第八 電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)

會計(jì)學(xué)1第八電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)21、當(dāng)電動機(jī)靜止或等速旋轉(zhuǎn)，電力拖動系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下。2、當(dāng)電力拖動系統(tǒng)處于加速狀態(tài)3、當(dāng)電力拖動系統(tǒng)處于減速狀態(tài)

二、運(yùn)動方程式中轉(zhuǎn)矩的正負(fù)符號分析運(yùn)動方程式的一般形式

規(guī)定某個(gè)轉(zhuǎn)動方向?yàn)檎较?，則轉(zhuǎn)矩T正向取正，反向取負(fù)；阻轉(zhuǎn)矩Tz

正向取負(fù)，反向取正。第1頁/共25頁3三、各種形狀旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算

近年來，隨著制造業(yè)自動化程度的提高，各種各樣的機(jī)器人越來越廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)第一線。這一類生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)動慣量是機(jī)器人控制系統(tǒng)中的重要參數(shù)。因此，需要計(jì)算各種形狀旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動慣量1.旋轉(zhuǎn)軸通過該物體的重心時(shí)，轉(zhuǎn)動慣量可以按以下公式計(jì)算：式中，—該物體某個(gè)組成部分的質(zhì)量；

—該部分的重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離。

對質(zhì)量連續(xù)分布的物體用相應(yīng)的定積分計(jì)算:第2頁/共25頁42.旋轉(zhuǎn)軸為不通過該物體重心的任意軸時(shí)，這時(shí)該旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)動慣量是它圍繞著不通過其重心的任意轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量與它圍繞穿過自身重心且平行于該任意軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量之和

根據(jù)以上方法，可以推導(dǎo)出幾種常見的旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算方法如下：1．以ρ為半徑，以O(shè)為旋轉(zhuǎn)軸線，質(zhì)量為m的旋轉(zhuǎn)小球（小球自身的半徑與ρ相比充分小）的轉(zhuǎn)動慣量：第3頁/共25頁52，圓環(huán)柱體3，圓柱體自身的中軸線O為旋轉(zhuǎn)軸線第4頁/共25頁64，長度為L，寬度為d，質(zhì)量為m的長方體如果寬度d與長度L相比充分小,則為

5.長方體的質(zhì)量為m，以O(shè)為旋轉(zhuǎn)軸線第5頁/共25頁76.旋轉(zhuǎn)圓錐體7.圓柱體（圓桿），轉(zhuǎn)軸垂直于圓桿的軸線且穿過它的重心第6頁/共25頁88.圓柱體（圓桿），轉(zhuǎn)軸垂直于圓桿的軸線且距離圓桿一端的距離為d

第7頁/共25頁9第二節(jié)工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩、力、飛輪慣量和質(zhì)量的折算

以電動機(jī)軸為折算對象，需要折算的參量為：工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)中各軸（除電動機(jī)軸外）的轉(zhuǎn)動慣量。對于某些作直線運(yùn)動的工作機(jī)構(gòu)，還必須把進(jìn)行直線運(yùn)動的質(zhì)量及運(yùn)動所需克服的阻力折算到電動機(jī)軸上去等效折算圖傳動圖第8頁/共25頁10一、工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩的折算

折算的原則是系統(tǒng)的傳送功率不變式中，j——電動機(jī)軸與工作機(jī)構(gòu)軸間的轉(zhuǎn)速比如果傳動機(jī)構(gòu)為多級齒輪或帶輪變速，則總的速比應(yīng)為各級速比的乘積。第9頁/共25頁11二、工作機(jī)構(gòu)直線作用力的折算

根據(jù)傳送功率不變

三、傳動機(jī)構(gòu)與工作機(jī)構(gòu)飛輪慣量的折算

第10頁/共25頁12四、工作機(jī)構(gòu)直線運(yùn)動質(zhì)量的折算折算的原則是轉(zhuǎn)動慣量中及質(zhì)量中儲存的動能相等，即有（因?yàn)?，，，）[例8-1]刨床傳動系統(tǒng)如圖所示。若電動機(jī)M

的轉(zhuǎn)速為n=420r/min，其轉(zhuǎn)子（或電樞）的飛輪慣量工作臺重工件重

各齒輪齒數(shù)及飛輪慣量見表。齒輪8的節(jié)距t8=25.13mm

。求刨床拖動系統(tǒng)在電動機(jī)軸上總的飛輪慣量。第11頁/共25頁13齒輪號12345678齒數(shù)Z2055306430783066飛輪慣量4.1220.109.8128.4018.6041.2024.5063.75

解1）旋轉(zhuǎn)部分第12頁/共25頁14齒輪8轉(zhuǎn)速2）直線運(yùn)動部分工作臺速度3）刨床拖動系統(tǒng)在電機(jī)軸上總的飛輪慣量第13頁/共25頁15第三節(jié)考慮傳動機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的折算方法一、考慮傳動機(jī)構(gòu)損耗的簡化方法（一）工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩的簡化折算1．電動機(jī)工作在電動狀態(tài)2．電動機(jī)工作在發(fā)電制動狀態(tài)第14頁/共25頁16使用多級傳動時(shí)（二）工作機(jī)構(gòu)直線作用力的簡化折算1．電動機(jī)工作在電動狀態(tài)2．電動機(jī)工作在發(fā)電制動狀態(tài)在提升與下放時(shí)傳動損耗相等的條件下，下放傳動效率與提升傳動效率之間有下列關(guān)系。第15頁/共25頁17二、考慮傳動機(jī)構(gòu)損耗的較準(zhǔn)確方法（一）電力拖動系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下折算到電動機(jī)軸上的阻轉(zhuǎn)矩Tz0——不考慮傳動損耗時(shí)折算到電動機(jī)軸上的阻轉(zhuǎn)矩ΔT——由于傳動機(jī)構(gòu)的摩擦所引起的附加轉(zhuǎn)矩下放時(shí)第16頁/共25頁18（二）電力拖動系統(tǒng)處于加速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下在這種情況下，附加摩擦轉(zhuǎn)矩ΔT0不能認(rèn)為與Tz0成正比，因?yàn)榇藭r(shí)傳送通過傳動機(jī)構(gòu)，除了Tz0外，還有慣性轉(zhuǎn)矩。慣性轉(zhuǎn)矩從系統(tǒng)的一個(gè)區(qū)段傳送到另一個(gè)區(qū)段時(shí)，要發(fā)生變化。等效拖動系統(tǒng)及系統(tǒng)中傳送轉(zhuǎn)矩的變化圖ΔTi第i個(gè)部件的總摩擦轉(zhuǎn)矩

T0i第i個(gè)部件的空載摩擦轉(zhuǎn)矩

進(jìn)入第i個(gè)傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩

第17頁/共25頁19第一個(gè)部件的轉(zhuǎn)矩

（即為電動機(jī)轉(zhuǎn)矩）傳送到第二個(gè)部件上的轉(zhuǎn)矩

傳送到第三個(gè)部件上的轉(zhuǎn)矩第18頁/共25頁20可得傳送到第四個(gè)部件上的轉(zhuǎn)矩

傳送到最后第（m＋1）個(gè)部件上的轉(zhuǎn)矩為

第19頁/共25頁21工作軸的轉(zhuǎn)矩為可整理成如下的形式

與以下電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩式相比較可見第20頁/共25頁22第四節(jié)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性

在運(yùn)動方程式中，阻轉(zhuǎn)矩（或稱負(fù)載轉(zhuǎn)矩）Tz

與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系Tz=f

(n)

即為生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性

反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性第21頁/共25頁23二、通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性

通風(fēng)機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速大小有關(guān)，基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比。為反抗性負(fù)載。通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性

屬于通風(fēng)機(jī)負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械有離心式通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等，其中空氣、水、油等介質(zhì)對機(jī)器葉片的阻力基本上和轉(zhuǎn)速的平方成正比。恒功率負(fù)載特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速成反比，切削功率基本不變。三、恒功率負(fù)載特性

第22頁/共25頁24實(shí)際通風(fēng)機(jī)