取电压。这与T成正比摩擦

输送机用Bodine齿轮电机07470035-负载测试2A

“测试”与直流驱动器-直流方法要求电压和安培的读数都要从电枢电路(见图C)摩擦与电枢安培成正比。

下载本申请须知,作为申请表格PDF格式,请这里难闻的.为了审查我们对变速AC、PMDC和BLDC(EC)齿轮电机、电机和电机速度控制的选择,点击这里

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1评论

  • 评论#1:许多输送机在频繁的启动/停止环境中运行。因此,您需要考虑电机或减速电机的每小时启动(占空比)额定值,并可能需要使用稍微过大的电机来消散将产生的多余热量。

    技术提示:我将在一个连续循环的应用程序中做的是计算负载循环的RMS扭矩,然后选择一个连续额定值满足或超过该RMS扭矩的齿轮电机。或者,如果有尺寸或成本限制,限制齿轮电机的选择,我可能选择最大的齿轮电机在尺寸/成本预算,然后建议输送机设计师在最大启动/停止频率为他/她的系统做广告。此外,对于特定类型的电机还有其他需要考虑的问题,比如分相电机中的离心启动开关,它不是为频繁的启动/停止操作而设计的。

    评论2:如果减速电机不是直接耦合到输送机,并且设计需要链或同步带呢?

    技术提示:链和皮带驱动是如此普遍的输送机,它可能应该包括在这个“基本”参考。这个计算其实很简单。若链条或皮带传动的减速量为N:1,则减速电机输出速度应为计算出的输送辊转速的N倍,输出扭矩应为计算出的输送辊扭矩的1/N倍。

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