第四章機(jī)械系統(tǒng)能量流設(shè)計(jì)

第四章機(jī)械系統(tǒng)的能量流設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)能量流系統(tǒng)分析第三節(jié)任務(wù)機(jī)械載荷分析第四節(jié)普通動(dòng)力機(jī)的種類、特性及其運(yùn)用第五節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)安裝簡(jiǎn)介第六節(jié)能量流系統(tǒng)設(shè)計(jì)1能量流系統(tǒng)的起點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)安裝，來(lái)自機(jī)械系統(tǒng)外部的能量經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)安裝流向機(jī)械系統(tǒng)的各有關(guān)環(huán)節(jié)或子系統(tǒng)。維持各環(huán)節(jié)或子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)傳送、損耗、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)化等有關(guān)過(guò)程，完成機(jī)械系統(tǒng)的有關(guān)過(guò)程，完成機(jī)械系統(tǒng)的有關(guān)功能，終點(diǎn)是機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行部件。能量是由能量系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)安裝提供的。2驅(qū)動(dòng)安裝液壓驅(qū)動(dòng)〔液壓馬達(dá)〕氣壓驅(qū)動(dòng)(氣馬達(dá))熱機(jī)〔內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等〕電力驅(qū)動(dòng)〔電動(dòng)機(jī)〕3電能內(nèi)燃機(jī)交流電機(jī)直流電機(jī)熱能液壓能氣壓能液壓馬達(dá)電動(dòng)機(jī)氣動(dòng)馬達(dá)柴油機(jī)汽油機(jī)煤氣機(jī)容積式低速高速齒輪式葉片式軸向柱塞式鋼球式柱塞式鋼球式擺線轉(zhuǎn)子式透平式齒輪式葉片式柱塞式擺動(dòng)式機(jī)械系統(tǒng)中常用的動(dòng)力機(jī)的種類4進(jìn)展能量流系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)處理如下四個(gè)問(wèn)題：1.機(jī)械系統(tǒng)中能量流動(dòng)情況和特征分析；2.任務(wù)機(jī)械的載荷分析計(jì)算；3.驅(qū)動(dòng)安裝的選擇；4.系統(tǒng)能量匹配與設(shè)計(jì)5第二節(jié)能量流系統(tǒng)分析4.2.1機(jī)械系統(tǒng)的能量流程對(duì)于某一時(shí)間段的機(jī)械任務(wù)過(guò)程而言，其任務(wù)過(guò)程的能量流可用以下圖描畫(huà)EIECEsEL機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的能量流圖EI—輸入到機(jī)械系統(tǒng)的能量EC—機(jī)械系統(tǒng)的有效能Es—系統(tǒng)廣義儲(chǔ)能EL—系統(tǒng)損耗的總能量6安裝在回轉(zhuǎn)軸上具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的輪狀蓄能器，當(dāng)機(jī)器轉(zhuǎn)速增高時(shí)，飛輪的動(dòng)能添加，把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)；當(dāng)機(jī)器轉(zhuǎn)速降低時(shí)，飛輪動(dòng)能減少，把能量釋放出來(lái)。飛輪用來(lái)減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的速度動(dòng)搖。例：裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸后端的較大的盤裝零件將發(fā)動(dòng)機(jī)做功行程的部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，以抑制其他行程的阻力，使曲軸均勻旋轉(zhuǎn)。飛輪7對(duì)于某一時(shí)辰，機(jī)械系統(tǒng)的瞬態(tài)能量流表示為：4.2.1機(jī)械系統(tǒng)的能量流程當(dāng)PC=0時(shí)，系統(tǒng)處于無(wú)載荷空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)耗費(fèi)的功率稱為系統(tǒng)空運(yùn)轉(zhuǎn)功率。稱為非載荷功率，用Pu表示。當(dāng)PC≠0時(shí)，即系統(tǒng)有負(fù)載荷時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)的總損耗PL要在原空載損耗的根底上添加，添加的這部分損耗稱為系統(tǒng)附加損耗功率Pa，又稱為載荷損耗，那么有：PL=Pu+PaPC=dEC/dtPL=dEL/dt機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的瞬態(tài)能量流(一)PI=dEI/dt8機(jī)械系統(tǒng)的瞬態(tài)能量流(二)由圖得：只思索機(jī)床穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)PIPCPu機(jī)械系統(tǒng)Pa94.2.2機(jī)械系統(tǒng)能量流實(shí)際及其運(yùn)用簡(jiǎn)介機(jī)械系統(tǒng)的能量流實(shí)際主要包括以下幾個(gè)要點(diǎn)：1.機(jī)械任務(wù)形狀能量信息論2.機(jī)械任務(wù)形狀能量損失論3.機(jī)械任務(wù)過(guò)程節(jié)能效益論101.機(jī)械任務(wù)形狀能量信息論經(jīng)過(guò)監(jiān)視輸入功率PI，就可以監(jiān)視和識(shí)別刀具磨損的形狀。4.2.2機(jī)械系統(tǒng)能量流實(shí)際及其運(yùn)用簡(jiǎn)介機(jī)械任務(wù)過(guò)程中任務(wù)形狀和系統(tǒng)構(gòu)造的變化，普通都會(huì)引起某一部分能量情況的變化，機(jī)械系統(tǒng)的能量流動(dòng)形狀是任務(wù)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)形狀的綜合反映，這樣可有效地對(duì)機(jī)械任務(wù)過(guò)程實(shí)施形狀監(jiān)控和缺點(diǎn)診斷。如圖，車削偏心的毛坯，刀具的切削深度會(huì)變化，導(dǎo)致切削功率的變化，從而導(dǎo)致輸入功率的變化。11空載功率Pu耗費(fèi)能量的總量在系統(tǒng)輸入總能量中占的比例較大。損耗能量即載荷損耗也在系統(tǒng)輸入能量中占有一定比例。2.機(jī)械任務(wù)形狀能量損失論4.2.2機(jī)械系統(tǒng)能量流實(shí)際及其運(yùn)用簡(jiǎn)介12機(jī)械任務(wù)過(guò)程的能量效率η：機(jī)械任務(wù)過(guò)程中的能量效率是一個(gè)變量。為了一個(gè)參數(shù)描畫(huà)整個(gè)任務(wù)過(guò)程的能量利用情況，引入了機(jī)械任務(wù)過(guò)程能量利用率U。4.2.2機(jī)械系統(tǒng)能量流實(shí)際及其運(yùn)用簡(jiǎn)介13能量損失將呵斥以下惡果：摩擦損失能量伴隨著磨損而導(dǎo)致機(jī)械壽命和可靠性降低；噪聲和振動(dòng)都有要由能量來(lái)維持；能量損失的絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)生熱變形，嚴(yán)重影響精度，并能夠加劇運(yùn)動(dòng)副的磨損甚至卡死，降低可靠性。3.機(jī)械任務(wù)過(guò)程節(jié)能效益論4.2.2機(jī)械系統(tǒng)能量流實(shí)際及其運(yùn)用簡(jiǎn)介機(jī)械在任務(wù)過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵性能目的如磨損、噪聲、振動(dòng)、熱變形等都與機(jī)械的能量損耗存在著親密聯(lián)絡(luò)或一定的依存關(guān)系。1415任何機(jī)械系統(tǒng)都要接受各種外力的作用，這些外力稱為載荷。載荷不僅是計(jì)算強(qiáng)度和剛度的重要根據(jù)，而且也是進(jìn)展動(dòng)力計(jì)算和選用動(dòng)力系統(tǒng)的主要根據(jù)之一。載荷通常用力、力矩、扭矩、壓力、功率、加速度等參量表示。第三節(jié)任務(wù)機(jī)械載荷分析任務(wù)機(jī)械的載荷類型任務(wù)機(jī)械載荷的構(gòu)成任務(wù)載荷確實(shí)定方法16由于普通的動(dòng)力機(jī)輸出的都是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，常用任務(wù)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系來(lái)表示任務(wù)機(jī)械的負(fù)載特性。任務(wù)機(jī)械的負(fù)載特性17任務(wù)機(jī)械的負(fù)載特性18一、載荷類型按載荷作用的方式分：彎曲載荷改動(dòng)載荷拉伸緊縮載荷19按載荷與時(shí)間關(guān)系分：一、載荷類型靜載荷：大小、方向和作用位置都不隨時(shí)間的變化而變化的載荷；動(dòng)載荷：大小、方向和位置隨時(shí)間發(fā)生顯著變化的載荷。工程實(shí)際中，絕大部分的載荷是動(dòng)載荷，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常把量值變化不大或變化過(guò)程緩慢的載荷作為靜載荷處置。20一、載荷類型工程上，常把動(dòng)載荷隨時(shí)間變化的規(guī)律稱為載荷——時(shí)間歷程，簡(jiǎn)稱載荷歷程。周期性載荷非周期性載荷正弦變化載荷復(fù)雜周期性載荷準(zhǔn)周期性載荷瞬變載荷確定性載荷隨機(jī)載荷動(dòng)載荷21載荷—時(shí)間歷程圖Ft復(fù)雜周期性載荷正弦規(guī)律變化載荷周期性載荷：大小隨時(shí)間作周期性變化的載荷。如，鍛壓機(jī)械、振動(dòng)機(jī)械。用幅值、頻率和相位角描畫(huà)傅里葉變換22準(zhǔn)周期性載荷：指由假設(shè)干個(gè)頻率比是有理數(shù)的簡(jiǎn)諧載荷的合成，它可用周期載荷的處置方法來(lái)表示。瞬變載荷：指作用時(shí)間短、幅值變化較大的載荷。瞬變載荷常采用傅里葉變換建立載荷的時(shí)間函數(shù)和頻率函數(shù)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。沖擊載荷是一種比較典型的瞬變載荷。如模鍛設(shè)備所接受的載荷就可以為是沖擊載荷。在工程上，往往把量值較小、頻率較高的多次沖擊載荷按普通的周期載荷來(lái)處置。非周期性載荷2324隨機(jī)載荷：隨機(jī)載荷是不能用確定的數(shù)學(xué)方程式來(lái)表達(dá)的，但是可以對(duì)它進(jìn)展統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)處置。對(duì)于一個(gè)隨機(jī)載荷—時(shí)間歷程來(lái)說(shuō)，適宜作為統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)的特征事件根本上有三種：峰值：載荷的最大和最小值；(2)量程：載荷從最小到最大的增量或從最大到最小的減量；(3)穿級(jí)數(shù)：載荷穿越給定載荷程度的次數(shù)。25統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)方法普通根據(jù)不同的特征事件并忽略微小的載荷變化進(jìn)展處置，根本方法有以下三種：(1)峰值法(2)量程法(3)程度穿級(jí)法26峰值法對(duì)載荷——時(shí)間歷程中的峰值和谷值進(jìn)展計(jì)數(shù)，以此作為載荷譜的特征量。圖中為離散處置后的載荷歷程。在最大最小載荷之間分級(jí)。統(tǒng)計(jì)每一級(jí)載荷中出現(xiàn)載荷峰值或谷值頻次。繪制頻次直方圖27程度穿級(jí)法也是將載荷分成假設(shè)干級(jí)，然后對(duì)實(shí)踐載荷穿越這些級(jí)時(shí)就進(jìn)展計(jì)數(shù)。28二、任務(wù)機(jī)械載荷的構(gòu)成1.任務(wù)阻力2.摩擦力3.自重載荷4.外部動(dòng)載荷5.傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)載荷6.其它載荷29機(jī)械系統(tǒng)能量主要就是用于抑制任務(wù)阻力。如：起重機(jī)械的起升載荷、金屬切削機(jī)床的切削力、破碎機(jī)的破碎力等等，都是任務(wù)阻力。設(shè)計(jì)時(shí)，這部分載荷應(yīng)按所設(shè)計(jì)設(shè)備最大允許任務(wù)才干來(lái)取。起重機(jī)允許起升的最大有效物質(zhì)量量取物安裝〔吊鉤滑輪組、起重橫梁、抓斗、容器或吸盤〕質(zhì)量懸掛著的撓性件以及其它在升降中的設(shè)備的質(zhì)量之和。1.任務(wù)阻力取物安裝起升重物二、任務(wù)機(jī)械載荷的構(gòu)成302.摩擦力機(jī)械系統(tǒng)中各種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件均可以產(chǎn)生摩擦力。這些摩擦力是任務(wù)機(jī)械載荷的重要組成部分。二、任務(wù)機(jī)械載荷的構(gòu)成313.自重載荷某些機(jī)械設(shè)備本身的全部或部分構(gòu)件的分量也為任務(wù)載荷的一部分，如發(fā)掘機(jī)的臂及斗的分量、起重機(jī)的全部金屬構(gòu)造以及附設(shè)在其上的其它物件的分量均在自重載荷之內(nèi)。二、任務(wù)機(jī)械載荷的構(gòu)成自重載荷參考同型、參數(shù)接近的已有設(shè)備324.外部動(dòng)載荷貨物忽然離地起升時(shí)，起升質(zhì)量及起重機(jī)各質(zhì)量將產(chǎn)生振動(dòng)從而產(chǎn)生附加的動(dòng)載荷；運(yùn)轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，由于撓性懸掛著的貨物擺動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)載荷；運(yùn)轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)，各部分質(zhì)量產(chǎn)生程度方向的振動(dòng)，產(chǎn)生程度動(dòng)載荷。機(jī)械由于運(yùn)動(dòng)形狀發(fā)生變化而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)力稱為動(dòng)載荷二、任務(wù)機(jī)械載荷的構(gòu)成取物安裝起升重物335.傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)載荷啟動(dòng)或制動(dòng)過(guò)程中，傳動(dòng)系統(tǒng)的各構(gòu)件產(chǎn)生振動(dòng)或沖擊力的作用，產(chǎn)生傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)載荷。主要包括各傳動(dòng)軸和傳動(dòng)件(如齒輪、凸輪等)的改動(dòng)振動(dòng)載荷和起動(dòng)及制動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)件慣性力矩等。6.其它載荷如野外作業(yè)機(jī)械的風(fēng)載荷；交通工具由于道路不平度引起的振動(dòng)、沖擊載荷；由于操作者失誤而能夠引起的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的碰撞載荷等。二、任務(wù)機(jī)械載荷的構(gòu)成34三、任務(wù)載荷確實(shí)定方法在進(jìn)展機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，普通須先給定載荷。它可以由設(shè)計(jì)者自行確定，也可以由需方提供。在確定載荷時(shí)，應(yīng)優(yōu)先思索國(guó)家對(duì)該產(chǎn)品制定的有關(guān)規(guī)格、系列或規(guī)范，如壓力機(jī)械規(guī)定了壓力的系列規(guī)范，起重機(jī)械規(guī)定了其分量的系列規(guī)范等，它們直接規(guī)定了設(shè)計(jì)載荷的大小。以某些表征設(shè)備才干的特征構(gòu)造尺寸作為系列規(guī)范。軋鋼機(jī)以軋輥直徑、發(fā)掘機(jī)以鏟斗容量等表示。35通常有三種確定方法類比法、實(shí)踐丈量法、計(jì)算法類比法——參照同類或相近的機(jī)械，經(jīng)過(guò)類似實(shí)際的分析、設(shè)計(jì)，來(lái)擬定其任務(wù)載荷及其他參數(shù)。通常采用幾何尺寸類比法和動(dòng)力類比法。三、任務(wù)載荷確實(shí)定方法例如：假設(shè)知的原型機(jī)械與待設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品之間存在力類似，以P表示載荷，那么在和類似系數(shù)Cp為：原型系統(tǒng)接受的載荷設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)原型系統(tǒng)各位置上所作用的載荷36計(jì)算法——根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和構(gòu)造特點(diǎn)，運(yùn)用力學(xué)原理、閱歷公式、手冊(cè)、圖表等計(jì)算確定載荷。實(shí)測(cè)法——經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析測(cè)定載荷的方法。載荷確實(shí)定較重要時(shí)，可經(jīng)過(guò)模型或原型由實(shí)測(cè)法準(zhǔn)確確定。計(jì)算法主要包括靜態(tài)設(shè)計(jì)法和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法。利用測(cè)力傳感器、顯示器及其他電子儀器組成的丈量系統(tǒng)，將機(jī)械的載荷轉(zhuǎn)換為電量參數(shù)進(jìn)展丈量。〔電測(cè)法〕三、任務(wù)載荷確實(shí)定方法37計(jì)算法——GD2法GD2法是指回轉(zhuǎn)體的分量G和回轉(zhuǎn)直徑D平方的乘積，也稱為飛輪矩。GD2法是一種思索機(jī)械運(yùn)動(dòng)慣性的動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法利用GD2法來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)和選擇電機(jī)時(shí)，可保證機(jī)械運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、加減速與制動(dòng)性能良好以及能量的合理利用等。381〕GD2的含義及與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J之間的關(guān)系對(duì)于分布質(zhì)量回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=mr2〔m為質(zhì)量，r為回轉(zhuǎn)半徑〕。由于m=G/g及r=D/2，所以有J=GD2/(4g)或GD2=4gJ，即GD2與J是成正比的。對(duì)于內(nèi)徑為D1外徑為D2、長(zhǎng)度為L(zhǎng)以及比重為γ的空心旋轉(zhuǎn)體，繞心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，由下式計(jì)算，即：對(duì)于實(shí)心旋轉(zhuǎn)體，用D1=0帶入即可。392)GD2與轉(zhuǎn)矩M、轉(zhuǎn)速n(或角速度ω)、時(shí)間t之間的關(guān)系由力學(xué)中的剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律知：或假設(shè)T為常數(shù)時(shí)，其角速度令t=0，ω=ω0〔初始角速度〕，那么有：40g=9.8m/s2代入上式時(shí)，可得：式中，加速時(shí)M用正號(hào)；減速、制動(dòng)時(shí)M用負(fù)號(hào)。將41由此可得知，加減速時(shí)所需的時(shí)間和扭矩分別為：特別地，當(dāng)加速時(shí)間為ta(s)，速度增量為Δn(r/min)時(shí)，得加速力矩:另外，在工程實(shí)際中，仍大量采用工程單位制，那么此時(shí)所得扭矩的單位為kgf·m。式中，t的單位為s，M的單位為N?m423〕有效能矩〔均方根轉(zhuǎn)矩〕Mm在伺服機(jī)械傳動(dòng)中，為了選擇控制電機(jī)，經(jīng)常采用如下圖的變扭矩、加減速控制計(jì)算模型。43由于變載下的均方根轉(zhuǎn)矩與電機(jī)的發(fā)熱條件相對(duì)應(yīng)，因此常需計(jì)算均方根轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算公式為：式中，M1、M2、M3—加速扭矩、等速扭矩及減速扭矩；t1、t2、t3、t4—與M1、M2、M3所對(duì)應(yīng)的時(shí)間以及停歇時(shí)間。44特別地，假設(shè)M1=M3=M，M2=0及t1=t3=t4=t，t2=0，那么有在這種情況下，選擇控制電機(jī)時(shí)，應(yīng)使MR≥Mm或MR=KMm。其中MR為伺服電機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩；Mm為換算到電機(jī)軸上的有效扭矩；K為平安系數(shù)。454)機(jī)械系統(tǒng)的等效GD2計(jì)算對(duì)于整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需求將GD2換算到某一軸(如電機(jī)軸或執(zhí)行機(jī)構(gòu)所在軸)上來(lái)計(jì)算，這可用能量守恒原理及等效GD2的概念來(lái)計(jì)算。設(shè)機(jī)械系統(tǒng)有n個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，k個(gè)挪動(dòng)構(gòu)件，各轉(zhuǎn)動(dòng)軸(包括傳動(dòng)軸上的構(gòu)件)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為Ji〔i=1，2，…，n〕，轉(zhuǎn)速為ωi(i=1,2,…,n),各構(gòu)件的質(zhì)量分別為mj〔j=1,2,…,k〕，速度分別為vj〔j=1,2，…，k〕，為了選擇電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)要求該系統(tǒng)相對(duì)于電動(dòng)機(jī)輸出軸1的等效GD246該系統(tǒng)的總動(dòng)能為：有能量守恒原理可知，等效系統(tǒng)與原系統(tǒng)的總能量應(yīng)相等，設(shè)原系統(tǒng)相對(duì)于電動(dòng)機(jī)輸出軸1的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，那么應(yīng)有：所以：47第四節(jié)動(dòng)力機(jī)的種類、特性及其選用動(dòng)力機(jī)是一種將其他能源轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的安裝，是機(jī)械系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)部分，又稱原動(dòng)機(jī)。常用的動(dòng)力機(jī)有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、液壓馬達(dá)及氣動(dòng)馬達(dá)等。動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性——?jiǎng)恿C(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系對(duì)了解動(dòng)力機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、機(jī)械性能以及正確選用動(dòng)力機(jī)都非常重要48例如：當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)消費(fèi)機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩M=ML〔負(fù)載轉(zhuǎn)矩〕；當(dāng)ML的大小改動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩亦隨之變化，使M=ML堅(jiān)持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，只是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速略有改動(dòng)。假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩添加并超越一定的數(shù)值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的堵轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的添加是有一定的限制的，它的變化也是有一定規(guī)律的，這個(gè)規(guī)律就是它的機(jī)械特性曲線。491.任務(wù)機(jī)的負(fù)載特性和要求，如載荷性質(zhì)、任務(wù)制、構(gòu)造規(guī)劃和任務(wù)環(huán)境等。2.分析動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性，動(dòng)力機(jī)的特性應(yīng)與任務(wù)機(jī)的負(fù)載特性相匹配。3.動(dòng)力機(jī)容量計(jì)算，通常是指計(jì)算動(dòng)力機(jī)功率的大小。4.經(jīng)濟(jì)性，如價(jià)錢、能耗、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修費(fèi)用等。5.作業(yè)環(huán)境的要求。動(dòng)力機(jī)的選擇根據(jù)50二、內(nèi)燃機(jī)一、電動(dòng)機(jī)三、液壓馬達(dá)四、氣壓馬達(dá)51一、電動(dòng)機(jī)的種類、特性及選用電機(jī)的種類交流電機(jī)直流電機(jī)電動(dòng)機(jī)異步電機(jī)同步電機(jī)他勵(lì)并勵(lì)串勵(lì)復(fù)勵(lì)三相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)直線異步電動(dòng)機(jī)52Y132M-4型電動(dòng)機(jī)銘牌三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4 功率7.5KW頻率50Hz電壓380V 電流15.4A 接法 ?轉(zhuǎn)速1440r/min 絕緣等級(jí)B任務(wù)方式：延續(xù)功率因數(shù)0.85效率(%)87年月編號(hào)XX電機(jī)廠1.三相異步電動(dòng)機(jī)53異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定功率下，用規(guī)定的接線方法，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。a〕啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩MS(A)MNn=0(s=1)MS>ML(負(fù)載轉(zhuǎn)矩〕電機(jī)的轉(zhuǎn)差率n—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n0=60f/pn0—旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速,p—磁極對(duì)數(shù)54MNb)最大轉(zhuǎn)矩Mmax(B)臨界轉(zhuǎn)速ne臨界轉(zhuǎn)差率se當(dāng)ML>Mmax,電動(dòng)機(jī)就要停車，電動(dòng)機(jī)的電流立刻增至額定值的6~7倍，將引起電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重過(guò)熱甚至燒毀。過(guò)載系數(shù)選好電動(dòng)機(jī)后必需校核電動(dòng)機(jī)的過(guò)載才干，〔1.8~2.2〕55c)額定轉(zhuǎn)矩MN(C)MN電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的任務(wù)段BD段，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的添加而略降低，這種機(jī)械特性稱為硬特性。56當(dāng)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性不能滿足任務(wù)機(jī)械要求時(shí)，常采用改動(dòng)電動(dòng)機(jī)的某些參數(shù)以改動(dòng)其機(jī)械特性的方法，這樣獲得的機(jī)械特性稱為電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。MstMst'轉(zhuǎn)子電路并聯(lián)電阻或電抗的人為機(jī)械特性啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，接近恒轉(zhuǎn)矩的啟動(dòng)特性。啟動(dòng)后，可獲得與固有機(jī)械特性一樣的硬特性。電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性57交流電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用三相異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。中小型機(jī)床、紡織機(jī)械、起重機(jī)、功率不大的泵和通風(fēng)機(jī)等單相異步電動(dòng)機(jī)電風(fēng)扇、小型電動(dòng)工具、小型鼓風(fēng)機(jī)，家用電器，容量1kw以下同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)以恒定轉(zhuǎn)速、恒定功率運(yùn)行，適合長(zhǎng)期連續(xù)工作而不需要變速的大型機(jī)械，如大功率離心式水泵和通風(fēng)機(jī)直線異步電動(dòng)機(jī)輸出直線運(yùn)動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī)，交通運(yùn)輸?shù)膫魉脱b置，磁懸浮高速列車常用交流電機(jī)比較582.直流電動(dòng)機(jī)將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。缺陷：構(gòu)造復(fù)雜、價(jià)錢昂貴、效率較低，任務(wù)可靠性較差。優(yōu)點(diǎn)：有良好的啟動(dòng)與調(diào)速性能，適用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大或?qū)φ{(diào)速性能要求較高的消費(fèi)機(jī)械。運(yùn)用：大型起重設(shè)備、電氣機(jī)車、電車、軋鋼機(jī)等59直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)勵(lì)磁繞組通以直流電流來(lái)建立磁場(chǎng)，按勵(lì)磁方式的不同，分為四類。60他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性固有機(jī)械特性：是一條向下傾斜的直線，闡明加大電機(jī)的負(fù)載，會(huì)使轉(zhuǎn)速下降。61串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性固有機(jī)械特性：為一雙曲線，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化很大，即特性很軟，而且理想空載轉(zhuǎn)速為無(wú)窮大。62介于他勵(lì)和串勵(lì)之間，當(dāng)串勵(lì)勢(shì)起主要作用時(shí)，特性就接近于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，但這時(shí)有一定的理想空載轉(zhuǎn)速。反之，機(jī)械特性就接近于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性633.電動(dòng)機(jī)的選用在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，一方面應(yīng)根據(jù)消費(fèi)機(jī)械在技術(shù)上的要求，正確選擇電動(dòng)機(jī)的種類、型式、容量等，以保證消費(fèi)的順利進(jìn)展。同時(shí)還要思索經(jīng)濟(jì)方面的問(wèn)題，使所選電動(dòng)機(jī)在設(shè)備投資和節(jié)約電能、降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用等符合要求。64負(fù)載轉(zhuǎn)矩飛輪力矩(GD2)轉(zhuǎn)速耐久性控制性升溫、發(fā)熱1)選擇電機(jī)時(shí)，應(yīng)思索的問(wèn)題：首先要思索到電動(dòng)機(jī)對(duì)外做功所需求的輸出轉(zhuǎn)矩，和電動(dòng)機(jī)抑制摩擦帶動(dòng)負(fù)載需求的轉(zhuǎn)矩。要思索負(fù)載以及整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的飛輪力矩。另外，還要思索到安裝性能所要求的加減速型式，即思索電動(dòng)機(jī)所要提供的加減速轉(zhuǎn)矩。根據(jù)安裝的要求決議必要的轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速的要求選擇適宜的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)需求選擇順應(yīng)的減速器規(guī)格，或者調(diào)速控制用的變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器等。一切的電動(dòng)機(jī)內(nèi)部均裝有軸承，關(guān)于軸承的壽命普通都在電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品樣本闡明書(shū)里有記載。對(duì)轉(zhuǎn)速、位置的控制精度，會(huì)因電動(dòng)機(jī)的種類、測(cè)控器的型式不同而有所差別，要留意必需配套選擇能滿足安裝性能要求的電動(dòng)機(jī)和調(diào)速器。大輸出功率的電動(dòng)機(jī)，其發(fā)熱量也大，所以要選擇自帶冷卻風(fēng)扇型式的電動(dòng)機(jī)。另外，要留意步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在停頓時(shí)以及低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)有發(fā)熱的景象。652)電動(dòng)機(jī)選擇的內(nèi)容:a〕電動(dòng)機(jī)種類的選擇b〕構(gòu)造方式的選擇c〕安裝方式的選擇d〕額定電壓與額定轉(zhuǎn)速的選用e〕容量的選擇66在滿足運(yùn)用要求的前提下，交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)選于直流電動(dòng)機(jī)，鼠籠型電動(dòng)機(jī)優(yōu)選于繞線型電動(dòng)機(jī)，公用電動(dòng)機(jī)優(yōu)選于通用電動(dòng)機(jī)。對(duì)于無(wú)調(diào)速要求的機(jī)械應(yīng)盡能夠采用交流異步電動(dòng)機(jī)。負(fù)載平穩(wěn)，對(duì)起動(dòng)、制動(dòng)無(wú)特殊要求的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械宜采用價(jià)廉的鼠籠型電動(dòng)機(jī)。周期性變動(dòng)負(fù)載或起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，如起重機(jī)宜用繞線型電動(dòng)機(jī)。在需求調(diào)速的機(jī)械中，假設(shè)僅要求幾種有級(jí)調(diào)速的機(jī)械，可采用鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)；假設(shè)功率大、調(diào)速范圍寬，且需延續(xù)平滑調(diào)速的機(jī)械，可用直流電動(dòng)機(jī)a〕電動(dòng)機(jī)種類的選擇67b〕構(gòu)造方式的選擇根據(jù)任務(wù)環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的防護(hù)型式：開(kāi)啟式：枯燥清潔的環(huán)境可以選用開(kāi)啟式，這種電動(dòng)機(jī)價(jià)錢廉價(jià)，散熱條件好；防護(hù)式：用于枯燥灰塵不多沒(méi)有腐蝕性和爆炸性氣體的場(chǎng)所；封鎖式：可用在潮濕、易受風(fēng)雨侵蝕、多腐蝕性灰塵的環(huán)境；防爆式：不僅能防止雜物進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)，還能防止電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的爆炸氣體傳動(dòng)外部，用在有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中。68c〕安裝方式的選擇普通情況下多采用臥式安裝的電動(dòng)機(jī)，只需特殊需求才用立式安裝的電動(dòng)機(jī)，如為簡(jiǎn)化傳動(dòng)安裝，立式鉆床上運(yùn)用立式安裝電動(dòng)機(jī)。69〔d〕額定轉(zhuǎn)速的選擇3000r/min，1500r/min，1000r/min，750r/min，600r/min等五種。當(dāng)輸出功率一樣時(shí)，轉(zhuǎn)速越高，電動(dòng)機(jī)的尺寸和分量越小，價(jià)錢也越低，因此，應(yīng)盡量選用轉(zhuǎn)速較高的電動(dòng)機(jī)。但如執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度很低，而選用高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)時(shí)，減速安裝增大，傳動(dòng)部分的本錢將會(huì)提高，同時(shí)機(jī)械效率也降低，所以要綜合思索。還要思索機(jī)械的任務(wù)制、起動(dòng)制動(dòng)及反轉(zhuǎn)的頻繁程度等要素。70額定電壓的選擇電動(dòng)機(jī)的額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)供電電壓一致。中、小型交流異步電機(jī)可采用220V/380V，380V/660V兩種 額定電壓。大型交流異步電機(jī)可采用3000V以上的高壓電源直流電動(dòng)機(jī)額定電壓常為220V或110V，大功率直流電機(jī)可 用600~870V71(e)容量的選擇在規(guī)定的任務(wù)方式下，電動(dòng)機(jī)的溫升不超越許用值保證所需求的啟動(dòng)力矩72二、內(nèi)燃機(jī)的類型、機(jī)械特性及選擇按燃料種類分柴油機(jī)和汽油機(jī)；按汽缸數(shù)目分單缸或多缸內(nèi)燃機(jī)按一個(gè)任務(wù)循環(huán)的沖程數(shù)分二或四沖程內(nèi)燃機(jī)；按點(diǎn)火方式分壓燃式或點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)按進(jìn)氣系統(tǒng)分自然吸氣式或增壓式內(nèi)燃機(jī)73內(nèi)燃機(jī)主要性能目的有效功率Pe：內(nèi)燃機(jī)的實(shí)踐輸出功率平均有效壓力pe:單位氣缸任務(wù)容積所作的有效功標(biāo)定功率Peb：在內(nèi)燃機(jī)銘牌上規(guī)定的功率升功率PL：氣缸每升任務(wù)容積所發(fā)出的有效功率有效燃油耗費(fèi)率ge：?jiǎn)挝挥行Чβ拭啃r(shí)的耗油量指示效率ηi：燃料所含的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)橹甘竟Φ挠行С潭葯C(jī)械效率ηm：有效功率與指示功率之比74按國(guó)標(biāo)規(guī)定，內(nèi)燃機(jī)標(biāo)定功率分為4級(jí)：1〕15min功率指內(nèi)燃機(jī)允許延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘的最大有效功率，適用于常以中小負(fù)荷任務(wù)又需有較大功率貯藏或許在瞬時(shí)發(fā)出最大功率的內(nèi)燃機(jī)，如汽車；2〕1h功率指內(nèi)燃機(jī)允許延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1小時(shí)的最大有效功率，它約為15min最大有效功率的87%~90%，適用于經(jīng)常以大負(fù)荷任務(wù)又需在短期內(nèi)抑制陡增負(fù)荷的內(nèi)燃機(jī)，如輪式遷延機(jī)；3〕12h功率指內(nèi)燃機(jī)允許延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12小時(shí)的功率，適用于一天內(nèi)以不變負(fù)荷任務(wù)的內(nèi)燃機(jī)，如農(nóng)業(yè)排灌站；4〕延續(xù)功率允許長(zhǎng)期延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率，如發(fā)電用內(nèi)燃機(jī)；根據(jù)工況和用途的不同，各行業(yè)消費(fèi)有公用的內(nèi)燃機(jī)，如汽車、遷延機(jī)、船用、鐵路牽引等公用內(nèi)燃機(jī)，可供選用。75內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械特性速度特性：當(dāng)噴油泵調(diào)理?xiàng)U在標(biāo)定功率循環(huán)供油量位置時(shí)，柴油機(jī)的性能參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。1〕速度特性2〕負(fù)荷特性3〕通用特性6120Q型車用柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性BJ492型車用汽油機(jī)的外特性76柴油機(jī)扭矩曲線變化過(guò)程要比汽油機(jī)平坦些這是由于柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力較小，在轉(zhuǎn)速提高時(shí)，充氣系數(shù)降低較慢，而循環(huán)供油量卻隨轉(zhuǎn)速提高又有些添加，結(jié)果隨轉(zhuǎn)速添加，轉(zhuǎn)矩曲線降低很小。77轉(zhuǎn)矩變化曲線可以闡明內(nèi)燃機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下抑制外界阻力的才干。常用扭矩貯備系數(shù)μM來(lái)評(píng)定?！獦?biāo)定工況下速度特性曲線上的最大轉(zhuǎn)矩值；—標(biāo)定工況下的轉(zhuǎn)矩值78負(fù)荷特性：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，其性能參數(shù)隨有效功率變化的規(guī)律。6Q型車用柴油機(jī)負(fù)荷特性GT每循環(huán)供油量ge指示效率與機(jī)械效率乘積機(jī)械效率指示效率180079萬(wàn)有特性：表示柴油機(jī)個(gè)主要性能參數(shù)之間關(guān)系的綜合特性，以轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)，平均有效壓力為縱坐標(biāo)作出假設(shè)干條等有效燃油耗費(fèi)率和等功率的曲線族來(lái)表示，反映各種轉(zhuǎn)速、各種負(fù)荷下的燃油經(jīng)濟(jì)性及最經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。8081選擇內(nèi)燃機(jī)時(shí)必需了解內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況和特性，使它與被驅(qū)開(kāi)任務(wù)機(jī)的負(fù)載特性相順應(yīng)。工況1發(fā)動(dòng)機(jī)功率變化但曲軸轉(zhuǎn)速幾乎不變，稱固定式發(fā)動(dòng)機(jī)的工況如內(nèi)燃機(jī)與發(fā)電機(jī)、風(fēng)壓機(jī)和水泵等機(jī)械一同任務(wù)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由調(diào)速器保證根本上堅(jiān)持不變，功率那么隨任務(wù)機(jī)械的運(yùn)用負(fù)荷不同。內(nèi)燃機(jī)的選擇82工況2發(fā)動(dòng)機(jī)功率與曲軸轉(zhuǎn)速之間具有一定的函數(shù)關(guān)系，如內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)螺旋槳、液力變矩器時(shí)的工況為線工況，運(yùn)用最多的是三次冪函數(shù)關(guān)系，稱為螺旋槳工況，在發(fā)動(dòng)機(jī)變卦轉(zhuǎn)速的同時(shí)變卦供油量以變卦負(fù)荷。Pe=Kn3工況3發(fā)動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)速之間沒(méi)有一定的恒定關(guān)系，如柴油機(jī)作為汽車、遷延機(jī)等陸上運(yùn)輸動(dòng)力且排擋一定時(shí)，它的轉(zhuǎn)速取決于他們的行駛速度，功率那么取決于他們的行駛阻力。83普通先根據(jù)其外特性判別柴油機(jī)的n、Me、Pe等動(dòng)力性能能否滿足從動(dòng)機(jī)的要求，然后再根據(jù)所選擇的任務(wù)轉(zhuǎn)速的負(fù)荷特性，判別所選擇的柴油機(jī)能否經(jīng)常在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。假設(shè)滿足上述要求，那么選擇是合理的。內(nèi)燃機(jī)的選擇84內(nèi)燃機(jī)的選擇汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較：在輸出功率一樣的情況下，汽油機(jī)的尺寸和分量比柴油機(jī)??；汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速比柴油機(jī)高，前者通常在3000r/min以上，后者 那么在2000r/min以下；汽油機(jī)的任務(wù)穩(wěn)定性比柴油機(jī)好，噪音比柴油機(jī)??；柴油機(jī)比汽油機(jī)過(guò)載才干強(qiáng)；柴油機(jī)比汽油機(jī)耗油率小，且比汽油價(jià)廉；汽油機(jī)主要用于要求分量輕、構(gòu)造緊湊的機(jī)械；柴油機(jī)多用于對(duì)分量、構(gòu)造緊湊要求不高及功率較大的機(jī)械，如工程機(jī)械、載重汽車。85三、液壓馬達(dá)1、類型液壓馬達(dá)低速高速根本型式：徑向柱塞式特點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩大、排量大、轉(zhuǎn) 速低，可直接與執(zhí)行 機(jī)構(gòu)相連，無(wú)需減速 安裝。根本型式：齒輪式、葉片式 軸向柱塞式、螺桿式特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小、尺 寸小、分量輕、換向 靈敏度高；862、主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)速：液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速是指輸出額定功率〔或轉(zhuǎn) 矩〕的情況下，正常耐久地運(yùn)用轉(zhuǎn)速。壓力p:表示單位體積油液所具有的能量。體積流量qV和排量q：體積流量是指單位時(shí)間內(nèi)輸入液壓馬達(dá)的油液體積；排量為在沒(méi)有走漏的情況下，液壓馬達(dá)每一轉(zhuǎn)輸入油液的體積。轉(zhuǎn)矩M87總效率η功率P液壓馬達(dá)的實(shí)踐功率P為：883液壓馬達(dá)的選用思索任務(wù)壓力、轉(zhuǎn)速范圍、運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩、總效率、容積率、滑差率以及安裝等要素和條件。根據(jù)運(yùn)用條件和要求確定馬達(dá)的種類，并根據(jù)系統(tǒng)所需的轉(zhuǎn)速和扭矩以及馬達(dá)的特性曲線確定壓力降、流量和總效率，然后確定其它管路配件和附件。89四、氣動(dòng)馬達(dá)類型氣動(dòng)馬達(dá)容積式透平式根本型式：齒輪式、葉片式 活塞式、將緊縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換安裝。90葉片式氣動(dòng)馬達(dá)特性曲線轉(zhuǎn)矩任務(wù)壓力不變ML=0,空轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速到達(dá)最大值nmax，P=0ML=Mmax,n=0,P=0ML=Mmax/2,n=nmax/2,功率到達(dá)最大91活塞式氣動(dòng)馬達(dá)特性曲線功率曲線轉(zhuǎn)矩曲線任務(wù)壓力p增高時(shí)，馬達(dá)的輸出功率轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均有添加。壓力不變時(shí)，功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均隨外加負(fù)載的變化而變化。92氣動(dòng)馬達(dá)的選用從負(fù)載特性思索。在變負(fù)載場(chǎng)所運(yùn)用，主要思索速度范圍及滿足所需的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。在穩(wěn)定負(fù)載下運(yùn)用時(shí)，主要思索任務(wù)速度。葉片式氣動(dòng)馬達(dá)比活塞式氣動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩高、構(gòu)造簡(jiǎn)單，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，在低速時(shí)耗氣量大；當(dāng)任務(wù)速度低于空載速度的25%時(shí)，最好選用活塞式氣動(dòng)馬達(dá)。根據(jù)所需的轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算出所需的最大功率，然后選擇相應(yīng)功率的氣動(dòng)馬達(dá)。93第五節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)安裝簡(jiǎn)介伺服安裝是帶有力或力矩或速度反響并可自動(dòng)調(diào)理的驅(qū)動(dòng)安裝，它比普通無(wú)伺服的驅(qū)動(dòng)安裝有更高的精度。液壓伺服安裝氣壓伺服安裝電氣伺服安裝采用動(dòng)力源的類型較早期，功率最大開(kāi)展最快，最適用直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特殊領(lǐng)域941、步進(jìn)電機(jī)種類及任務(wù)原理旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機(jī)、直線式步進(jìn)電機(jī)從勵(lì)磁相數(shù)來(lái)分有三相、四相、五相、六相等步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造來(lái)說(shuō)，分為三種：可變磁阻型永磁型混合型95可變磁阻型〔反響式步進(jìn)電機(jī)〕由定子繞組產(chǎn)生的反響電磁力吸援用軟磁鋼制的齒形轉(zhuǎn)子作步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，又稱反響式步進(jìn)電機(jī)。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子構(gòu)造簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)子直徑小，有利于高速呼應(yīng)。制造本錢高、效率低、轉(zhuǎn)子的阻尼差、噪聲大。但其制造資料費(fèi)用低、構(gòu)造簡(jiǎn)單、步距角小，隨著加工技術(shù)的提高，可成為多用途機(jī)種。96A相定子繞組通電構(gòu)成磁場(chǎng)單段反響式步進(jìn)電機(jī)的任務(wù)原理——磁場(chǎng)構(gòu)成97單段反響式步進(jìn)電機(jī)的任務(wù)原理——兩轉(zhuǎn)子齒

單段反響式步進(jìn)電機(jī)的任務(wù)原理——兩轉(zhuǎn)子齒定子通電順序：A→B→C→A轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針步距角：

三相三拍98

單段反響式步進(jìn)電機(jī)的任務(wù)原理——兩轉(zhuǎn)子齒定子通電順序：AB→BC→CA→AB轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針步距角：

三相雙三拍99

單段反響式步進(jìn)電機(jī)的任務(wù)原理——兩轉(zhuǎn)子齒定子通電順序：A→AB→B→BC→C→CA→A轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針步距角：三相六拍100單段反響式步進(jìn)電機(jī)的任務(wù)原理——四轉(zhuǎn)子齒

定子通電順序：A→B→C→A轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：逆時(shí)針步距角：

101步距角：步進(jìn)電機(jī)的定子繞組每改動(dòng)一次通電形狀，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱步距角。?轉(zhuǎn)子齒數(shù)越多，步距角越小?定子相數(shù)越多，步距角越小?通電方式的節(jié)拍越多，步距角越小式中：m－定子相數(shù)Z－轉(zhuǎn)子齒數(shù)C－通電方式C=1單相輪番通電、雙相輪番通電方式C=2單、雙相輪番通電方式102常用步進(jìn)電機(jī)的步距角常用步進(jìn)電機(jī)的定子繞組多數(shù)是三相和五相,與此相匹配的轉(zhuǎn)子齒數(shù)分別為40齒和48齒，即有三相步進(jìn)電機(jī)：五相步進(jìn)電機(jī)：1032.步進(jìn)電機(jī)的選用適用于中小型機(jī)械系統(tǒng)和儀器儀表中，可與傳動(dòng)安裝組合，成為開(kāi)環(huán)控制的伺服系統(tǒng)。在步距角小，功率小以及價(jià)錢低的場(chǎng)所宜選用反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。在步距角大，運(yùn)動(dòng)速度低，對(duì)定位性能要求高的場(chǎng)所，宜選用永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。對(duì)于既要求步距角小，又要求定位性能好的場(chǎng)所，可選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。104步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇的根據(jù)是工藝要求和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能目的如下：1〕最大靜轉(zhuǎn)矩Tmax當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電，并處于平衡位置時(shí)，借助外力使轉(zhuǎn)子分開(kāi)平衡位置所需極限轉(zhuǎn)矩，稱為最大靜轉(zhuǎn)矩?？捎脕?lái)計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載才干目的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩1052)運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特性1063〕最高啟動(dòng)頻率4〕步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移分辨力是衡量步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高速才干的目的，可分為空載和額定負(fù)載兩項(xiàng)。步距角代表角位移分辨力。步距角越小，那么分辨力越高。5〕靜態(tài)步距角誤差空載時(shí)實(shí)測(cè)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角與實(shí)際步距角之差，稱為靜態(tài)步距角誤差，在一定程度上反映了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移精度。107第六節(jié)能量流系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.6.1能量流系統(tǒng)設(shè)計(jì)普通步驟1〕確定能量流系統(tǒng)的配置2〕傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)3〕任務(wù)機(jī)械載荷確定4〕初選電動(dòng)機(jī)5〕進(jìn)展能量流其他部分如飛輪、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算6〕進(jìn)展動(dòng)力機(jī)的校核計(jì)算1081、確定能量流系統(tǒng)的配置能量流系統(tǒng)所需功率除了與任務(wù)機(jī)的機(jī)械特性有關(guān)外，還與能量流系統(tǒng)配置情況有關(guān)。能量流系統(tǒng)的配置與兩個(gè)方面內(nèi)容有關(guān)：規(guī)劃方式和構(gòu)造布置1〕規(guī)劃方式串聯(lián)并聯(lián)混聯(lián)109串聯(lián)僅有一個(gè)原動(dòng)機(jī)以及一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在一些簡(jiǎn)單的單執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)中110例：發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電動(dòng)機(jī)用發(fā)電機(jī)發(fā)出來(lái)的電能驅(qū)動(dòng)車輪。串聯(lián)式混合動(dòng)力是一邊經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，一邊經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。前往111并聯(lián)112例：龍門起重機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)在數(shù)控機(jī)械中，普通都有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)組合或加工復(fù)雜的型面時(shí)，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必需保證嚴(yán)厲的動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)。采用數(shù)字指令進(jìn)展自動(dòng)控制，每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有各自的動(dòng)力機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)規(guī)劃。113混聯(lián)〔兩種〕當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間有一定的傳動(dòng)比要求，或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間有動(dòng)作順序要求，或各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間相互獨(dú)立而使用一臺(tái)動(dòng)力機(jī)即可滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的總耗能要求。1)集中驅(qū)動(dòng)114SG8630高精度絲杠車床一路經(jīng)帶傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸另一路經(jīng)過(guò)主軸經(jīng)交換齒輪A、B、C、D及絲杠螺母驅(qū)動(dòng)刀架。115運(yùn)用于低速、重載、大功率、執(zhí)行機(jī)構(gòu)少而慣性大的機(jī)械中2)結(jié)合驅(qū)動(dòng)116雙輸入軸圓弧齒輪減速器117并聯(lián)規(guī)劃的能量流系統(tǒng)中，各支路可以是串聯(lián)的也可以是混聯(lián)的例如，大型船艦的能量流系統(tǒng)是典型的并聯(lián)規(guī)劃方式。一條支路的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為發(fā)電機(jī)組，動(dòng)力來(lái)源是柴油機(jī)，作用是為全船提供照明等的日常用電；另一條支路的能量主要用于提供船只運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，普通采用混聯(lián)驅(qū)動(dòng)，即多臺(tái)柴油機(jī)結(jié)合驅(qū)動(dòng)。1182〕構(gòu)造布置1191202〕傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)3〕任務(wù)機(jī)械載荷確定根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案選定的動(dòng)力安裝及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)展傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)。如：傳動(dòng)安裝類型選擇，多軸傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)等。確定任務(wù)機(jī)一個(gè)任務(wù)周期的時(shí)間t；確定任務(wù)機(jī)一個(gè)任務(wù)周期中各階段的載荷情況并計(jì)算出耗費(fèi)的總能量。1214〕初選電動(dòng)機(jī)5〕進(jìn)展能量流其他部分如飛輪、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算6〕進(jìn)展動(dòng)力機(jī)的校核計(jì)算計(jì)算平均功率；選擇動(dòng)力機(jī)詳細(xì)類型，并求折合功率N；查手冊(cè)或產(chǎn)品樣本，選出額定功率Ne與N接近的動(dòng)力機(jī)；1224.6.2能量流系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例現(xiàn)要求進(jìn)展曲柄壓力機(jī)的能量流系統(tǒng)設(shè)計(jì)。知條件：公稱壓力Pg=63噸，行程S=100mm，壓力機(jī)滑塊行程次數(shù)n=40次/分鐘，執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔曲柄滑塊機(jī)構(gòu)〕的摩擦當(dāng)量力臂mμ=7.85mm123公稱壓力：滑塊離下死點(diǎn)前某一特定間隔〔公稱壓力行程〕時(shí)，滑塊所允許的最大作用力。行程：滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)間的間隔?；瑝K行程次數(shù)：滑塊每分鐘從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)，然后再回到上死點(diǎn)，如此往復(fù)的次數(shù)。技術(shù)參數(shù)1241.能量流系統(tǒng)的配置主功能：完成對(duì)工件的壓力加工僅需求一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔曲柄滑塊機(jī)構(gòu)〕一個(gè)任務(wù)循環(huán)所需的總能量不大，采用單臺(tái)原動(dòng)機(jī)，串聯(lián)規(guī)劃125能量流系統(tǒng)規(guī)劃圖大帶輪與飛輪做成一體，立式布置，傳動(dòng)系統(tǒng)位于任務(wù)臺(tái)上方1261271-電動(dòng)機(jī)2-小皮帶輪3-大皮帶輪4-制動(dòng)器5-離合器6-小齒輪7-大齒輪8-小齒輪9-偏心齒輪10-芯軸11-機(jī)身12-連桿13-滑塊14-上模15-下模16-墊板17-任務(wù)臺(tái)18-液壓氣墊留意：1〕制動(dòng)、離合動(dòng)作的協(xié)調(diào)2〕離合器的作用3〕離合器和制動(dòng)器的安裝位置1282.傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)選用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)曲柄旋轉(zhuǎn)一圈，滑塊上、下往返一次，滑塊只在上模接觸坯料后到?jīng)_壓出工件這段任務(wù)行程中〔通常還不到曲柄旋轉(zhuǎn)的1/4圈〕，才接受負(fù)荷，而在其他空行程中，不接受負(fù)荷。負(fù)荷特點(diǎn)：短期的頂峰負(fù)荷和較長(zhǎng)期的空負(fù)荷相互交替。按任務(wù)行程所需功率選用電動(dòng)機(jī)，要求功率很大，大功率的電動(dòng)機(jī)只在短的任務(wù)行程內(nèi)滿負(fù)荷129把帶輪輪緣加厚，增大它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使它在滑塊不接受負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速升高、動(dòng)能增大〔即用帶輪兼做儲(chǔ)能作用的飛輪〕，而在壓力機(jī)任務(wù)