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            輕型輸送帶電機的選擇與實例分析

            2022-05-16 21

            舉例分析了輕型輸送帶傳動電機的工況,計算出相關的數據,確定電機和相關配件的型號,常用輸送帶傳動電機的選擇都可以借鑒本例。

            輕型輸送帶主要包括PVC輸送帶、橡塑制品輸送帶、PU輸送帶等,廣泛應用于食品、物流、電子、煙草、木材、石材、健身等各個領域。輸送帶電機的合適與否直接影響輸送帶的平穩運轉與輸送能力,所以如何選擇一臺合適的配套電機是輸送帶設計中重要的一環,本文就對輸送帶電機的選擇與計算進行舉例分析。

            某CD制造廠包裝車間進行技術改造,項目為兩臺包裝機進行連線生產,方案為用輸送帶配以機械手輸送,整體用PLC控制,輔以氣動元件、定位元件、低壓電路元件、機械傳動元件等,組成一個閉環控制回路。

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            輸送帶電機選擇依據及相關計算如下:

            一、 工況分析:

            包裝機的最大產量為每小時6120盒,下機片式包裝機的一般產量為每小時70包,按十盒每包即為7000盒,輸送帶的輸送量應大于上機生產速度而小于下機生產速度,所以輸送帶的輸送速度確定為每小時6500盒,65包,CD盒的尺寸為:142×124×10,所以輸送皮帶的最小輸送速度為:每小時9.23米,約為每分鐘0.154米,而輸送帶傳動棍子直徑為Φ20mm,則輸送帶傳動棍子速度最小約為2.45r/min。

            一盒CD最重的包裝是70克,一包是10盒,700克,輸送帶一般都有5—7包,所以輸送帶一次輸送重量為3.5KG—4.9KG,計算時取最大重量5KG。由于有物料定位,要求輸送距離精確,過轉量小,所以電機必需要有以下特點:斷電后即制動保持負載;制動速度快,過轉量??;可實現頻繁啟動,上文已經算出每小時要輸送65包,即輸送1包55秒,所以電機每分鐘至少要啟停2次。

            二、 具體計算如下:

            ①皮帶輪機構 :    

            皮帶與工作物的總重量???????   m1=10kg

            滑動面的摩擦系數???????????μ=0.3

            滾輪的直徑????????????D =20mm

            滾輪的重量?????????????   m2=1kg

            皮帶?滾輪的效率??????????  η = 0.9

            皮帶的速度????????  V = 28mm/s±10%

            電機電源???????????單相220V50Hz

            工作時間???????????  1天24小時運轉

            ②決定減速箱的減速比:

            減速比輸出軸轉速:

            NG=(V?60)/(π?D)=((28±14)×60)/(π×20)=26.7±2.7[r/min]因電機(4極)在50Hz時的額定轉速為1500r/min左右,所以應選擇在此范圍內的減速比i=60。

            減速箱的減速比i為:

            i=(1500)/NG=(1500)/(26.7±2.7)=51~62.5

            ③計算必要轉矩:
            輸送帶起動時所需的轉矩為最大。先計算起動時的必要轉矩。
            滑動部的摩擦力

            F=μmg=0.3×10×9.807=29.4[N] 負載轉矩TL=FxD/2xη=(29.4×20×10-3)/(2×0.9)=0.326[N·m]

            此負載轉矩為減速箱輸出軸的數值,因此需換算成電機輸出軸的數值。
            電機輸出軸的必要轉矩TM
            TM=TL/ixηG=0.326/(60×0.66)=0.00824[N·m]=8.24[mN·m]    (減速箱的傳導效率ηG=0.66)

            按使用電源電壓波動(220V±10%)等角度考慮,設定安全率為2倍。
            8.24×2≈16.48[mN·m]

            電機所需功率取系數為2,則Pm=2T·2πn=2×0.01648×2×π×1500/60=5.17W

            起動轉矩為16.48N·m以上的電機,可參閱標準電機型號/性能表來選擇。[1]
            電機:60YB06DV22,再選用可與60YB06DV22組合的減速箱60GK60H。
            ④確認負載慣性慣量:
            皮帶·工作物的慣性慣量

            Jm1=m1×(π×D/ 2π)2=5×(π×20×10-3/2π)2  =5×10-4[kg·m2]
            滾輪的慣性慣量

            Jm2=1/8×m2×D2 =1/8×1×(20×10-3)2  =0.5×10-4[kg·m2]

            減速箱輸出軸的全負載慣性慣量
            J=5×10-4+0.5×10-4×2=6×10-4[kg·m2]

            查廠家技術手冊得60GK60H電機輸出軸的容許負載慣性慣量[2]

            Jm=0.062×10-4[kg·m2]。

            JG=Jm×i2=0.062×10-4×602=223.2×10-4[kg·m2]   

            因J<JG,即負載慣性慣量為容許值以下,故可以使用。且所選用的電機額定轉矩為40mN·m,較實際負載轉矩為大,因此電機能以比額定轉速更快的轉速運轉。

            再依據無負載時的轉速(約1500r/min)來計算皮帶的速度,確認所選制品是否符合規格要求。
            V=(NM · π ·D)/60·i=(1500×π×20)/(60×60)=26.17[mm/s]

            以上確認結果為均能滿足規格要求。
            綜上所述,對負載工況的分析、負載計算,是選用電機、減速箱的基礎。有關詳細的計算可參閱《機械設計手冊》中相關章節。

            三、 確定電機及相關配件型號。

            結合結合工廠實際使用電源與備件情況,選用電磁制動電機,型號為60-YB-06D-V22(機座號60,YB電磁制動電機,6W圓軸,單相220V);配套減速箱型號為60-GK-60H(機座號60,6W減速箱,減速比60,標準結構);采用彈性聯軸器直接與輸送帶傳動棍子連接,彈性聯軸器型號為28MC08-08(公稱外徑Φ28,內徑為Φ8);電動機直角安裝腳型號為RAL60。

            四、 結論。

            實際應用后,選擇電機功率適中,輸送速度合適,運轉平穩,故障率低,完全滿足設計要求。通過工況分析,設計舉例,負載等計算,可以合理、安全、可靠的選擇電機,上文只是選型與安裝的過程,有關控制回路的接線請參考其它文獻。


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