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机械设计——第一讲 电机的认识

[日期:2019-05-21] [字体: ]

   电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式

 

电动机输出转矩:

  使机械元件转动的力矩称为转动力矩,简称转矩。机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形,故转矩有时又称为扭矩

 

转矩与功率及转速的关系:   

         转矩(T)=9550*功率(P)/转速(n)   

           即:T=9550P/n

由此可推导出:

转矩=9550*功率/转速  《===》  功率=转速*转矩/9550

 

方程式中:

             P—功率的单位(kW);n—转速的单位(r/min);

         T—转矩的单位(N.m);9550是计算系数

 

 

电机扭矩计算公式  T=9550P/n 是如何计算的呢?

 

分析:

功率(P)=力(F)*速度(V)                                                                 公式【1
   转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R)                                              公式【2】
   线速度(V)=2πR*每秒转速(n秒)=2πR*每分转速(n分)/60

                             =πR*n分/30              公式【3】

 

P=F*V            公式【1

T=F*R            公式【2

V=2πR * n(r/s)= 2πR * n/60(r/min) =πR * n/30(r/min) 

                 公式【3

将公式2、3代入公式1得:


   P=F*V=T/R * πR* n/30 =π/30 * T*n(r/min)

P=功率,单位W; T=转矩,单位N.m;  n=每分钟转速单位r/min

如果将P的单位换成KW,那么就是如下公式:

               P*1000=π/30 * T*n
              30000/π*P=T*n
       30000/3.1415926*P=T*n
              9549.297*P=T*n

这就是为什么会有功率和转矩*转速之间有个9550的系数关系。。。

 

转矩的类型

 

转矩可分为静态转矩和动态转矩。

 

※静态转矩

 

静态转矩是值不随时间延长而变化或变化很小、很缓慢的转矩,包括静止转矩、恒定转矩、缓变转矩和微脉动转矩。 

静止转矩的值为常数,传动轴不旋转;

恒定转矩的值为常数,但传动轴以匀速旋转,如电机稳定工作时的转矩;

缓变转矩的值随时间延长而缓慢变化,但在短时间内可认为转矩值是不变的;

微脉动转矩的瞬时值有幅度不大的脉动变化。

 

※动态转矩

 

动态转矩是值随时间延长而变化很大的转矩,包括振动转矩、过渡转矩和随机转矩三种。

振动转矩的值是周期性波动的;

过渡转矩是机械从一种工况转换到另一种工况时的转矩变化

过程;随机转矩是一种不确定的、变化无规律的转矩。

 

 

选择电动机时,如何选择功率与转矩?

电动机的功率,应根据生产机械所需要的功率来选择,尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点:

①如果电动机功率选得过小.就会出现“小马拉大车”现象,造成电动机长期过载.使其绝缘因发热而损坏.甚至电动机被烧毁。

②如果电动机功率选得过大.就会出现“大马拉小车”现象.其输出机械功率不能得到充分利用,功率因数和效率都不高,不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。

要正确选择电动机的功率,必须经过以下计算或比较:

P=F*V/1000(P=计算功率KW,F=所需拉力N,工作机线速度M/S)

对于恒定负载连续工作方式,可按下式计算所需电动机的功率:

P1(kw):P=P/n1n2

式中n1为生产机械的效率;n2为电动机的效率,即传动效率。

按上式求出的功率P1,不一定与产品功率相同。因此.所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。

此外.最常用的是类比法来选择电动机的功率。所谓类比法。就是与类似生产机械所用电动机的功率进行对比。

 

具体做法是:了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电动机,然后选用相近功率的电动机进行试车。试车的目的是验证所选电动机与生产机械是否匹配。

验证的方法是:使电动机带动生产机械运转,用钳形电流表测量电动机的工作电流,将测得的电流与该电动机铭牌上标出的额定电流进行对比。如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大.则表明所选电动机的功率

合适。如果电动机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70%左右.则表明电动机的功率选得过大,应调换功率较小的电动机。如果测得的电动机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40%以上.则表明电动机的功率选得过小,应调换功率较大的电动机。

适用于伺服电机额定功率、额定转速和额定转矩之间的关系互导,但实际的额定转矩值应该是实际测量出来为准,因为有能量转换效率问题,基本数值大体一致,会有细微减小。。。

 

 

问:为什么要进行减速设计?

答:增加机构传动扭矩(增大扭矩是以牺牲转速为代价)

 

问:“2018FRC能量强化”主题中,箱体发射机构(气动夹爪)为何采用大直径飞轮而不用小直径飞轮?

答:在同等转速的情况下,大、小飞轮圆周上某一点的线速度不同。直径越大,则线速度越大。

提示:如采用飞轮进行物体拾取,若拾取物体为硬材料,应采用软飞轮;若拾取物体为软材料,应采用硬飞轮。(产生变形大,可增大摩擦)

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