第二章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)

*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),第二章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué),本章教學(xué)基本要求,1.,了解電力拖動(dòng)基本概念；,2.,熟悉電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式；,3.,掌握拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的概念。,重點(diǎn)：,運(yùn)動(dòng)方程式和負(fù)載轉(zhuǎn)矩。,2.1,典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式及轉(zhuǎn)矩,2.1.1,電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本概念,1.,電力拖動(dòng),拖動(dòng)：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)叫,拖動(dòng),。,電力拖動(dòng)：電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)機(jī)械是負(fù),載，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動(dòng)方式稱,電,力拖動(dòng),。,2.,電力拖動(dòng)系統(tǒng)：用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，拖動(dòng),生產(chǎn)機(jī)械，并完成一定工藝要求的系統(tǒng)。,2.,電力拖動(dòng)系統(tǒng)組成,圖,2-1,電力拖動(dòng)系統(tǒng),傳動(dòng)機(jī)構(gòu),生產(chǎn)機(jī)械,控制系統(tǒng),電動(dòng)機(jī),電源,采用電力拖動(dòng)主要原因,現(xiàn)代化生產(chǎn)中，多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電,力拖動(dòng)，主要原因是,：,1.,電能的運(yùn)輸、分配、控制方便經(jīng)濟(jì)。,2.,電動(dòng)機(jī)的種類和規(guī)格很多，它們具有各種各樣的特性，能很好的滿足大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的不同要求。,3.,電力拖動(dòng)系統(tǒng)的操作和控制簡(jiǎn)便，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離操作等等。,2.1.2,典型生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式及轉(zhuǎn)矩,電力拖動(dòng)系統(tǒng)：?jiǎn)屋S（重點(diǎn)介紹）、多軸（可折算成單軸）。,運(yùn)動(dòng)形式：旋轉(zhuǎn)、平移、升降。,機(jī)械轉(zhuǎn)矩形式：摩擦力產(chǎn)生、重力產(chǎn)生。,2.2,單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式,單軸：生產(chǎn)機(jī)械與電動(dòng)機(jī)同軸，即,:,2.2.1,單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式,由牛頓第二定律知作直線運(yùn)動(dòng)的物體存在：,轉(zhuǎn)動(dòng)方程式,同理，對(duì)于作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體：,（,2-1,）,J,為電動(dòng)機(jī)軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量單位,kg,m,2,實(shí)用公式,將運(yùn)動(dòng)方程式中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,J,用飛輪矩,GD,2,表示，角速度,用轉(zhuǎn)速,n,表示，,由于,J,與,GD,2,的關(guān)系為,（,2-2,）,所以,（,2-3,）,說(shuō)明,GD,2,是一個(gè)整體，不是,G,與,D,2,的乘積，,GD,2,由產(chǎn)品樣本或機(jī)械手冊(cè)上查出。,GD,2,中的,D,為回轉(zhuǎn)直徑，不是實(shí)際直徑。,關(guān)于,或,D,的物理概念可參見(jiàn)課本第,39,頁(yè),。,運(yùn)動(dòng)方程式的分析,各轉(zhuǎn)矩正方向的規(guī)定：,n,的正方向：順時(shí)針；,T,的正方向：當(dāng),T,與,n,（,+,）相同時(shí)為正；,T,L,的正方向：當(dāng),T,L,與,n,（,+,）方向相反時(shí)為正；,慣性轉(zhuǎn)矩,T,g,的方向：由,T,與,T,L,的代數(shù)和來(lái)決定。,（討論）,各量表示法,上述各量可用軸的剖面圖或直角坐標(biāo)系來(lái)表示,2.3,多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩及飛輪矩折算,工程上為了節(jié)省材料，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速都較高。輸出功率一定時(shí)，即,P,=,T,=,常數(shù)，當(dāng),T,，由于,T,=,C,T,I,a,，則,I,a,和,，,I,a,導(dǎo)線粗；,鐵磁材料多。,一般設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)速度高，通過(guò)提高,降低,T,節(jié)省材料。,生產(chǎn)機(jī)械要求低速，而電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速較高，二者之間必有減速裝置，故一般電力多動(dòng)系統(tǒng)多為多軸拖動(dòng)系統(tǒng)。,2.3.1,多軸系統(tǒng),2.3.2,多軸系統(tǒng)折算,分析多軸系統(tǒng)采用的方法是：用一個(gè)等,效的單軸系統(tǒng)代替原來(lái)實(shí)際的多軸系統(tǒng)。這,種方法稱為“,折算,”。,折算原則,：折算前后系統(tǒng)傳遞功率不,變，系統(tǒng)的動(dòng)能不變。,折算方向,：一般是從生產(chǎn)機(jī)械軸向電動(dòng),機(jī)軸折算。原因是研究對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。且電,動(dòng)機(jī)軸一般是高速。根據(jù)傳送功率不變的原,則，高速軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值小。,2.4,負(fù)載的機(jī)械特性,負(fù)載的機(jī)械特性是指生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩與,轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系即：,n,=,f,(,T,L,),2.4.1,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，其大,小與轉(zhuǎn)速,n,無(wú)關(guān)。,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載分：反抗性負(fù)載特性和位能,性負(fù)載特性。,1.,反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性,特點(diǎn)：恒值負(fù)載轉(zhuǎn)矩,T,L,總是與轉(zhuǎn)速,n,的方向相反，即作用方向總是阻礙運(yùn)動(dòng)的方向。,當(dāng)正轉(zhuǎn)時(shí),n,為正，,T,L,與,n,方向相反，應(yīng)為正，即在第一象限,當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí),n,為負(fù)，,T,L,與,n,方向相反，應(yīng)為負(fù)，即在第三象限。,反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,當(dāng)轉(zhuǎn)速,n,=0,時(shí)，外加,轉(zhuǎn)矩不足以使系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。,根據(jù)作用力與 反作用力原,理，這時(shí)反抗力負(fù)載轉(zhuǎn)矩,大小和方向取決于外加轉(zhuǎn),矩的大小和方向。即與外,加轉(zhuǎn)矩大小相等，方向相,反。負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性應(yīng)與橫,軸重合。例如軋機(jī)，機(jī)床,刀架平移機(jī)構(gòu)等。,2.,位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性,特點(diǎn)：,T,L,的方向與,n,的方向無(wú)關(guān)。,T,L,具有固定不變的方向。,例如：起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)，不論是提升重物還是下放重物，重力的作用總是方向朝下的，即重力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向固定。,位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,例如：起重機(jī)的提升,機(jī)構(gòu)，不論是提升重物,還是下放重物，重力的,作用總是方向朝下的。,即重力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,方向固定不變，故在第,一和第四象限。,2.4.2.,恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性,特點(diǎn)：當(dāng)轉(zhuǎn)速,n,變化時(shí)，負(fù)載功率基本不變。,根據(jù),如車床的主軸機(jī)構(gòu)和軋鋼機(jī)的主傳動(dòng)。,適用于金屬切削車床。,恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩,適用于金屬切削車床。粗加工時(shí),，,n,低，,T,大；精加工時(shí)，,n,高，,T,小。,2.4.3,風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載,阻力與轉(zhuǎn)速平方成正比，即有：,如水泵，油泵等，如圖所示，虛線是在考慮了軸承上的摩擦轉(zhuǎn)矩后得出的實(shí)際鼓風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。,本章小結(jié),電力拖動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械、控制設(shè)備等組成，它的運(yùn)行狀態(tài)與電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性及負(fù)載特性有關(guān)。電動(dòng)機(jī)的典型負(fù)載分：位能性和反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載以及通風(fēng)機(jī)類負(fù)載。,第二章作業(yè)：,Problems,思考題：,P48 2-1,、,2-2,、,2-3,、,2-4,、,2-7,作業(yè)：,P48 2-9,。,