电机与直线模组选型

一。普通电机选型

普通电机选型（一）

三相异步电机
定子：产生旋转磁场
转子：切割磁场，产生洛伦兹力
结构简单，成本低，稳定
效率较低，转速不稳定

N=60f/P
定子旋转速度：1500
转子旋转速度：1450
优点：结构简单，成本低廉
矽钢片和硅钢片是一种东西

同步电机：转子自己励磁或者永磁，转子转速与磁场转速一致，效率高，转速稳定，转速高

普通电机：
三相、单相异步电机
减速电机（电机加减速器）

交流电机和直流电机
微型：直流电机

碳刷电机：普通直流
无刷电机：高转速场合，低噪音场合（寿命是碳刷电机的6倍以上）

永磁电机
励磁电机

调速电机：
降压调速：通过调整电机的输入电压，改变电机转矩
变极调速：有级调速。P越小，转速越高，转速越高，扭矩越小
变频电机：改变电流频率，实现变速

单相异步电机（200W）（用的最多）

同步电机：反复启停，反复正反转，运行平缓，高转速

电磁制动电动机（抱闸电机）：可以快速停止，绝对停止

力矩电机：转速随负载变化，恒力矩输出

控制力矩的方法：
1.力矩电机
2.磁粉离合器：配合电机使用，一般用于收卷，可以控制力矩不变
磁粉制动器：单独使用，一般用于放料（卷料、铜线）
3.O型皮带（打滑皮带）

减速电机：德国四大减速机S R F K 四大系列
S系列蜗轮蜗杆减速机
输出转速：0.1-397RPM
输出转矩：70NM-4200NM
功率：0.12KW-252KW
自锁能力

R系列同轴减速机
输出转速：0.05-1829rpm
输出转矩：50-18000NM
功率：0.09kw-160kw

F系列
输出转速：0.1-752rpm
输出转矩：130-18000NM
功率：0.12kw-200kw

K系列
直角伞齿轮
输出转速：0.1-522rpm
输出转矩：200-50000NM
功率：0.12-200kw

IP等级（i 防尘、p 液体防护）

IP68

IP44、IP54 （一般用这两个）

在工厂内：高于IP23

户外使用条件：IP54

防护等级越高，散热越差，成本越高

普通电机选型（二）

国产电机品牌：
1、兰州-兰州电机
2、上海-上海电机
3、重庆-赛力盟
4、湖南-湖南湘电
5、安徽-皖南电机
6、河北-掹牛电机
7、山东-华力电机
8、南阳防爆
9、佳木斯电机
10、台湾-东元、台创、晟邦（城邦）、万鑫

国外电机品牌：
1、瑞典-ABB
2、德国-西门子、力士乐、啸驰、诺德、赛威
3、日本-安川、三菱、三洋、松下、富士

电机选型流程：

一、选择电机类型
1.小负载输送机：单相异步电机，调速电机
2.中大型输送机：三相异步电机，变频电机
3.收料机：力矩电机（堵转）伺服力矩控制（打螺丝机，拧紧伺服）
4.反复启停、反复正反转：同步电机
5.低转速大扭矩输出：减速电机
6.一般精度一般转速控制：步进电机
7.高精度高转速控制：伺服电机
8.高精度，高扭矩：DD马达

二、工况分析及计算
1.小负载：计算功率
摩擦力外力皮带张紧力
2.中大负载：计算扭矩及转速
P=TxN/9550
T：扭矩 N·M
N：转速 r/min rpm
P：功率 KW 千瓦

三、减速比计算
1.皮带带轮
2.丝杆传动：导程
3.齿轮减速：减速比涡轮
4.同步带、链轮
减速机：通过降低转速，提高扭矩

重力：G=mg
m=质量 kg
g=9.8 10

摩擦力：F=μmg
μ：摩擦系数钣金（钢板）0.2 滚筒0.1 滚珠丝杆、直线轴承0.05

加速力：F=ma
加速度：a=V/t

功率（P）计算：
直线功率：
P=F·V
F：摩擦力
V：直线运输速度

旋转功率：
P=T·ω
T：扭矩
ω：角速度

扭矩、转矩（T）计算：
T=F·L
F：顶端输出力
L：力臂长度

T=F·R
齿轮，皮带轮，皮带辊
F传递的力
R半径
除了皮带辊以外，其他的传动均属于减速机构

拓展：
滚珠丝杆匀速力矩
T=Pb·（μmg+F）/2π
μmg：摩擦力（摩擦力不可忽略）
F外力
Pb导程

皮带张紧力：F=0.33μmg
因皮带张紧而导致传动系统所增加的额外负载

匀速直线运动所需要的克服的力（摩擦力、皮带张紧力）

加速扭矩：T=J·β
J：直线惯量+转动惯量
β：角加速度

β=ω/t
t：加速时间

ω=2πN/60
N转速

惯量（电机转动会产生惯量）：

空心轴：J=mr^2
均质圆柱体惯量：
计算负载的时候可以放大，不能缩小

滚珠丝杆、皮带辊全惯性惯量：
J = M(A/2Π)^2
A：电机没转一圈物体直线运动的距离
丝杆：A=Pb(导程）
皮带辊：A=周长
M：质量

中负载输送线电机选型：

皮带输送机上的负载重量：200kg
皮带输送机所用皮带重量：10kg
皮带与支撑的摩擦系数μ：钣金、型材0.2 滚筒0.1
皮带输送机工况安全系数：K（小负载2-3，大负载4-10）一般选 4
皮带输送机的传动的效率：0.75（综合考虑，可小不可大）
皮带输送机所用滚筒直径：D=89mm
皮带输送机输送速度：V=0.25m/s

安全系数：计算时省略的越多，安全系数越大

P=F·V
F=摩擦力+皮带张力
F=μmg+0.33μmg
=0.1·210kg·9.8+0.33（0.1·210kg·9.8）
匀速直线运动时克服的力 =273.714N

电机功率：
P=F·V
=273.714 x 0.25
=68.42 W

电机实际功率（P）=P·K/效率
效率：传动过程中产生的损耗（驱动传动部分所需要的基础功率）
K：安全系数（小负载2-3，大负载4-10）
电机实际功率（P） = 68.42 x 4/0.75=364.9 W

如果算的更加严格一点，绝对会比364.9W低，但是364.9W绝对是够用的
拓展：如果算的更加严格，还需要算下面的东西
效率：轴承（一对） 0.95
减速机0.9
滚珠丝杆0.98
梯形丝杆0.4-0.6
蜗轮蜗杆0.2-0.4 不确定
同步带：0.9

工况系数：与海拔、工作制、环境温度、启动系数有关

皮带材质：

PVC（聚氯乙烯）整体防静电处理 -10-80度工业烟草物流包装便宜缺点：不耐油，有毒
PU 聚氨酯（优力胶） -20-80度耐油性好一点粮食，工业，果蔬肉类
PE 聚乙烯 100度无毒分解后也无毒食品医药
橡胶皮带 -15 -130度户外（但不耐低温）便宜强度高矿山冶金煤炭沙场重型运输摩擦力大
硅胶皮带 -70 -280度航天化工冶金电气绝缘很贵较软

皮带支撑：
低速轻载用钣金
低速轻载用型材
高速重载成本高用滚筒
混合支撑滚筒+钣金中速中载性价比

普通电机选型（三）

板链输送机
1.皮带容易撕裂、刺穿、开裂板链可以快速更换
维护简单
2.板链耐腐蚀优良
3.转弯能力优良

一。板链输送机中的电机选型：

已知条件：
板链输送机的滞留部分负载重量 M1=30kg
板链输送机的传送部分负载重量 M2=70kg
板链输送机的滞留部分板链重量 M3=20kg
板链输送机的传送部分板链重量 M4=20kg
板链输送机的回流部分板链重量 M5=40kg
板链输送机所用板链重量M =板链每米重量（kg/m）·长度（m）
板链与负载间的摩擦系数 μ1=0.2
板链与滑轨间的摩擦系数 μ2=0.2
板链输送机工况安全系数 K=2（小负载 2-3、大负载 4-6）
板链输送机的传动的效率 η=0.75（要综合考虑，给小不给大）
负载在板链输送机上速度 V=0.25m/s
板链输送机所用链轮直径 D=142mm

开始选型：
1.滞留部分（被挡板挡住的部分）受力分析（160N）

（板链+负载）与导轨之间的摩擦力
（M1+M3）·μ2·g
（30kg+20kg）·0.2·10
=100N

板链与负载之间的摩擦力
M1·μ1·g
30·0.2·10
=60N

2.传送部分（板链上还没有被挡住的部分）受力分析（180N）

（板链+负载）与导轨之间的摩擦力
(M2+M4)·μ2·g
（70+20）·0.2·10
=180N

3.回流部分（板链的下面往回走的部分）受力分析（80N）
空载状态下板链与导轨的摩擦力
M5·μ2·g
40·0.2·10
=80N

总摩檫力：160+180+80=420N

理论上的电机功率：
P=F·V
=420N·0.25m/s
=105W

电机实际功率P = 理论电机功率P ·工况系数K/效率

当（工况系数）K=2时电机实际功率=280W
当（工况系数）K=4时电机实际功率=560W

计算减速比：

先求电机转速：
N=V/（πD）
N：电机减速后输出转速 rpm（r/min）
V：板链输送速度 m/s
D: 链轮直径 m

电机减速后输出转速N=0.25 / 3.14 x 0.142
=0.56 转/秒 x 60
=33.7 转/分钟

电机减速比 = 电机转子转速/电机减速后输出转速

1400/33.7 = 41.5

减速比尽可能选小（输送速度大于预定速度）
计算出来41.5 选择减速比40-35
输送机速度高于预定速度一定范围内没关系
但是如果输送机速度低于预定速度，那么电机可能面临重选

变频一般不超过100HZ

在米思米官网输入卧式齿轮减速电机，选三相电机，输入转速为35(转速选大一点没事），发现能选的只剩四款电机，功率只有400和750w两种，价格相差不大，不需要电磁刹车情况下，最终选750w电机型号，完成选型

二。倍速链中的电机选型
倍速链：适用于高负载，高运行速度的输送机

已知条件：
倍速链输送机的滞留部分负载重量 M1=40kg
倍速链输送机的传送部分负载重量 M2=60kg
倍速链输送机的滞留部分链条重量 M3=2kg
倍速链输送机的传送部分链条重量 M4=2kg
倍速链输送机的回流部分链条重量 M5=4kg
倍速链输送机所用链条重量 M =链条每米重量（kg/m）·长度（m）
倍速链输送线长度 L=5m
有滞留时链条与负载间的摩擦系数 μ1=0.1
有滞留时链条与滑轨间的摩擦系数 μ2=0.2
无滞留时链条与滑轨间的摩擦系数 μ3=0.08
倍速链输送机工况安全系数 K=4（小负载 2-3、大负载 4-6）
倍速链输送机的传动的效率 η=0.75（要综合考虑，给小不给大）
负载在倍速链输送机上速度 V=0.25m/s
倍速链输送机所用链轮直径 D=82.2mm

开始选型：
1.滞留部分受力分析
（M1+M3）·μ2·g
（40+2）·0.2·10
=84N
负载与倍速链摩檫力：
M1·μ1·g
40·0.1·10
=40N

2.输送部分受力分析
（M2+M4）·μ3·g
（60+2）·0.08·10
=49.6N

3.回转部分受力分析
M5·μ3·g
4·0.08·10
=3.2N

总摩檫力：84+40+49.6+3.2=176.8N

链条输送速度：
V=物体输送速度/增速比
=0.25/2.5
=0.1 m/s

理论上的电机功率：
P=F·V
=176N·0.1
=17.6W

实际电机功率P = P·K/效率

P=17.6·4/0.75
=94W

计算减速比：

输出轴转速
N=V/πD
=0.1/（3.14·0.082）
=0.38 r/s x 60
=24 rpm

减速比：1400/24 = 58.33

一般选减速比为50就可以了，如果客户要求一定要58.33的减速比，那么就可以用下面的方法：
1.电机调速（调压、变频）
2.改变驱动轮直径（直径越大，速度越快）

拓展：
750W的电机，负载力需求500W，电机实际输出功率为500W
750W的电机，负载力需求1000W，电机过载，并且转速下降，电机开始发热损坏

三。链条输送机中的电机选型

已知条件：
链条输送机上的负载重量 M1=50kg
链条输送机输送链条重量 M2=5kg
链条输送机回程链条重量 M3=5kg
链条输送机所用链条重量 M =链条每米重量（kg/m）·长度（m）
链条与滑轨间的摩擦系数 μ=0.2
链条输送机工况安全系数 K=3（小负载 2-3、大负载 4-6）
链条输送机的传动的效率 η=0.75（要综合考虑，给小不给大）
负载在链条输送机上速度 V=0.25m/s
链条输送机所用链轮直径 D=50.1mm

开始选型：

输送面的受力：
链条与导轨之间的摩檫力F=（负载+链条自重）*u*g=(50+5)*0.2*10=110N

回程面的受力：
链条自重 *u*g = 5*0.2*10 = 10N

总摩檫力：110+10 = 120N

理论最低功率：
P = F*v = 120*0.25 = 30W

电机实际功率：
P= P*K/效率
= 30*3/0.75
= 120W

减速比：
N=V/πD
= 0.25m/s / (3.14*0.05)
= 1.59r/s *60 = 95.5 r/min

减速比：1400/95.5 = 14.6

那么电机选型就完成了

拓展：
电源形式选择
普通负载：220V 交流
大负载： 380V 交流
微型电机：24V 直流
AGV小车： 24 / 48V 直流

普通电机启停频率，不得小于15s一次
电机高温：
80-90度正常情况

法兰式安装：省安装空间，适合电机自重较轻，负载较小
基座式安装：适合电机自重较重，负载较大