973-第八章 电力拖动系统的动力学基础.ppt

第八章 电力拖动系统的动力学基础 本章分析拖动系统运动方程式， 对方程式中各参数的折算方法进行分析研究， 并将介绍几种典型生产机械的负载转矩特性 一.运动方程式 3.转动惯量 J 表示 5.不同形状物体的转动惯量 6.电动机的工作状态 第二节 工作机构转矩、飞轮矩的折算 一.工作机构转矩 Tz的折算 二。工作机构直线作用力的折算 如图8-3其重机机构。 刨床工作台带动工件前进。 它们都反映了一个阻转矩 折算原则与上面相同 三 传动机构与工作机构飞轮力矩的折算 解决问题的思路： 将传动机构各轴的转动惯量 J1 、J2 、J3 ...及工作机构的转动惯量 Jz 折算到电动机轴上，用电动机轴上一个等效的转动惯量 J，来反映整个拖动系统中转速不同的各轴的转动惯量 例8-1 刨床传动系统如图8-4所示， 第三节 考虑传动机构损耗的简化方法 第四节 生产机械的负载转矩特性 2.位能性 三.恒功率负载 四.实际负载特性 * * 第一节 电力拖动系统的运动方程 一般情况下，电力拖动装置可分 为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成部分 电力传动系统示意图（图8-1） 在许多情况下，电动机与工作机构之间有传动机构 电力拖动系统中电动机带动负载的力学问题是我们要讨论的主要问题 1.直线运动时的运动方程式 　 ???????????????? F --拖动力（N）； Fz --阻力（N）； m(dv/dt)--惯性力。 作直线运动的物体（图7-tem1）　 2.旋转运动时的方程式为： ??????????????????????? T --电动机产生的拖动转矩(N·m); Tz --阻转矩（或称负载转矩）(N·m); J(dΩ/dt)--惯性转矩（或称加速转矩）。 旋转运动的物体(图7-tem2 m 与 G -- 旋转部分的质量（kg）与重量(N)； ρ 与 D -- 惯性半径与直径（m）； g = 9.81m/s2 -- 重力加速度。 　转动惯量 J 的单位为 kg·m ?GD2 -- 称为飞轮矩（N·m2） 实际计算中常将 旋转运动方程式 化为另一种形式 即将角速度 Ω（rad/s）化成用每分钟转数 n (r/min) 表示的形式 这样有 4.旋转运动方程式的实用形式 不同形状物体的转动惯量 　 (图7-tem3d) sqrt(30)R/10 3mR2/10 圆锥 (图7-tem3c) sqrt(4R2+3r2/2) m(R2+3r2/4) 圆环 (图7-tem3b) sqrt(10)R/5 2mR2/5 圆球 (图7-tem3a) sqrt(2)R/2 mR2/2 圆柱 (图7-tem3e) R mR2 质点 插图 回转半径 转动惯量 物体形状 稳定运转状态 当 T = TZ，dn/dt=0，n =常值，电动机静止或等速旋转 加速状态 当 T TZ，dn/dt 0 减速状态 当 T TZ，dn/dt 0 二.运动方程式中转矩的正负号分析 应用运动方程式，通常以电动机轴为研究对象 运动方程式写成下列一般形式 ????????????????????? 对公式中 T 与 Tz 前带有的正负符号，作如下规定： 旋转运动中的转矩(图7-tem4) 预先规定某一旋转方向为正方向，则 1.转矩T方向如果与所规定的旋转正方向相同 ?? T 前取正号，相反时取负号； 2.阻转矩Tz方向如果与所规定的旋转正方向相同时 ? Tz 前取负号，相反时取正号 3.加速转矩（GD2/375）(dn/dt)的大小及正负符号 ? 由转矩 T 及阻转矩 Tz 的代数和来决定 实际拖动系统的轴常是不止一根，这种系统显然比一根轴的系统要复杂，计算起来也较为困难 多轴系统到单轴的简化（图8-2） 如要全面研究这个系统的问题，必须对每根轴列出其相应的运动方程式； 列出各轴间互相联系的方程式； 最后把这些方程式联系起来，全面地研究系统的运动。 问题！ 这种方法研究这个系统太复杂。对电 力拖动系统而言，通常把电动机轴作 为研究对象即可 解决途径： 把实际的拖动系统等效为单轴系统 等效原则： 等效折算的原则是保持两个系统传送的功率及储存的动能相同 用电动机轴上的阻转矩 Tz 来反映工作机构轴上实际转矩 Tz的工作 折算的原则：? 系统的传送功率不变， 若不考虑中间传动机构的损耗。 有如下关系： 转速比，j = Ω/ΩZ = n/nz 电动机角速度 换成 ，则 上式变为 折算原则： 折算必须以实际系统与等效系统储存动能相等为原则 得下列关系： 考虑到 GD2 = 4gJ，Ω = 2πn/60，得 M 1 2 4 5 6 7 8 3 图8-4 刨床传动系统 v G1 G2 若电动机M的转速