關于電機減速機選型方法的研究胡慶邦

陳其良

摘 要：這篇文章先介紹了汽車工程開發的過程中電機減速機正向選型辦法，并將工程現場使用現狀與市場產品現狀進行說明。重點將設備在選型階段，通過建立簡易計算模型進行電機減速機的選型方法介紹。通過規范相應的電機減速機選型使得設備整體結構更加經濟合理。

關鍵詞：汽車工程;電機減速機;選型

引言

隨著現代科學技術的發展，設備的自動化程度日新月異，各個環節都可以通過各種自動化的解決方案實現原先復雜的人工操作。電機減速機作為自動化設備的主要驅動單元，使用的場景也隨著自動化的提升越來越廣泛。經不完全統計，一個整車廠的能耗，70%是由電機減速機消耗的。電機減速機的選型精益性直接影響工廠的日常運營。電機又作為日常的常備備件占據了工廠備件庫存的半壁江山，電機的規格又因品牌不同、設備的結構而千差萬別。日常工作中，即使同一種設備電機的選型因為不同供應商的設計規范差異，電機減速機的選型也是不盡相同。作為工程技術人員，了解和掌握電機減速機的選型辦法可以為將來工廠的經濟性運行做好鋪墊。

關于某設備電機減速機選型方法

汽車整車廠的自動化設備多種多樣，為了便于對電機減速機選型進行系統化的介紹，挑選了總裝工廠輸送設備中的皮帶滾床為例進行說明。

滾床的輸送原理主要是通過電機驅動同軸連接的齒形皮帶，由齒形皮帶輪帶動滾輪，非金屬包膠的滾輪推動帶車滑橇按照規劃的放行運行。為了更好對滾床進行受力分析，我們建立相應的力學模型如下：

●驅動力的核算

我們將產品的質量設置為G1，滑橇的質量設置為G2，滑橇及產品的輸送速度按照慣例設置為20m/min，那么如果G1和G2需要在指定的輸送方向上，按照物流力學分析，輸送滾床需要提供給帶車滑橇一個水平方向的推力F，考慮到帶車滑橇需要從靜止啟動，所受到的摩擦阻力為靜摩擦力，因為滾床的滾輪為尼龍包膠輥子，通過查詢手冊，選取尼龍與金屬之間的靜摩擦系數為0.07，根據摩擦力計算公式：

Ff=Gμ=（G1+G2）*g*μ

根據項目經驗，滑橇的重量一般在150KG左右，白車身的重量一般在650KG左右，故將上述數據帶入到公式中進行核算：

Ff=（650+150）*9.8*0.07=548.8 N

根據物理力與反力原理，推力F=最大靜摩擦阻力= Ff=548.8 N

●驅動功率的核算

根據功率核算公式：P=F*V

輸送速度通過轉化V=20m/min=0.33m/s，帶入公式中進行核算，如下

P初=F*V=548.8*0.33=182.93 W=0.183 KW

核算過程得出，驅動帶車滑橇需要提供的做功功率為0.183 KW，考慮到部件傳動的能效損失，建議系數為0.85，故初選電機功率P為

P=P初/0.85=0.183/0.85=0.215 KW

●角速度的核算

功率作為電機減速機中最重要的參數之一，我們通過以上的初步核算，基本可以確認電機減速機的電機功率數據，在實際選型中，因為設備的結構，供應商設計人員的參數選擇差異，因為在統一功率下的電機減速機仍然存在多種的電機減速機組合，故需要同步確認其他參數來支持電機減速機的選型，那么下一個需要確認的我認為主要是電機的輸出轉速。

根據角速度計算公式，如下：

V=R*ω角，進行換算后，得出 ω角=V/R;

其中V為輸送線速度，經過上文核算，V=0.33m/s;

R為驅動滾輪的半徑，根據項目輸送設備常用滾輪的尺寸進行測量為60mm，將以上數據帶入公式中進行核算，結果如下：

ω角=V/R=0.33/0.06=5.5 rad/s。

●轉速的核算

經過核算，電機減速機與驅動滾輪的角速度相同，我們同事也得到了電機減速機輸出軸的角速度為5.5 rad/s，根據角速度的下列公式：

ω角=2*π*n轉速/60，進行換算后，得出n轉速=60*ω角/2π，將上文核算的角速度帶入到公式中進行核算，結果如下：

n轉速=60*ω角/2π=60*5.5/（2*3.14）=52.55 rpm。

根據上述的核算過程，我們得到了電機減速機的另外一個重要參數-輸出轉速，通過輸出轉速的換算過程，我們也可以了解到，如果要滿足20m/min的輸送速度，考慮到滾輪與帶車滑橇傳動損失，電機減速機的輸出轉速不能小于52.55rpm。

●電機型號初選

根據上述的核算過程，我們基本已經確認了電機減速機的兩個主要的參數：

P=0.215 KW，n轉速=52.55 rpm。

下一步，我們可以依據這兩個主要參數結合滾長的結構來進行電機減速機的型號初選，這個時候我們需要查詢的資料是電機減速機選型手冊，一般情況下，國內整車廠輸送滾床的電機嘗試用SEW電機減速機，為了減少篇幅，我們以SEW電機減速機選型手冊為例進行說明，其他品牌的產品選型時可以進行參考。

通過手冊查詢，SEW電機減速機最靠近與0.215KW的電機減速機系列為0.25KW，因電機減速機驅動部件與減速機輸出軸為直連方式，在進行減速機系列匹配時，我們考慮使用斜齒輪減速電機，在SEW選型手冊當中為R系列，SEW電機減速機還有F、K、S等系列。為了減少機加部件的制作難度和滾床的整體強度，可以選擇DR系列，該序號主要為說明電機減速機的安裝方式。通過對結構的選型我們確定，滾床的電機減速機將在R..DR系列中進行選擇。 利用電機減速機手冊，查找到R系列中P=0.25KW選型系列表，根據初步核算的電機減速機輸出轉速52.55 rpm，可以查找到最接近此轉速的電機減速機輸出轉速為58rpm，型號為R27DRS63L，通過手冊我們還可以看到此款電機的其他參數。

●校核關鍵參數

根據上文核算，電機減速機需要提供的驅動力為548.8N，手冊顯示該電機可以承受的徑向載荷為3180N，滿足該設備的使用需求。關于使用系數，可以通過手冊查詢不同使用環境下的電機減速機使用系數含義，此部分不做詳述。建議參數復核時，主要以扭矩為主。

r為電機輸出軸齒輪的半徑，根據項目輸送設備常用滾輪的尺寸進行測量直徑為85.5mm，通過公式R=D/2，換算后r=85/2=42.5mm=0.0425m，根據轉矩公式：

M=F*r，上文核算后，F=548.8N，r=0.0425m，將以上數據帶入公式中進行核算，得出：

M=F*r=548.8*0.0425=23.32 Nm<41 Nm，所選電機滿足工況的使用要求

綜上所屬，帶車滑橇輸送的常規電機減速機選型可以確認為 P=0.25KW，輸出轉速為58 rpm，輸出轉矩為 41Nm，電機減速機的輪廓系列為R27DRS63L，通過以上的信息我們就可以直接可以向SEW下發采購帶車滑橇設備的驅動電機了。

結束語

在工程設計階段，我們對電機減速機按照上述方式進行核算管理，一方面可以將設備的能耗、結構設計的更加經濟合理，聚少成多，為后續的項目持續運營節省相當可觀的運營費用。另一方面，我們通過對工況的受力分析，在進行電機減速機選型時，有效的將相似工況、不同設備供應商的設備所使用的電機減速機進行統一，避免后期在設備維護、備件采購上多品種管理，有效的促進了工廠設備和備件的標準化，提高工廠的運營管理效率。

參考文獻：

[1]SEW.DRN.減速電機 樣本，21933189/EN