1 1 1 21.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)匹配計(jì)算(3)履帶消防機(jī)器人運(yùn)動(dòng)情況多變，頻繁啟停1.2履帶消防機(jī)器人的運(yùn)行效率分析(3)行走機(jī)構(gòu)的效率ηLv,其影響因素較多，履帶式行走機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)輪、③各輪軸承的摩擦損失。1.計(jì)算消防機(jī)器人運(yùn)行效率(1)計(jì)算行走機(jī)構(gòu)的效率ηLv盡管在理論上，履帶行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)效率可以做定性分析，但因?yàn)橛绊懸蛩剡^于復(fù)雜，很難推導(dǎo)出可用于定量計(jì)算的表達(dá)式。目前通常用經(jīng)驗(yàn)公式估算：式中，v-車輛行駛速度，單位km/h,按照設(shè)計(jì)指標(biāo)為4km/h。(2)計(jì)算履帶消防機(jī)器人運(yùn)行的總效率ηt-傳動(dòng)部件的機(jī)械效率，取95%;ηLv-履帶行走機(jī)構(gòu)運(yùn)行效率，經(jīng)計(jì)算得94%;η-為履帶消防機(jī)器人運(yùn)行的總效率。代入式中計(jì)算得出總效率η為72%。1.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型1、對(duì)于履帶消防機(jī)器人來說，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)至關(guān)重要，它直接決定了整機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)力和各項(xiàng)動(dòng)力指標(biāo)，直接影響著消防機(jī)器人作業(yè)效率。故應(yīng)結(jié)合消防作業(yè)環(huán)境選擇行駛驅(qū)動(dòng)電機(jī)的種類。而對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型應(yīng)主要關(guān)注電機(jī)的功率密度、可靠性、過載能力、轉(zhuǎn)速范圍、負(fù)荷效率、控制成本、電機(jī)重量、外形尺寸以及電機(jī)成本等參數(shù)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型主要有以下五種：1.永磁同步電機(jī)；2.開關(guān)磁阻電機(jī)；1.交流異步電機(jī)；4.直流無刷電機(jī)5.直流有刷電機(jī)。Advantagesanddisadvant優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)產(chǎn)生較大噪音結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低產(chǎn)生較大震動(dòng)啟動(dòng)電流低、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大技術(shù)不成熟電機(jī)同步電機(jī)具有一定的超載能力沒有電刷與機(jī)械換向器結(jié)構(gòu)，可靠性高調(diào)速性能好，調(diào)速范圍大轉(zhuǎn)矩受永磁體限制，抗震能力差高轉(zhuǎn)速工作時(shí)收到限制不適用于高溫/電流過載環(huán)境，極容易導(dǎo)致退磁交流結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)容易啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩低導(dǎo)致其啟動(dòng)性能差異步功率較大、質(zhì)量較小電機(jī)各種電池機(jī)對(duì)比如表3-5所示：表3-5主要驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能(王彥誠)直流無刷電機(jī)直流有刷電機(jī)永磁同步電機(jī)交流異步電機(jī)機(jī)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜簡單簡單簡單比功率(kw/kg)電機(jī)成本中中大大大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大大大大效率(%)轉(zhuǎn)矩過載能力電機(jī)尺寸中大小中小控制器結(jié)構(gòu)簡單簡單復(fù)雜復(fù)雜簡單高低一般一般高好差可靠可靠一般日常維護(hù)簡單復(fù)雜簡單簡單簡單消防機(jī)器人作為純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，需要較大得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、高可靠性、耐高溫性能，而對(duì)比其它三種類型電機(jī)，直流電機(jī)在具有優(yōu)良的調(diào)速性能的基礎(chǔ)上，還能夠在各種環(huán)境惡劣的火場里穩(wěn)定運(yùn)行，因此應(yīng)在直流無刷/有刷電機(jī)中進(jìn)行選擇。直流無刷電機(jī)與直流有刷電機(jī)的對(duì)比直流無刷電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：1.直流有刷電機(jī)再工作時(shí)極容易產(chǎn)生電火花，這對(duì)于再易燃易爆火場工作環(huán)境下的消防機(jī)器人來說是致命的，因此應(yīng)采取直流無刷電機(jī)；2.直流有刷電機(jī)過載能力與速度均被限制，所以嚴(yán)禁長時(shí)間運(yùn)行；3.直流無刷電機(jī)因使用的是控制器而不是換向器和碳刷，壽命更長；4.直流無刷電機(jī)因?yàn)椴捎昧舜艌龈袘?yīng)沒有實(shí)質(zhì)的接觸，所以速度能夠更快。而直流無刷電機(jī)的缺點(diǎn)主要集中在：1.價(jià)格相對(duì)較貴，相較于直流有刷電機(jī)換向器和碳刷的價(jià)格，直流無刷電機(jī)控制器的成本會(huì)增加幾百元；2.如果作業(yè)地點(diǎn)是位于高磁場環(huán)境，則很有可能導(dǎo)致電機(jī)無法正常工作。綜上所述，盡管其它四種類型由各種各樣的優(yōu)點(diǎn)，但他們都有致命的缺點(diǎn)，直流無刷電機(jī)瑕不掩瑜，尤其因直流有刷電機(jī)會(huì)產(chǎn)生火花，極易導(dǎo)致火災(zāi)現(xiàn)場發(fā)生次生災(zāi)害，所以應(yīng)選用直流無刷電機(jī)。考慮到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率、散熱與用率等問題，其功率選擇應(yīng)匹配車輛需求，不宜過小也不宜過大。理論上驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率應(yīng)同時(shí)滿足履帶消防機(jī)器人在最高車速、滿載最大坡度的功率需求。由功率計(jì)算公式：Fs-牽引力，由上文分析，其值為641.24N。代入式中計(jì)算P為0.96KW?？紤]到履帶式消防機(jī)器人爬坡工作情況，從節(jié)約造價(jià)與增加續(xù)航方面，以及必要的設(shè)計(jì)余量角度出發(fā)，選取1KW的直流無刷電機(jī)3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速結(jié)合設(shè)定的工作速度4km/h,以及前文所選擇的驅(qū)動(dòng)輪直徑225mm,結(jié)合市場上常見的低速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min。因此得出減速器傳動(dòng)比i為15.95,取i=16。所選電機(jī)參數(shù)如表3-6所示：Tab.3-6Parametersofbru