机械系统设计3章幻灯片.ppt

移动构件转动惯量的折算：设第i个移动构件的动能为： 折算到动力机输出轴上的动能为： 由动能不变定理解得： Vi—第i个移动构件的速度，m/s。 式中：Jmi—第i个移动构件折算到动力机输出轴上的转动惯量， kg.m2 ； mi—第i个移动构件的质量，kg； 将Jmj和Jmi代入到 可以得到Jtot ③减速运动状态：MdMz ; 由运动方程可看出机械系统可处于三种运动状态： ①稳定运行或静止状态：Md-Mz=0； ②加速运动状态：MdMz； 0 0 =0 电动机的负载图表示电动机的转矩M、功率P和电流I随时间t变化的情况。即M=f(t)、P=f(t)、I=f(t)关系。 2）电动机的负载图 电动机的负载图是进行发热计算、校核电动机的过载能力和起动能力的依据。 电动机的负载图应依据工作机的负载图制作。 以卷扬机为例说明电动机负载图的制作方法。 ts -稳定运转时间； tb -制动时间； t0 -停车时间; tst -起动时间； tW -工作时间; T-工作周期; MZ -卷扬机钢丝绳卷筒上的转矩； MZ-折算到电机轴上的转矩； n -卷筒转速； tW = tst + ts + tb T= tW + t0 = tst + ts + tb + t0 tw t M MZ M′Z T t0 tb ts tst 卷扬机筒上的转矩MZ 随时间变化情况：它具有恒转矩的机械特性。 由MZ 求出电动机轴上MZ时，考虑效率η和速比i。 i、η-从电机到卷筒的速比和效率； n T tw t0 tb ts tst t tst起动阶段转速n 按线性关系增长；ts稳定运转阶段转速不变；tb制动阶段转速n 按线性关系减小，t0停车阶段， 转速n =0。 卷扬机卷筒转速n 随时间变化情况： T tw t0 tb ts tst t dω/dt dω/dt (dω/dt) 卷扬机卷筒角加速度(dω/dt )′变化情况： 起动时角加速度(dω/dt )′大于零且恒定；稳定运行时，角加速度等于零；而制动时角加速度小于零且恒定。 由(dω/dt )′可求出dω/dt ，只考虑速比i: 电机轴角加速度 卷筒角加速度 T tw t0 tb ts tst t M Md1 Md2=MZ Md3 由卷扬机的负载图和机械系统运动方程，可作出电动机的负载图： 起动阶段： 稳定运行阶段： M d = M Z 制动阶段： 式中: M d -电动机输出的转矩； M Z -折算到电动机输出轴上的负载转矩； -电动机输出轴的角加速度； Jtot-折算到电动机输出轴上的转动惯量。 思考题： 9、为机械设备选择电动机类型时原则是什么？请为下列设备选择电动机并说明选择的理由：1）小型饲料机；2）小型鼓风机；3）有级调速的起重机；4）断续工作的起重机；5）大型连续运转的离心水泵；6）数控机床；7）潜水泵。 8、直流电动机有几种励磁方式，如何利用他励直流电动机的人为机械特性进行无级调速。 11、什么情况下对电动机进行发热、过载和起动能力的计算。 12、简述动力机驱动系统的运动方程，试作出P64例3-2中电动机的转矩图。 10、根据P60图3-13说明连续工作制、短时工作制、断续工作制中P与T的变化情况，对短时工作制和断续工作制如何规定PN。 (3)电动机的发热计算 电动机的额定功率PN，额定转矩MN、额定电流IN是指环境温度为40℃时，绕组最高温度在允许范围内,在一定的工作条件下，电动机带负载运行时的数据。 —这是满足发热要求的条件。 式中： Idx、Mdx、Pdx是根据电动机负载图计算出的等效电流、等效转矩和等效功率。 电动机工作状态不同，求上述等效值的计算方法不相同。 为保证电动机能安全工作，就应满足以下条件： 除了短时工作的电动机外，其他工作制情况均要进行发热计算。 O P M I t t1 t2 tn t0 ti P1、M1、I1 P2、M2、I2 Pi、Mi、Ii Pn、Mn、In 负荷持续率大于60%，此时选Y系列长期运行的电动机。可按下面公式求出等效电流、等效转矩和等效功率： 等效电流 (3-28) Ⅰ周期性变化负载长期运行 等效转矩 等效功率 (3-29) (3-30) 应用等效电流法((3-28)式，可以对各类电动机进行发热校核，因为发热与电流平方成正比，电流直接决定发热。但一般电流很难求得. 应用等效转矩法((3-29)式，在转