new-第一章電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎(chǔ)

第一章電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎(chǔ)內(nèi)容摘要研究電力拖動系統(tǒng)動力學的目的是為介紹電力拖動的機械特性與過渡過程等內(nèi)容準備必要的理論基礎(chǔ)。第一節(jié)及第二節(jié)分析運動方程式，對方程式中各參數(shù)(力、轉(zhuǎn)矩、質(zhì)量和飛輪慣量等)的折算方法進行分析研究；第三節(jié)中討論考慮傳動機構(gòu)損耗的簡化折算方法；第四節(jié)中將介紹幾種典型生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性。1第一節(jié)電力拖動系統(tǒng)的運動方程式電力拖動裝置可分為電動機、工作機構(gòu)、控制設(shè)備及電源等四個組成部分在許多情況下，電動機與工作機構(gòu)并不同軸，而在二者之間有傳動機構(gòu)，它把電動機的運動經(jīng)過中間變速或變換運動方式后再傳給生產(chǎn)機械的工作機構(gòu)2一、運動方程式對于直線運動對于旋轉(zhuǎn)運動式中m與G——旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量（kg）與重量（N）

ρ

與D——慣性半徑與直徑（m）轉(zhuǎn)動慣量單位為式中稱為飛輪慣量（），31、當電動機靜止或等速旋轉(zhuǎn)，電力拖動系統(tǒng)處于穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)下。2、當電力拖動系統(tǒng)處于加速狀態(tài)3、當電力拖動系統(tǒng)處于減速狀態(tài)二、運動方程式中轉(zhuǎn)矩的正負符號分析運動方程式的一般形式規(guī)定某個轉(zhuǎn)動方向為正方向，則轉(zhuǎn)矩T正向取正，反向取負；阻轉(zhuǎn)矩Tz

正向取負，反向取正。4思考題1、什么是電力拖動？電力拖動系統(tǒng)主要由哪些部分組成？2、什么是電力系統(tǒng)運動方程式？動態(tài)轉(zhuǎn)矩與系統(tǒng)運動狀態(tài)有何關(guān)系？習題1-1(見教材P14)5第二節(jié)工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩、力、飛輪矩和質(zhì)量的折算以電動機軸為折算對象，需要折算的參量為：工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)中各軸（除電動機軸外）的轉(zhuǎn)動慣量。對于某些作直線運動的工作機構(gòu)，還必須把進行直線運動的質(zhì)量及運動所需克服的阻力折算到電動機軸上去等效折算圖傳動圖6一、工作機構(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——電動機軸與工作機構(gòu)軸間的轉(zhuǎn)速比如果傳動機構(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。在一般設(shè)備上，電動機多數(shù)是高轉(zhuǎn)速的，而工作機構(gòu)多數(shù)是低轉(zhuǎn)速的，故j>>1。在有些設(shè)備，如高速離心機上，電動機的轉(zhuǎn)速比工作機構(gòu)軸的轉(zhuǎn)速低，這時j<1。7二、工作機構(gòu)直線作用力的折算根據(jù)傳送功率不變在某些生產(chǎn)機械具有直線運動的工作機構(gòu)，如起重機的提升機構(gòu)或刨床工作臺帶動工件前進，以某一切削速度進行切削，也是直線運動機構(gòu)。無論是鋼絲繩拉力或刨床切削力都將在電動機軸上反映一個阻轉(zhuǎn)矩，折算原則是以傳送功率不變，不考慮傳動損耗。8三、傳動機構(gòu)與工作機構(gòu)飛輪慣量的折算在多軸系統(tǒng)中，必須將傳動機構(gòu)各軸的轉(zhuǎn)動慣量及工作機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機軸上，用電動機軸上一個等效的轉(zhuǎn)動慣量來反映整個拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速不同的各軸的轉(zhuǎn)動慣量的影響。各軸轉(zhuǎn)動慣量對運動過程的影響直接反映在各軸轉(zhuǎn)動慣量所儲存的動能上。因此，折算必須以實際系統(tǒng)與等效系統(tǒng)儲存動能相等為原則。四、工作機構(gòu)直線運動質(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（因為，，，）9齒輪號12345678齒數(shù)Z2055306430783066飛輪慣量4.1220.109.8128.4018.6041.2024.5063.75[例1-1]刨床傳動系統(tǒng)如圖所示。若電動機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)在電動機軸上總的飛輪慣量。10思考題1-3(見教材P13)1-4(見教材P13)1-5(見教材P13)習題1-4(見教材P14)1-5(見教材P14)11第三節(jié)考慮傳動機構(gòu)損耗時的折算方法一、考慮傳動機構(gòu)損耗的簡化方法（一）工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩的簡化折算1．電動機工作在電動狀態(tài)此時電動機帶動工作機構(gòu)，功率由電動機向工作機構(gòu)傳送，傳動損耗由電動機承擔，電動機發(fā)出的功率比生產(chǎn)機構(gòu)消耗的功率大。12（二）工作機構(gòu)直線作用力的簡化折算1．電動機工作在電動狀態(tài)2．電動機工作在發(fā)電制動狀態(tài)在提升與下放時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。2．電動機工作在發(fā)電制動狀態(tài)此時工作機構(gòu)帶動電動機，功率由工作機構(gòu)向電動機傳送，傳動損耗由工作機構(gòu)承擔，傳送到電動機軸上的功率較工作機構(gòu)軸上的功率小。使用多級傳動時(證明題)13第四節(jié)生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性在運動方程式中，阻轉(zhuǎn)矩（或稱負載轉(zhuǎn)矩）Tz

與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系Tz=f

(n)

即為生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性。一、恒轉(zhuǎn)矩負載特性反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載特性位能性恒轉(zhuǎn)矩負載特性14二、通風機負載特性通風機負載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速大小有關(guān)，基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比。為反抗性負載。通風機負載特性屬于通風機負載的生產(chǎn)機械有離心式通風機、水泵、油泵等，其中空氣、水、油等介質(zhì)對機器葉片的阻力基本上和轉(zhuǎn)速的平方成正比。恒功率負載特性負載轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速成反比，切削功率基本不變。三、恒功率負載特性15實際通風機負載特性實際生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性可能是以上幾種典型特性的綜合。例如，實際通風機除了主要是通風機負載特性外，由于其軸承上還有一定的摩擦轉(zhuǎn)矩，因而實際通風機負載特性應(yīng)為機床平移機構(gòu)實際的負載特性思考題：1-6(教材P14)機床刀架等機構(gòu)在平移時，負載的性質(zhì)基本上是反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載，但從靜止狀態(tài)起動及當轉(zhuǎn)速還很低時，由于潤滑油沒有散開，靜摩擦系數(shù)較動摩擦系數(shù)大，摩擦阻力較大。當傳動機構(gòu)在旋轉(zhuǎn)時，有些油和風的阻力，通常帶有通風機負載的性質(zhì)，這導(dǎo)致在轉(zhuǎn)速較高時，負載轉(zhuǎn)矩會略有增高。16小結(jié)電力拖動系統(tǒng)主要研究電動機和生產(chǎn)機械之間的關(guān)系，具體表現(xiàn)在電磁轉(zhuǎn)矩T與負載轉(zhuǎn)矩Tz的關(guān)系上，用電力拖動運動方程式具體體現(xiàn)，把工作機構(gòu)的轉(zhuǎn)矩、力、飛輪慣量和質(zhì)量折算到電動機軸上，電動機和生產(chǎn)機械就成為同軸連接的系統(tǒng)，有著同樣的轉(zhuǎn)速。n=f(T)的方程式和曲線稱為電動機