【2017年整理】电动清扫车牵引电机的容量选择.docx

牵引电机工作状态分析清扫机主要有两种工作状态，一是清扫路面收集垃圾，二是承载行走若清扫机在清扫作业时行走速度为 6km/h，车辆驱动桥的总传动比为 ，则可计算出此时电机的工作转速为 若清扫机承载行走时行走速度为 20km/h，可计算出此时电机的工作转速为 可知，清扫机承载行走时电机转速要大于清扫作业时电机转速电机控制器对直流电动机的调速控制，目前应用最为广泛的是 PWM 调速方式，PWM 调速一种是改变电机电枢电压的调速方式调压调速为恒转矩调速，它的变速特性正好满足恒转矩负载的要求调压调速是通过减小输入功率来减小输出功率，从而使电机转速降低，因此低速运行时损耗并不增加，在整个调速范围内运行都是经济的由以上分析可知，清扫机在承载行走和清扫作业两种工作状态下，牵引电机的输出转矩保持恒定而清扫机承载行走时电机转速要大于清扫作业时电机转速，故由 可知，清扫机承载行走时电机功率要大于清扫作业时所需要的电机功率因此我们需要按照清扫机承载行走时需要的电机功率来选择计算牵引电机的容量二、牵引电机容量的计算选择计算牵引电机容量时需要考虑以下三种工况下牵引的需要：①车辆满载起动；②水平路面满载匀速行驶；③满载爬坡。

这三种工况中，水平路面满载匀速行驶所需的驱动转矩最小，因为这时只需克服路面对轮胎的滚动摩擦力矩（静阻转矩）即可驱动车辆稳速运行车辆起动时，除克服滚动摩擦力矩外，还需施加使车辆从静止状态过渡到以一定速度稳定运行状态所需的加速转矩；车辆爬坡时，除克服滚动摩擦力矩外，还需克服因车辆重力而引起的下滑力；因此，满载起动和满载爬坡所需要的驱动转矩大于水平路面满载匀速行驶工况因此，选择牵引电机最为经济的办法应当是，当车辆满载匀速行驶时，让电机在输出转矩略小于额定转矩的状态下工作（二者比值为0.8～0.9） ；当车辆满载起动或爬坡时，让电机在输出转矩大于额定转矩的状态下工作也就是说，应该按照水平路面满载匀速行驶的条件初选电机容量，然后分别按照满载起动和满载爬坡工况进行校核 1.牵引电机容量的计算车辆在水平路面满载匀速行驶条件下的运行阻力为 （N） （1） ——车辆整备状态下（含蓄电池）自重（kg） ——车辆额定载重量（kg） ——滚动阻力系数一般沥青或混凝土路面的滚动阻力系数为 0.018~0.020由于蓄电池车辆车速较低，式（1）将空气阻力忽略不计；又因为爬坡工况将单独校核，式（1）也未考虑坡道阻力。

车辆的静阻转矩为 （ ） （2） ——车辆运行阻力（N） ——车辆驱动轮滚动半径（m）负载折算到电机轴上的静阻转矩为 （3） ——车辆静阻转矩（ ） ——车辆驱动系统的总传动比 ——驱动系统的总传动效率由（3）式算得的 值即为车辆水平路面匀速行驶条件下电机需要输出的静阻转矩电机功率为 （kw） （4） ——电机输出转矩（ ） ——电机的额定转速（r/min） ——为使电机工作在最佳效率区段而设定的系数根据设计经验，K 的取值范围为 1.1~1.4K 值过大将造成电机容量过大，效率下降；K 值过小将造成电机容量偏小，不能满足使用要求对我们厂的电动清扫车，车辆满载（含蓄电池）时总质量为 1600kg，取滚动阻力系数为 0.020，则水平路面满载匀速行驶条件下的运行阻力为： 轮胎初步选用 155/65R13 轮胎，则驱动轮的滚动半径 车辆的静阻转矩为： 初步选用陕西东风昌河的电动车桥，其减速器的变速比为 12.49：1，即车辆驱动系统的总传动比 驱动系统的总传动效率为 负载折算到电机轴上的静阻转矩为：取车辆在水平路面满载匀速行驶条件下的行驶速度为 20km/h，即 驱动轮的角速度为： 驱动轮的转速为： 电机输出转速为： 即电机输出转速为： 可选电机额定转速为2500r/min。

取系数 K=1.2则电机的功率为： 故可初步选用 3kw、2500r/min 的直流牵引电机 2.牵引电机容量的校核按式（1）～式（4）求得的电机功率，是根据车辆水平路面满载匀速行驶条件选择的选择计算完成后，还要分别按满载起动和满载爬坡工况进行校核计算 （1）满载起动工况电机容量校核车辆起动过程中，电力拖动方程式为 （5） ——车辆起动时输出转矩（ ） ——负载折算到电机轴上的静阻转矩（ ） ——整个拖动系统折算到电机轴上的总飞轮矩（ ） ——起动时电机轴加速度 为电机输出的加速转矩拖动系统总飞轮矩包括旋转部件飞轮矩和平移运动物体飞轮矩两部分，其值按下式计算 （6）式（6）中， 为电机飞轮矩 系将电机飞轮矩乘以一个大于 1 的系数 而求得的电机及各传动轴（即全部旋转部件）飞轮矩之和系数 的取值范围为 1.1～1.25，传动级数多，旋转部件总重大时取较大值，反之取较小值式（6）右边第二项为平移运动物体飞轮矩假定起动过程中电机转速均匀变化，即令 （7）将式（6）及式（7）代入式（5） ，整理得 （8）式（8）即为车辆起动时电机输出转矩的实用计算公式式中 ——车辆计算车速（m/s） ——旋转部件总重（kg） ——电机的额定转速（r/min） ——起动时间（s）根据式（1）～（4）初步选定牵引电机容量后，即可从制造厂获得相应电机的转矩特性曲线，从中可以查到电机最大输出转矩 ，牵引电机通过起动校核的条件为 具体的校核计算需要用到电机的飞轮距、起动时间、电机的最大输出转矩等参数及电机的特性曲线图，这些参数和特性曲线图需要等电机厂家把电机做出来后做实验才能得到，故目前无法进行具体的校核计算。

（2）满载爬坡工况电机容量校核进行此项校核需预先给定车辆最大爬坡角 和最长连续爬坡距离 前者用以计算爬坡时电机的输出转矩，后者用以计算连续爬坡时间车辆运行阻力 等于滚动阻力和坡道阻力（下滑力）之和 （N） （9）车辆爬坡时静阻转矩 及折算到电机轴上的静阻转矩 分别为 （ ） （10） （ ） （11）车辆连续爬坡时间计算步骤如下： a.对照初选电机特性曲线，查出与 相对应的工作电流即最大爬坡电流 及爬坡时电机转速 ； b.计算 时电机允许连续运转时间 ； c.计算车辆爬坡时实际车速 及以此速度行驶距离 所需时间 ； （m/s） （12） （s） （ 13）牵引电机通过爬坡校核的条件为 （14 ） （ 15）对我们厂的电动清扫车，要求车辆的满载爬坡度不小于 20%则车辆运行阻力 为 车辆爬坡时静阻转矩 为 折算到电机轴上的静阻转矩 为 初步选用的3kw、2500r/min 的直流牵引电机能否满足车辆满载爬坡时的各项要求，还需要电机厂家的确认或提供所需资料。