輕型輸送帶電機的選擇與實例分析

 

       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(wěn)運轉(zhuǎn)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(huán)，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(chǎn)，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(huán)控制回路。輸送帶電機選擇依據(jù)及相關計算如下： 

一、 工況分析： 

       上機SKS包裝機的最大產(chǎn)量為每小時6120盒，下機片式包裝機的一般產(chǎn)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(chǎn)速度而小于下機生產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)量小；可實現(xiàn)頻繁啟動，上文已經(jīng)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(gòu) ：     

 

皮帶與工作物的總重量•••••••   m1=10kg    
滑動面的摩擦系數(shù)•••••••••••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(zhuǎn)
②決定減速箱的減速比： 

   減速比輸出軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速為1500r/min左右，所以應選擇在此范圍內(nèi)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(zhuǎn)矩： 

    輸送帶起動時所需的轉(zhuǎn)矩為最大。先計算起動時的必要轉(zhuǎn)矩。  
   滑動部的摩擦力F=μm·g=0.3×10×9.807=29.4[N]    
負載轉(zhuǎn)矩TL=F·D/2·η=(29.4×20×10-3)/(2×0.9)=0.326[N·m]

 此負載轉(zhuǎn)矩為減速箱輸出軸的數(shù)值，因此需換算成電機輸出軸的數(shù)值。    
電機輸出軸的必要轉(zhuǎn)矩TM     TM=TL/i·ηG=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 

LPLPmnTP5.2~5.1 

取系數(shù)為2，則 Pm=2T·2πn=2×0.01648×2×π×1500/60=5.17W     起動轉(zhuǎn)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。     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 

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(zhuǎn)矩為40mN·m，較實際負載轉(zhuǎn)矩為大，因此電機能以比額定轉(zhuǎn)速更快的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。 

    再依據(jù)無負載時的轉(zhuǎn)速（約1500r/min）來計算皮帶的速度，確認所選制品是否符合規(guī)格要求。 

    V=(NM · π ·D)/60·i=(1500×π×20)/(60×60)=26.17[mm/s] 以上確認結(jié)果為均能滿足規(guī)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(jié)。 

三、 確定電機及相關配件型號。 

結(jié)合結(jié)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(jié)構(gòu)）；采用彈性聯(lián)軸器直接與輸送帶傳動棍子連接，彈性

聯(lián)軸器型號為28MC08-08（公稱外徑Φ28，內(nèi)徑為Φ8）；電動機直角安裝腳型號為RAL60。

四、 結(jié)論。 

實際應用后，選擇電機功率適中，輸送速度合適，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，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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