摘要: 分析了JB/T7330—2008 《電動滾筒》規(guī)定的效率試驗(yàn)方法不適用于電機(jī)外置式電動滾筒的原因，并介紹一種合理的試驗(yàn)方法，通過受力分析得出電機(jī)外置式電動滾筒效率計(jì)算公式。

         目前，電機(jī)外置式電動滾筒的效率試驗(yàn)方法沒有相關(guān)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可依，JB /T7330—2008《電動滾筒》中的方法僅適用于電機(jī)內(nèi)置式電動滾筒效率測試，本文分析JB /T7330—2008 《電動滾筒》規(guī)定的效率試驗(yàn)方法不適用于電機(jī)外置式電動滾筒的原因，并介紹一種合理的試驗(yàn)方法。
           測試電動滾筒的效率，需要檢測輸入功率、滾筒輸出轉(zhuǎn)矩及滾筒旋轉(zhuǎn)角速度，其中輸入功率、滾筒旋轉(zhuǎn)角速度可以分別使用三相功率測試儀、轉(zhuǎn)速表測得。電動滾筒是通過滾筒筒體表面的摩擦力驅(qū)動膠帶輸出轉(zhuǎn)矩的，因而無法直接在輸出點(diǎn)安裝轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器檢測輸出轉(zhuǎn)矩。如果在加載裝置一端測定轉(zhuǎn)矩，測得的轉(zhuǎn)矩是電動滾筒輸出轉(zhuǎn)矩克服改向滾筒軸承阻力和膠帶繞經(jīng)滾筒的纏繞阻力等阻力后的剩余轉(zhuǎn)矩，這樣計(jì)算得到的電動滾筒效率可能會存在較大誤差。
          
1    內(nèi)置式電動滾筒效率測試
        對電機(jī)內(nèi)置式電動滾筒， JB /T7330—2008《電動滾筒》標(biāo)準(zhǔn)中介紹的效率試驗(yàn)方法很好地克服了以上困難與缺點(diǎn)，用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測得被固定一端滾筒軸上的轉(zhuǎn)矩，即滾筒輸出轉(zhuǎn)矩的反轉(zhuǎn)矩，其值恰好等于滾筒輸出轉(zhuǎn)矩，這是一種間接的檢測方法，試驗(yàn)原理如圖1 所示。
                      
        
2    外置式電動滾筒效率測試
        對電機(jī)外置式電動滾筒，按照J(rèn)B /T7330—2008 《電動滾筒》標(biāo)準(zhǔn)中介紹的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，同樣位置用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測得的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)卻不等于電動滾筒的輸出轉(zhuǎn)矩。電動滾筒的傳動結(jié)構(gòu)主要有定軸齒輪傳動、行星齒輪傳動、擺線針輪傳動等，本文僅選取定軸齒輪傳動的電機(jī)外、置式電動滾筒進(jìn)行析，其內(nèi)部傳動結(jié)構(gòu)如圖2所示。
             
          如圖2 所示，左法蘭軸Ⅰ、左法蘭軸Ⅱ、接筒、外裝式接頭、齒輪Ⅱ、齒輪軸、右法蘭軸等連接成一個(gè)整體，定義為電動滾筒的支承軸總成。不考慮內(nèi)部包含的齒輪、齒輪軸勻速轉(zhuǎn)動，把支 承軸總成作為受力分析對象，等效為剛體。
         如圖2、圖3 所示，電動滾筒效率試驗(yàn)時(shí)，右法蘭軸要延長到支承座以外，將該支承座內(nèi)的鍵去除，延長的軸連接上轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器軸的右端由鍵固定。  
             
         電機(jī)輸出軸中心線與支撐軸總成、滾筒筒體中心線相同，下文提到的所有轉(zhuǎn)矩都是以支撐軸總成的中心線為中心的。支承軸總成上的任一點(diǎn)所受的力矩都是支承軸總成所受的轉(zhuǎn)矩的一部分，所不同的只是被施加力的點(diǎn)的位置。各參數(shù)定義見表1。
        按照J(rèn)B /T7330—2008 的試驗(yàn)方法，用三相功率測試儀測得電動機(jī)的輸入功率P1，用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測得轉(zhuǎn)矩M，用轉(zhuǎn)速表測出電動滾筒的旋轉(zhuǎn)角速度ω。
         如圖2，以支承軸總成作為受力分析對象，支承軸總成受外力點(diǎn)有3 個(gè)( 只考慮圓周力) ，即齒輪Ⅱ嚙合面、齒輪軸嚙合面、右法蘭軸。其中，右法蘭軸受的外轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測得為M。從左往右看，順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)，假如電機(jī)輸出軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動，輸出轉(zhuǎn)矩為+ M0，齒輪Ⅱ受的外轉(zhuǎn)矩為+ M0，齒輪Ⅱ和齒輪軸同軸并逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，齒輪軸所受的外轉(zhuǎn)矩也為正，設(shè)為+ M1，由于支撐軸總成是不旋轉(zhuǎn)的，所受合外力矩為0，那么軸固定裝置對右法蘭軸的轉(zhuǎn)矩為－ M，則M0+ M1 = M，齒輪軸所受外轉(zhuǎn)矩( 即滾筒筒體對齒輪軸的轉(zhuǎn)矩) M1 = M － M0。根據(jù)牛頓第三定律，作用力與反作用力相等，齒輪軸對電動滾筒筒體的轉(zhuǎn)矩( 即電機(jī)外置式電動滾筒的輸出轉(zhuǎn)矩) 為M0 － M。
                     
           從以上分析可以看出，電機(jī)外置式電動滾筒的輸出轉(zhuǎn)矩與右法蘭軸上的轉(zhuǎn)矩M 不等，如果直接用右法蘭軸所受的轉(zhuǎn)矩M 作為電動滾筒的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算，其誤差為: + M0 /M1 × 100%，電機(jī)外置式電動滾筒的減速比越小，采用這種方法測得的效率誤差越大。因此，電機(jī)外置式電動滾筒效率試驗(yàn)不能完全參照J(rèn)B /T7330—2008 標(biāo)準(zhǔn)，對圖2 所示的定軸齒輪傳動的電機(jī)外置式電動滾筒其正確的效率計(jì)算公式為
           η = ( ( M － M0) × ω/P1) × 100%
       根據(jù)滾筒結(jié)構(gòu)及減速級數(shù)不同，效率計(jì)算公式有所不同，要具體情況具體分析。   
       
3     結(jié)論
        按照J(rèn)B /T7330—2008 的試驗(yàn)方法，以上述結(jié)構(gòu)的電機(jī)外置式電動滾筒為例，在測試效率時(shí)，圖4 中轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器( 件9) 測得轉(zhuǎn)矩并不等于電動滾筒的輸出轉(zhuǎn)矩，需要對試驗(yàn)原理圖加以改進(jìn)，如圖4 所示，可以在外置式電動滾筒的電動機(jī)和滾筒之間增加轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器( 件2) ，以檢測電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)矩M0。
                       
         試驗(yàn)步驟為: 電機(jī)外置式電動滾筒開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，逐步增加負(fù)載，使電動滾筒的輸入功率由0逐漸增大到1. 25 PN。在0. 25 PN和1. 25 PN的范圍里選取6 ～ 8 個(gè)測量點(diǎn)，在每個(gè)測量點(diǎn)上保持負(fù)載穩(wěn)定一段時(shí)間，在每一點(diǎn)同時(shí)讀取電機(jī)輸入功率P1、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩M0、電動滾筒旋轉(zhuǎn)角速度ω、右法蘭軸受的外轉(zhuǎn)矩M 等數(shù)據(jù)。按η = ( ( M － M0)× ω/P1) × 100% 分別計(jì)算每個(gè)測量點(diǎn)上的效率η，然后繪制η － P1曲線，以曲線上的最高η 作為電機(jī)外置式電動滾筒的效率。