单轴电力拖动系统的运动方程.ppt

电力拖动与控制 张爱玲 李岚 编著 机械工业出版社 第一章  电力拖动系统的动力学基础 第二节 多轴电力拖动系统的转矩及飞轮矩的折算 第三节 生产机械的负载转矩特性 第一节 单轴电力拖动系统的运动方程 原动机带动生产机械运转称为拖动。 用各种电动机作为原动机带动生产机械运动，以完成一定的生产任务的拖动方式，称为电力拖动。 电力拖动系统，一般由电动机、机械传动机构、生产机械的工作机构、控制设备和电源五部分组成。 单轴电力拖动系统—电动机输出轴直接拖动生 产机械运转的系统 一.电力拖动系统的组成 电动机 机械传动机构 生产机械的工作机构 控制设备 电源 第一节 单轴电力拖动系统的 运动方程 电力拖动系统示意图  二.电力拖动系统的运动方程 要研究电力拖动系统，不仅要研究电动机自身的运行性能，还要研究电动机和负载之间的运动规律——即电力拖动系统的运动方程式 单轴电力拖动系统及各量的参考方向 a)单轴电力拖动系统 b)各量的参考方向 根据力学中刚体转动定律: —电动机的电磁转矩 —电动机的负载转矩 —电动机轴上的总转动惯量 —系统转动部分的质量（㎏） —系统转动部分的重力（N） —系统转动部分的回转半径（m） —系统转动部分的回转直径（m） —重力加速度，可取 =9.81m/s 常数(或0），系统稳定运转或停转，视运动初始状态而定。 不断降低，系统减速运转。 不断增加，系统加速运转； 稳态 动态 注意： 式中的 及 应带有正、负号。 折算原则：保持系统传送的功率及储存的动能不变。 第二节 多轴电力拖动系统的转矩及飞轮转矩的折算 多轴系统→单轴系统 按照能量守恒定律，系统在折算前和折算后应具有相等的机械功率和动能。 多轴电力拖动系统示意图 a) 多轴系统 b) 等效折算图 设工作机构负载转矩为： 对应角速度为： 功率为: 折算后的负载转矩为： 折算后的对应角速度为： 转矩的折算是按照所传递的功率相等的原则进行。 1 转矩的折算 电动机与工作机构转速比: 则: 根据功率不变原则有: 而折算后的功率为: 多级传动,传动比为各级传动比之积,传动效率为各级传动效率之积,即: 考虑了传动损耗后,功率关系变为: 2.飞轮矩的折算 电动机转子的飞轮矩为 ,主轴和工件的飞轮矩 为 ,则旋转物体的动能为: 各轴的角速度为: 、 、 、 时 W2 飞轮矩的折算原则必须是折算前后系统储存的动能不变 在总的中,电动机的 占有主要成分 上式简化为: 二.工作机构直线运动时转矩与飞轮矩的折算 (一)、平移运动 工作机构作平移运动示意图 1. 转矩的折算 考虑到传动机构的损耗： 2. 飞轮矩的折算 根据折算前后动能不变的原则： 所以： (二)、升降运动 起重机示意图 1. 转矩的折算 上升重物时设传动机构的效率为η ： 2. 飞轮矩的折算与平移相同 可证明： 下降重物时设传动机构的效率为η′： 第三节 生产机械的负载转矩特性 生产机械的转速 与对应的负载转矩 的关系式 称为生产机械的负载转矩特性。 一.恒转矩负载特性 1.反抗性(又称摩擦性)恒转矩负载 典型的负载转矩特性有 大小不变，但作用方向总是与运动方向 相反，是阻碍运动的制动性质转矩 恒转矩特性 恒功率特性 通风机型特性 当 为正时， 为正；当 为负时， 也为负。二者曲线在第一、第三象限。 TL n TL -TL 反抗性恒转矩负载 由物体的重力等产生的负载转矩，其作用方向固定不变，即与物体的运动方向无关。 ２、位能性恒转矩负载 大小不变，而且作用方向也保持不变。 TL n TL o 位能性恒转矩负载 二、恒功率负载特性 在不同转速下，负载转矩基本上与转速成反比。即： 恒功率负载特性 TL 三、通风机型负载特性 负载特性为一条抛物线，实线为理论波形，虚线为实际波形。 风机泵类负载特性 提升机构负载转矩性质 TL