非标设备设计中的驱动功率计算？

spaike · 发表于 2010-1-11 14:09:10

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在非标设备设计中，经常会遇到不同类型设备驱动功率的计算。
按一般资料中介绍的电机功率通用计算公式进行计算，有时，感觉不是太好对应，时常会出错。
希望哪位搞非标设计的高手能较透彻地介绍一下各种类型设备电机功率计算的原理和公式？

立柱 · 发表于 2010-1-11 16:21:33

首先，确定你的移动部件的总重和摩擦系数，确定总的摩擦力，然后计算移动部件移动的时候受的外力，加上摩擦力就是总的驱动力。然后根据传动方式，比如说是丝杆还是齿条，计算所需的驱动扭矩，最后除以减速比就是所需的电机的扭矩，根据电机扭矩就可以算出电机的功率。注意，如果是无极调速的电机，需要考虑电机在不同转速的时候的特性，综合考虑最终的移动速度，选择好减速比，避免低速的时候驱动扭矩不足。选择摩擦系数的时候要注意一般要按静摩擦系数考虑，避免启动时扭矩不足。这个没有统一的公式的，需要根据不同的传动方式做相应的计算。

点识 · 发表于 2010-1-11 16:57:07

一般来说，设计者只要把某一种驱动功率的计算公式理解透了，就完全可满足绝大多数非标设备设计中功率计算的需要。所以，很少有设计者会反过来探究其中的原理。
既然，楼主提出了这个问题，而在论坛中，也时常会遇到询问各种设备驱动功率计算的问题，那我们就一起来议论一下其中的原理所在，以及非标设计中驱动功率计算公式的几种应用吧。
在各种原始参数中，传动功率是最常用但若认真起来又较难确定的参数。由于，非标设备对外做功的形式各式各样，往往不能直接套用标准设备计算功率的现成公式（专业非标设计者除外），因而，常使设计者难以确定适宜的计算方式和方法。
实际上，根据能量守恒原理，某机构在单位时间内输出的能量加上摩擦胡其它原因而损耗的能量应该等于该机构所输入的能量。也就是说，输出功率+损耗功率（常用效率来考虑）=该机构所需传动功率。如果，再考虑工作条件不稳定（即实际工况）和计算不准确的影响而引入的安全系数，则
传动功率=安全系数×计算输出功率/传动效率
当载荷有规律地做周期性变化时，其输出功率计算与所选原动机种类和部分转动惯量有关。就非标设备常用的三相异步电机而言，其瞬时过载能力取决于电机的温升速度，即取决于和电机构造尺寸有关的发热时间常数。由于非标设备的工作周期通常远小于电机发热常数（一般大于20-30分钟），故对于输出功率做周期变化的非标设备来说，可以先按平均功率来决定电机的功率，然后，再核算瞬时最大扭矩及起动扭矩是否在电机容许范围之内。其条件为：P≥W/102t，
式中，W——为一周期内的总输出功（kg•m）；t——周期（s）。
了解了上述有关方面的原理，基本也就应该明了了驱动功率计算公式的本源了。剩下的就是如何应用了。
一般常用驱动功率计算公式使用中，出错的主要原因是未能按原始公式正确匹配的相关量纲来使用。
因此，设计计算时，应该重点关注公式中相关量纲的正确匹配。
下面，按楼主要求，对不同类型设备驱动功率的计算（包括正确匹配的相关量纲）做点介绍。
首先，说明下列各式中几个通用字母的含义：P——驱动功率（kw），一般多为电动机功率。
K——工况系数或安全系数。在一般机械设备（特种设备除外）设计中，K=1.2～1.8，具体数值最好查看相关设计手册中的相关图表。
η——总效率。其中，包括动力主机（电机）和机械传动总效率，具体数值可查看机械设计手册内相关图表。
1.用于旋转运动：P=K•T•n/955η，式中，T——扭矩（kg•m）；n——转数（r.p.m）；
2.用于直线运动：P=K•F•v/102η，式中，F——速度方向驱动力（kg）；v——转数（r.p.m）；
3.为方便应用，当输出功变为位能（如提升机和皮带运输机等）时，输出功率可按下式计算：
P=K•q•ΔH/102η，式中，q——单位时间载荷输送量（kg/s）；ΔH——载荷运动高度差（m）；
4.当输出功转变为动能情况（如抛丸机和水力清砂机等）下，输出功率可按下式计算：
P=K•q•v2/204g•η，式中，q——单位时间内抛出物体重量（kg/s）；g——重力加速度（m/s2）；v——抛出物体最高速度（m/s）；
5.当输出功转变为液体压力能（如液压泵）时，输出功率可按下式计算：
P=K•ρ•Q/612η，式中，q——液体单位压力（kg/cm2）；Q——液体流量（l/min）；
上述五种电机功率计算公式，基本从多种角度给出了非标设备设计中驱动功率计算的选择方案，可供相关非标设备设计人员参考。
但是，有时，作为参考设备的电机功率，选择得也不一定就十分的合理和正确，必要时，还可用电表测量电机满负荷工作时的实际电流以及发热情况，由此可以推算出电机的实际功率损耗，以验证初始选择的正确与否，来最终确定是否需要对其进行修正。
总之，如果你了解了机械设计，乃至非标设备设计的实际设计原理和思想，那么，对上述这些也就能够理解其内涵所在了，也就可以在实际非标设备设计中，灵活应用了。

hxz620611 · 发表于 2010-1-12 14:49:58

作为非标设备，初选电机功率可按驱动负载所需的功率来确定就可以了。即按负载的受力、速度或扭矩、转速计算功率。待传动系统设计确定后在考虑传动效率来验算电机功率既可。电机功率一般都有富裕（因电机有25%的超载能力）。

zamcompy · 发表于 2010-1-12 15:19:28

太笼统啦！

网络菜鸟 · 发表于 2010-1-15 07:58:45

驱动功率的计算和具体条件息息相关，很难一概而论。通常有以下方法：
1、比对法：最为常用。即使您设计的设备在特殊，一般也能找到类似的设备，参照已有的设备进行比对计算出自己设备的驱动功率。
2、计算法：三楼已经进行了介绍，不重复。一般而言，这种方法的使用比较少。因为实际工作中很难把所有参数都精确获取。通常在对成熟设备进行改造时我们进行复核计算的情况比较多；
3、试验法：通过模拟试验摸出参数，也不是很常见；
4、试验+计算：这是我们最为常用的，通过简单的机构搭建试验获取主参数然后通过计算加以验证。这是最为常用的也是最为实用的方法。

lussssssssss · 发表于 2010-1-15 09:17:11

尽量选大的吧

hz_001 · 发表于 2010-1-15 10:11:30

很好很强大，值得学习

WENJINGHONG · 发表于 2010-3-19 10:10:50

我在做自动化生产设计，谁有轨道车的资料，载重3-5T

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