电力拖动系统的动力学基础PPT演示课件

第11章电力拖动系统的动力学基础,11.1电力拖动系统的组成,11.2典型生产机械的运动形式,11.3电力拖动系统的运动方程,11.4多轴旋转系统的折算,11.5平移运动系统的折算,*11.7电力拖动系统的暂态过程,11.6升降运动系统的折算,第11章电力拖动系统的动力学基础,11.1电力拖动系统的组成,11.2典型生产机械的运动形式,11.3电力拖动系统的运动方程,11.4多轴旋转系统的折算,11.5平移运动系统的折算,*11.7电力拖动系统的暂态过程,11.6升降运动系统的折算,返回主页,电机与拖动,1,11.1电力拖动系统的组成,拖动：原动机带动生产机械运动。电力拖动：用电动机作为原动机的拖动方式。1.电力拖动系统的组成,电动机,2.电力拖动系统的优点(1)电能易于生产、传输、分配。(2)电动机类型多、规格全，具有各种特性，能满足各种生产机械的不同要求。,第11章电力拖动系统的动力学基础,2,(3)电动机损耗小、效率高、具有较大的短时过载能力。,(4)电力拖动系统容易控制、操作简单、便于实现自动化。3.应用举例精密机床、重型铣床、初轧机、高速冷轧机、高速造纸机、风机、水泵,11.1电力拖动系统的组成,3,11.2典型生产机械的运动形式,1.单轴旋转系统电动机、传动机构、工作机构等所有运动部件均以同一转速旋转。,2.多轴旋转系统,第11章电力拖动系统的动力学基础,4,3.多轴旋转运动加平移运动系统,4.多轴旋转运动加升降运动系统,11.2典型生产机械的运动形式,5,11.3电力拖动系统的运动方程式,1.单轴电力拖动系统的运动方程,J转动惯量（kgm2）旋转角加速度（rad/s2）惯性转矩（Nm）T2=TT0电动状态时，T0与T方向相反，T20，T00。制动状态下放重物时，T0与T方向相同，T20，T00。,第11章电力拖动系统的动力学基础,电动状态,制动状态下放重物,正方向,6,11.3电力拖动系统的运动方程式,忽略T0，则,因为J=m2,旋转部分的质量（kg）,回转半径(m),回转直径(m),对于均匀实心圆柱体，与几何半径R的关系为,7,11.3电力拖动系统的运动方程式,忽略T0，有,当T2TL时，,n,加速的暂态过程。,当T2=TL时，,稳定运行。,当T2TL时，,n,减速的暂态过程。,8,负载吸收的功率,(1)T20，电动机输出机械功率(2)T20，电动机输入机械功率,2.单轴电力拖动系统的功率平衡方程,电动机输出的功率,系统动能,11.3电力拖动系统的运动方程式,即T2与方向相同。电动状态。即T2与方向相反。制动状态。,9,(3)TL0，负载从电动机吸收机械功率。(4)TL0，负载释放机械功率给电动机（拖动系统）。(5)P2PL，(6)P2PL，和n不能突变，即系统不可能具有无穷大的功率。,11.3电力拖动系统的运动方程式,即TL与方向相反。即TL与方向相同。，加速状态，减速状态，,系统动能增加。系统动能减少。,10,11.4多轴旋转系统的折算,z1z4z5,z2z3z6,1.等效负载转矩等效（折算）原则：机械功率不变。,第11章电力拖动系统的动力学基础,TLt=Tmm,传动机构的效率,传动机构的转速比,11,传动机构的总转速比j=j1j2jm,11.4多轴旋转系统的折算,常见传动机构的转速比的计算公式：(1)齿轮传动,(2)皮带轮传动,(3)蜗轮蜗杆传动,12,2.等效转动惯量（飞轮矩）,等效（折算）原则：动能不变。设各部分的转动惯量为：,11.4多轴旋转系统的折算,JR,J1,J2,Jm,13,如果在电动机和工作机构之间总共还有n根中间轴，则:j=j1j2jnjm,或:,GD2=4gJ,11.4多轴旋转系统的折算,14,11.4多轴旋转系统的折算,【例10.4.1】某车床电力拖动系统，传动机构为齿轮组（如图示），经两级减速后拖动车床的主轴，已知n=1440r/min，切削力F=2000N，工件直径d=150mm，各齿轮的齿数为z1=15，z2=30，z3=30，z4=45，各部分的转动惯量JR=0.0765kgm2，J1=0.051kgm2，Jm=0.0637kgm2。传动机构的传动效率t=0.9。求：(1)切削功率Pm和切削转矩Tm；(2)折算成单轴系统后的等效TL、JL和GD2。解：(1)切削功率Pm和切削转矩Tm,j=j1jm=21.5=3,15,11.4多轴旋转系统的折算,(2)折算成单轴系统后的等效TL、JL和GD2,GD2=4gJ,=49.810.0963Nm2=3.78Nm2,16,目的将平移作用力Fm折算为等效转矩TL。将平移运动的质量m折算为等效J或GD2。1.等效负载转矩等效（折算）原则：机械功率不变。TLt=Fmvm,11.5平移运动系统的折算,作用力,平移速度,第11章电力拖动系统的动力学基础,电动机输出的机械功率,切削功率,17,2.等效转动惯量（飞轮矩）等效（折算）原则：动能不变。(1)平移运动折算成旋转运动,11.5平移运动系统的折算,18,(2)等效单轴系统的转动惯量和飞轮矩,11.5平移运动系统的折算,一般公式：,19,【例10.5.1】有一大型车床，传动机构如图示。已知：刀架重：Gm=1500N移动速度：vm=0.3m/s刀架与导轨之间的摩擦系数：=0.1电动机：n=500r/min，JM=2.55kgm2齿轮1：z1=20，Jz1=0.102kgm2齿轮2：z2=50，Jz2=0.51kgm2齿轮3：z3=30，Jz3=0.255kgm2齿轮4：z4=60，Jz4=0.765kgm2传动机构：t=0.8求:电动机轴上的等效TL和J。,解:(1)等效TL平移作用力Fm=Gm=0.11500N=150N,11.5平移运动系统的折算,20,11.5平移运动系统的折算,(2)等效转动惯量J,JR=JMJz1J1=Jz2Jz3J2=Jz4,=(2.550.102)kgm2=2.652kgm2=(0.510.255)kgm2=0.765kgm2=0.765kgm2,=0.00502kgm2,21,=2.652kgm2,11.5平移运动系统的折算,22,电动机输出的机械功率PL,工作机构的机械功率Pm,11.6升降运动系统的折算,目的将Gm折算为等效TL。将m折算为等效J。1.等效负载转矩（升降力的折算）TLt=Gmvm,第11章电力拖动系统的动力学基础,提升重物时，Gm是阻力，电动机工作在电动状态，PLPm；下放重物时，Gm是动力，电动机工作在制动状态，PLPm。,23,传动效率：,11.6升降运动系统的折算,则提升时t1，下放时t1。2.等效转动惯量（升降质量的折算）(1)升降运动折算成旋转运动,(2)等效单轴系统的转动惯量,24,abcdefgh电动机蜗杆蜗轮齿轮齿轮卷筒导轮重物双头2010400.150.0250.400.07581.251.25100000.10.1,11.6升降运动系统的折算,【例10.6.1】某起重机的电力拖动系统如图示。各运动部件的的有关数据如下：,传动效率t=0.8，提升速度vm=9.42m/s。试求电动机的转速na以及折算到电动机轴上的等效TL和J。,25,11.6升降运动系统的折算,解:(1)电动机的转速na卷筒和导轮的转速,转速比,转速nana=nb=j1j2nf=10430r/min=1200r/min,26,(2)求等效负载转矩TL,(3)求等效转动惯量J,JR=JaJbJ1=JcJdJ2=JeJfJg=(81.251.25)kgm2=10.5kgm2,=(0.150.025)kgm2=0.175kgm2=(0.40.075)kgm2=0.475kgm2,11.6升降运动系统的折算,27,11.6升降运动系统的折算,=5.73kgm2,=5.916kgm2,28,传动机构,第11章电力拖动系统的动力学基础,更多的图片,29,W系列螺旋平面减速电机,第11章电力拖动系统的动力学基础,更多的图片,30,S系列斜齿轮蜗轮蜗杆减速电机,第11章电力拖动系统的动力学基础,更多的图片,31,R系列斜齿轮减速电机,第11章电力拖动系统的动力学基础,更多的图片,32,K系列斜齿轮伞齿轮减速电机,第11章电力拖动系统的动力学基础,更多的图片,33,F系列平行轴斜齿轮减速机,第11章电力拖动系统的动力学基础,更多的图片,34,蜗轮蜗杆,第11章电力拖动系统的动力学基础,更多的图片,35,*11.7电力拖动系统的暂态过程,机械惯性由于J（GD2）的存在，使n不能跃变。电磁惯性由于Lf的存在，使if不能跃变。由于La的存在，使ia不能跃变。,第11章电力拖动系统的动力学基础,热惯性机械惯性与电磁惯性产生机电暂态过程。只考虑机械惯性时的暂态过程称为机械暂态过程。,36,他励直流电动机的机械过渡过程,1.转速的变化规律,*11.7电力拖动系统的暂态过程,n=n0T,机械过渡过程的时间常数：,转速的稳态值：nS=n0TL=nL,初始值,37,*11.7电力