电机拖动第八章.ppt

第八章 电力拖动系统的动力学基础第一节 电力拖动系统的运动方程式 ①拖动：采用电动机作为原动机为完成一定生产任务而使生产机械产生的运动 ②电力拖动装置的组成：可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成部分 ③传动机构：在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构，它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工作机构 一、运动方程式 两种类型 1、直线运动方程式 2、旋转运动方程式 转动惯量 kg·m2 式中GD2称为飞轮惯量， GD2=4gJ 3、工作状态 ①T=Tz→ =0 →n=0或n=常数→稳定状态 ②TTz→ 0 →n↑→加速状态 ③TTz→ 0 →n↓→减速状态 二、运动方程式中转矩的正负符号分析 符号的确定：规定某个转动方向为正方向，则转矩T与规定方向相同取“+”，相反取“－”；阻转矩Tz 正向取负，反向取正。 三、各种形状旋转体转动惯量的计算 1、原因 电动机转子及生产机械旋转部件大都是圆柱体，部分为非圆柱体，如图 对这些部件转动惯量的计算将关系到整个拖动系统的稳定性 2、转动惯量的计算 ①旋转轴通过物体重心  ②旋转轴不通过物体重心 旋转物体的转动惯量=它围绕着不通过其重心的任意转轴旋转的转动惯量+它围绕穿过自身重心且平行于该任意轴线旋转的转动惯量 对于右图，有 J=J+Ml2 3、常见的旋转物体转 动惯量 ①质量为m的旋转小球： 如图，r ρ →J=m ρ2 ②圆环柱体 ③圆柱体自身的中轴线O为旋转轴线 ④长度为L，宽度为d， 质量为m的长方体 如果宽度d与长度L相比充分小, 则为 ⑤长方体的质量为m，以O为旋转轴线 ⑥旋转圆锥体 ⑦圆柱体（圆杆），转轴垂直于圆杆的轴线且穿过它的重心 第二节 工作机构转矩、力、飞轮惯量和质量的折算 ⑧圆柱体（圆杆），转轴垂直于圆杆的轴线且距离圆杆一端的距离为d 2、分析方法 仅研究电动机轴，故将多轴系统折算到电动机轴上，成为单轴系统 3、折算原则 保持两个系统传送的功率和储存的动能不变 4、折算量 工作机构转矩 ，系统中各轴（除电动机轴外）的转动惯量J1、J2….、Jz。 对于某些作直线运动的工作机构，还必须把进行直线运动的质量mz及运动所需克服的阻力Fz折算到电动机轴上去 一、工作机构转矩 的折算 1、方法与原则 将工作机构轴上 转换为电动机轴上Tz，折算原则为传送的功率不变 2、关系式 如果传动机构为多级齿轮或带轮变速，则总的速比应为各级速比的乘积 二、工作机构直线作用力的折算 1、方法与原则 同上 2、关系式 TzΩ=Fzvz — ———→ 能，在折算为单轴系统时，储存的动能应该前后相等 2、折算方法 四、工作机构直线运动质量的折算 1、方法与原则 同上，转动惯量 中及质量mz中储存的动能相等 [例8-1] 刨床传动系统如图所示。若电动机M 的转速为=420r/min，其转子（或电枢）的飞轮惯量 工作台重G1=12050N，工件重G2=17650N各齿轮齿数及飞轮惯量见表。齿轮8的节距t8=25.13mm 。求刨床拖动系统在电动机轴上总的飞轮惯量。 第三节 电动机和工作机构间速比可变的系统（自学） 1、典型速比可变系统 如图，电机拖动半径为r的曲柄以Ωz旋转，通过变换机构转变为mz以vz运动，工作机构静阻力Fz ①电机轴上阻转矩： 其中 vz=ρΩ→ ②加速阻转矩 其中mzρ2=Jz → 考虑速比不变的传动机构，那么全部加速转矩有 在速比可变系统的示例中 对于示例的曲柄运动来说，rl，那么vz=rΩsinα→ 同时Jz=mρ2=m 折算到电机轴上的全部加速转矩为 电机轴上运动方程式为 第四节 考虑传动机构损耗时的折算方法 实际传动机构存在损耗 一、考虑传动机构损耗的简化方法 处理方法：引入传动效率ηc 1．工作机构转矩Tz的简化折算 ①电动机工作在电动状态 ②电动机工作在发电制动状态 ③使用多级传动时 2、工作机构直线作用力的简化折算 ①电动机工作在电动状态 ②电动机工作在发电制动状态 ③传动效率的关系 A.提升损耗： B.下放损耗：ΔP=Fzvz－Fzvzηc=Fzvz(1－ηc) 二、考虑传动机构损耗的较准确方法 1、电力拖动系统处于稳定运转状态下 实际系统的负载转矩经常是变化，而传动效率未知，那么 ①折算到电动机轴上的阻转矩Tz Tz =Tz0+ΔT ΔT = T0+ΔT0 ΔT0 =cTz0 下放时Tz0为负值→Tz =－Tz0+ΔT → Tz =－