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不同電機的機械損耗計算

發布時間：2018-11-06 21:53:00 點擊：    

無錫伯頓起重電機2018年11月6日訊 電機的機械損耗是不可或缺的一部分，機械損耗的具體內容以及不同電機的損耗又如何計算，這里整理了一些計算公式，以方便不同層次的人員參考。

機械損耗包括軸承摩擦損耗、通風損耗和電刷摩擦損耗。

軸承摩擦損耗與摩擦面上的壓力（或壓強）、摩擦系數以及摩擦表面間的相對運動速度有關。在大多數情況下，比較難于準確確定的是摩擦系數，因為它與多種因素有關，如摩擦面的質量（光滑程度）、潤滑油的種類及其工作溫度以及有關零件的加工質量和電機的總裝質量等等。

對于通風損耗，更是難于準確確定，因為它與電機的結構、風扇的型式、通風系統中的風阻等等很多難于采用精確算式表達的因素有關。因此一般情況下，工廠總是根據電機的試驗數據來近似計算或估取所設計電機的機械損耗。

但是，為便于發現這些損耗過大時或建立經驗公式時進行必要的分析，或者在沒有任何資料時進行初步估算，Ms.參摘要性給出一些計算公式作為參考并與各位分享。

●滑動軸承的摩擦損耗

滑動軸承的摩擦損耗和所用潤滑油的粘度、品質、軸頸的圓周速度、工作表面的加工質量以及軸頸直徑和長度之比等因素有關。大型臥式高速電機中的滑動軸承摩擦損耗P_f可用式（1）計算，單位千瓦。

式（1）中

p_j——軸頸投影面上的壓力或壓強（牛/米²）；

d_j——軸頸的直徑（米）；

l_j——軸頸的長度（米）；

θ——工作油溫（℃）；

μ₅₀——50℃時油的粘度，約等于0.015~0.02牛·秒/米²；

v_j——軸頸的圓周速度（米/秒）。

●滾動軸承的摩擦損耗

滾動軸承的摩擦損耗P_f可采用式（2）計算，單位千瓦。

式（2）中：

F——軸承負荷（牛）；

d——滾珠（或滾子）中心所處的直徑（米）；

V——滾珠中心的圓周速度（米/秒）。

在自通風的電機中通風損耗p_w可用式（3）計算，單位千瓦。

p_w=1.75Qv²×10^-3…………………（3）

式（3）中：

Q——通過電機的風量（米³/秒）；

v——風扇外圓的圓周速度（米/秒）。

式（3）中由于風量Q和速度v成正比，因此通風損耗p_w與電機轉速的立方成正比。

在一般電機中，常把這兩種損耗綜合在一起計算。

●直流電機

（1）對于電樞直徑D_a≥0.5米、軸上沒有風扇的電機，軸承摩擦和通風損耗p_fw按式（4）計算，單位千瓦。

式（4）中：

K=0.9~1.3；v_a為電樞圓周速度（米/秒）。

（2）對于電樞直徑D_a<0.5米、采用滑動軸承的電機，軸承摩擦和通風損耗p_fw按式（5）計算，單位千瓦。

式（5）中：

G_a——電樞旋轉部分重量（牛）；

v——當電機無風扇時為電樞圓周速度（米/秒），當電機有風扇時為風扇外圓圓周速度（米/秒）；

Q—一通過電機的風量（米³/秒）；

n_N—額定轉速（轉/分）；

v_j—軸頸圓周速度（米/秒）；

p_j——軸頸投影面上的壓力（牛/米²）。

（3）對于采用滾動軸承且軸上裝有風扇的中小型電機，損耗p_fw按下圖片中的曲線計算，單位千瓦。

●異步電機

（1）徑向通風的大型電機

對于徑向通風的大型電機，損耗p_fw按式（6）計算，單位千瓦。

p_fw=2.4pτ³（N_v+11）×10^-3…………………（6）

式（6）中：

Τ——極距（米）；

Nv——通風道數；

P——極對數。

（2）中小型電機

對于中小型電機，建議按公式（7）、（8）、（9）和（10），計算，單位均為千瓦：

2極防護式電機按式（7）：

4極及以上防護式電機按式（8）：

2極封閉型自扇冷式電機按式（9）：

4極及以上封閉型自扇冷式電機按式（10）：

●凸極同步電機

徑向通風的臥式同步電機的軸承摩擦和通風損耗可按式（11）計算，單位千瓦。

式（11）中：

v——轉子圓周速度（米/秒）；

L_t1——定子鐵心總長度（米）。

●立式水輪發電機

在立式水輪發電機中，通常對通風損耗和軸承摩擦損耗分別進行計算。

（1）通風損耗

通風損耗P_w按式（12）計算，單位千瓦。

式（12）中：

Q——通過發電機的風量（米³/秒）；

v——轉子圓周速度（米/秒）；

k_T——考慮空氣摩擦損耗的經驗系數，一般取1.4。

（2）推力軸承摩擦損耗

推力軸承摩擦損耗p_fL按式（13）計算，單位千瓦。

式（13）中：

F——作用在推力軸承上的總推力（千牛）；

A——與發電機型式及作用在軸承表面的壓力p_t有關的系數，一般取值為（3.5~4.5）×10³千牛/米²。

（3）導軸承摩擦損耗

導軸承摩擦損耗Pfj按式（14）計算，單位千瓦。

p_fj=F_rvμ…………………（14）

式（14）中：

V——導軸承工作表面的圓周速度（米/秒）；

μ——當油溫為40℃時的摩擦系數。

F_r——作用于導軸承的負荷（千牛），F_r=0.02G₂+4.7gl_t1D_i1（千牛），其中G₂為轉子重量（千牛）。該式中第一項0.02G₂為由于轉子機械上不平衡產生的作用力較大允許值，第二項4.7gl_t1D_i1為由于轉子偏心引起的單邊磁拉力。

電刷摩擦損耗p_fb按式（15）計算，單位千瓦。

p_fb=μ_bP_bS_bv…………………（15）

式（15）中：

μ_b——摩擦系數：對于換向器為0.2~0.3，對于集電環為0.15~0.20；

p_b——電刷壓力，約等于20×10³牛/米²；

S_b——電刷總工作面積（米²）；

v——換向器或集電環的圓周速度（米/秒）。