轻型输送带电机的选择与实例分析

1轻型输送带电机的选择与实例分析袁卫华1高利平（南通农业职业技术学院机电工程系，江苏南通226007）摘要:举例分析了轻型输送带传动电机的工况，计算出相关的数据，确定电机和相关配件的型号，常用输送带传动电机的选择都可以借鉴本例。关键字：传动电机、传动转矩、惯性惯量轻型输送带主要包括PVC输送带、橡塑制品输送带、PU输送带等，广泛应用于食品、物流、电子、烟草、木材、石材、健身等各个领域。输送带电机的合适与否直接影响输送带的平稳运转与输送能力，所以如何选择一台合适的配套电机是输送带设计中重要的一环，本文就对输送带电机的选择与计算进行举例分析。某CD制造厂包装车间进行技术改造，项目为两台包装机进行连线生产，方案为用输送带配以机械手输送，整体用PLC控制，辅以气动元件、定位元件、低压电路元件、机械传动元件等，组成一个闭环控制回路。输送带电机选择依据及相关计算如下：一、工况分析：上机SKS包装机的最大产量为每小时6120盒，下机片式包装机的一般产量为每小时70包，按十盒每包即为7000盒，输送带的输送量应大于上机生产速度而小于下机生产速度，所以输送带的输送速度确定为每小时6500盒，65包，CD盒的尺寸为：142×124×10，所以输送皮带的最小输送速度为：每小时9.23米，约为每分钟0.154米，而输送带传动棍子直径为Φ20mm，则输送带传动棍子速度最小约为2.45r/min。一盒CD最重的包装是70克，一包是10盒，700克，输送带一般都有5—7包，所以输送带一次输送重量为3.5KG—4.9KG，计算时取最大重量5KG。由于有物料定位，要求输送距离精确，过转量小，所以电机必需要有以下特点：断电后即制动保持负载；制动速度快，过转量小；可实现频繁启动，上文已经算出每小时要输送65包，即输送1包55秒，所以电机每分钟至少要启停2次。二、具体计算如下：①皮带轮机构：皮带与工作物的总重量•••••••m1=10kg滑动面的摩擦系数•••••••••••μ=0.3滚轮的直径••••••••••••D=20mm滚轮的重量•••••••••••••m2=1kg皮带•滚轮的效率••••••••••η=0.9皮带的速度••••••••V=28mm/s±10%电机电源•••••••••••单相220V50Hz工作时间•••••••••••1天24小时运转②决定减速箱的减速比：减速比输出轴转速：NG=(V•60)/(π•D)=((28±14)×60)/(π×20)=26.7±2.7[r/min]因电机（4极）在50Hz时的额定转速为1500r/min左右，所以应选择在此范围内的减速比i=60。减速箱的减速比i为：i=(1500)/NG=(1500)/(26.7±2.7)=51~62.5③计算必要转矩：输送带起动时所需的转矩为最大。先计算起动时的必要转矩。滑动部的摩擦力F=μm·g=0.3×10×9.807=29.4[N]2负载转矩TL=F·D/2·η=(29.4×20×10-3)/(2×0.9)=0.326[N·m]此负载转矩为减速箱输出轴的数值，因此需换算成电机输出轴的数值。电机输出轴的必要转矩TMTM=TL/i·ηG=0.326/(60×0.66)=0.00824[N·m]=8.24[mN·m]（减速箱的传导效率ηG=0.66）按使用电源电压波动（220V±10%）等角度考虑，设定安全率为2倍。8.24×2≈16.48[mN·m]电机所需功率LPLPmnTP5.2~5.1取系数为2，则Pm=2T·2πn=2×0.01648×2×π×1500/60=5.17W起动转矩为16.48N·m以上的电机，可参阅标准电机型号/性能表来选择。电机：60YB06DV22，再选用可与60YB06DV22组合的减速箱60GK60H。④确认负载惯性惯量：皮带·工作物的惯性惯量Jm1=m1×(π×D/2π)2=5×(π×20×10-3/2π)2=5×10-4[kg·m2]滚轮的惯性惯量Jm2=1/8×m2×D2=1/8×1×(20×10-3)2=0.5×10-4[kg·m2]减速箱输出轴的全负载惯性惯量J=5×10-4+0.5×10-4×2=6×10-4[kg·m2]查厂家技术手册得60GK60H电机输出轴的容许负载惯性惯量Jm=0.062×10-4[kg·m2]。JG=Jm×i2=0.062×10-4×602=223.2×10-4[kg·m2]因J＜JG，即负载惯性惯量为容许值以下，故可以使用。且所选用的电机额定转矩为40mN·m，较实际负载转矩为大，因此电机能以比额定转速更快的转速运转。再依据无负载时的转速（约1500r/min）来计算皮带的速度，确认所选制品是否符合规格要求。V=(NM·π·D)/60·i=(1500×π×20)/(60×60)=26.17[mm/s]以上确认结果为均能满足规格要求。综上所述，对负载工况的分析、负载计算，是选用电机、减速箱的基础。有关详细的计算可参阅《机械设计手册》中相关章节。三、确定电机及相关配件型号。结合结合工厂实际使用电源与备件情况，选用电磁制动电机，型号为60-YB-06D-V22（机座号60，YB电磁制动电机，6W圆轴，单相220V）；配套减速箱型号为60-GK-60H（机座号60,6W减速箱，减速比60，标准结构）；采用弹性联轴器直接与输送带传动棍子连接，弹性联轴器型号为28MC08-08（公称外径Φ28，内径为Φ8）；电动机直角安装脚型号为RAL60。3四、结论。实际应用后，选择电机功率适中，输送速度合适，运转平稳，故障率低，完全满足设计要求。通过工况分析，设计举例，负载等计算，可以合理、安全、可靠的选择电机，上文只是选型与安装的过程，有关控制回路的接线请参考其它文献。参考文献：工程机械网厦门精研自动化元件有限公司产品目录20081作者简介：袁卫华（1977—），男，江苏南通市人，南通农业职业技术学院助理实验师，主要研究方向为自动化控制。