越南流速仪检定车传动系统设计.docx

1、（南京水利木文自动'匕所越南流速仪检定车传动系统设计何生荣1设计依据越南流速仪检定水槽有效长度为80m.宽度为2m检定车车速范围为0.01m/s3.3m/s（实际检定虽高车速为3m/s）.合同要求车速变化率达到中国水利部部颁标准SL/T15095中的一级精度，根据流速仪检定规范要求.在一个完整的检定过程中，检定车必须运行182。个速度点.每个速度都必须在足缓的匀速段距蔼才能取到足镂的信号数.在车速为3m/s时.这个距离为10m.就单个速度而言,检定车的运行过程包括起动、匀速运行和制动三个阶段。由于系统运动村件的惯性和调速系统的电气振荡.起动和制动不可能立即进行.而需要延滞一段时间.也就

2、是有一个加速稳速过程和城速制动过程。这三个阶段在水槽上的历程构成了加速段、稳速段、检定段和制动段.各部分的长度在最高速时达到最大值，覆盖整个水槽长度，另外,出于安全考虑.水槽两端还必须留出安全段,在车速为3m/s时.检定车运行H度分配如图1所示惟位：m）(3)(4t(5)-图中：1）安全段,K度为8ni：（2）加速段,K度为速段+车长，共im：（1）械速制动段长度为HmH5）安全段长世为8m,2传动系统组成fflJ系统组成如图2所示。本系统采用低速轴集中驱动,由调速器对电机作无级调速.减速器具有多档输出.电离合器变挡,两者构成分档无级调整犯动.以适应较大的车速变化范围，差速黯的作用是利用行星齿

3、轮的平衡杠肝功能,将扭矩大致平分给两侧驱动轮.还可4检定车走偏时利用行星齿轮自转的差速作用使检定车自动走直.以政小运行过程中的附加阻力，藉动器设置在做速器输出轴上.当制动器制动时.减速器内电敏离合器失电脱开,传动链随之断开,使制动力矩完全用在克服检定车的慢性上而无须考虑电机及诚布器的桢性,增加了制动可靠性.3电机、调速器的选择及机械变速为保证检定车在检定段的恒速运行.蟹动电机的选择是个重要环节。从电机的特性来看,异步电机和直流电机转速都随负载转矩的变化而变化.只有同步电机的转速与负载转距无关，只要负裁转矩不大于电机的地大电磁转矩即叮.加之检定车在运行时很可能产牛附加HL力，所以这择同步屯机驱动

4、Yj极大的优越性.针M同步电机的转速侍件.选用交流变频调速器避行调速|由电气设计人员作洋绷论证J,根据设ii要求车速变化范国为R=vim/v,.,.=3.5/0.U1=35Q.而变频调速器的调速范围|能保证电机有较好输出特性范围）不能达到此值.所以机械变速分为两皆设主动论周长为Ini）：第一魅：传动比i=l“0,当变桢器给电机供电频率为2Hz汨z时,电机转速为G0-1500r/min,此时车速为U.01第二档：传动比i=&33当变频器给电机供电抓率为IHz-GOHz时.电机转速为120IXOOr/nun.此时车速为U.23-3.5m/s”在具体设计中机械变速由三部分组成.第一部分为同步

5、皮带轮传动减速-第二部分为是速舞本身常有的一级跛速=11/9.第三部分、M闵档输出的跃速器即U=«.875um,=11.7Jjt；=L为便亍自动控制透用电就合器作为涣档执行机构.4传动系统性能参数估算1.1同步龟机功率估算"）传动系统转动质故估算框个传动系统的转动惯址包括电机转动惯虹、检定车车体及传动链其它各件的转动愤k；电机转动愤/（设灯用I5kw的同步电机j扁=0.GBkgm-检定卒率体部分对电机轴的等效转动惯址口门电=*（碧）,'i-式中EM车体重效（kg）：v最高车速（m/s）；n.u电机转速（r/niin儿已知：niq=1200k“v=3.5m/s

6、7;n=1800r/min,代A.公AU）*'f得；Lb.1="l?k”m':;传动址中间各轴对电机轴的苗绍转动由J传动比较大的各中间轴转动惯技折算到速度较高的电机轴后，其敌值占整1、系统的转动惯址比"5估算方便采川还当加K电机仙转动徵蛾的方式来考虑整1、传动系统的转动愤址.即1=8虹工1门位H取3=1.3.可得：1=I.3111。m苑荷估算bS本阻力基本阻力包括车轮及导向轮在轨道上滚动的滚动瘁擦阻力,车轮轴承处的摩擦用力.传动机构的摩擦阻力、测杆在水中的水R1等通过对同类车的测试.:9车速Zj3.时.测得F-5WN、折律到电机轴I.的基冲I矩为：,i*=厂

7、式中:F虐本阻力（）；R-+：动轮半it'tm；Uh.-车轮转也（r）：n（.,电机转速r/min）»1系统传动效率U,知：F=：Z（ON.R=U,1二血）,3.5r/E：ik=IXOUr/niip,取0.65.代人公式（3）诃此Tai11,3Nm2；惯性载荷设加速段长度为岫.最商车速为3.5m/e姻电机加速到I800r/min时.总转角为：姑=.2x-（i）'2罪R式中：S-加速段长度m）iR-一主动轮半径（m“ni（电机我速（r/min）i33!.-车逸为；.输八时车轮转速如*丁C十d<K)已知：S=SniR=0.159m.n4l=!8'H)r/nu

8、n,n».=3.3r/s,代入公式1>得：9=137.11(red)惯性载荷的计IT公式为1=1-反：,）把匕述数据代人公式（二.可得：,代=，3.6m.：；.各种动我荷动载荷包括振动载荷和冲击载荷.沛面各项计算均把系统看作崩忤系统.实际上各部分不是绝对刖性的.在变化的外力作用卜产生振动.因此存在岩振动载荷.Hl于机械传动系统总。，将间隙.如尚轮间隙等.间隙的存住导致机构各专件的运行不能同时开始因而产生冲击.囚此就4冲'击载前按顶I砰估0万法泊用花荷系Hk?忠I.述的项劫载位.HZk=二.则册速过梓中电机受到的系统总我佐为:丁B=Tr|Ik1=1I.3r233.li=1

9、1.3Nni电机功率计印总定运行时电动机的舲功率为：、-f、脆一9杉*n'1=2.23kv起动0寸电机功率为：zT。=好1汕=19.08kw电机的额定功率为：3）式中/；为超载系数,当寸=1.！时.'，=13.63kW.则迷择15kW的同步电机：1.2制动力估算设车速为3.-m/s时制动距离为Km,制动器设任诚速器轴上.当制动器制动时.减速器内电磴离台器失电脱开,传动链断开.设H寸就无须考虑电机及减速器的惯性。为简化计算，把制动过程近似地作为等状速运动来处理.其运行方屈为：2贝TXPI为做速器输出轴受到的基本阻）矩.其if算公式为；浦丝也），心广-V，已知.=I.4:速器-级减

10、速比）.'=5腿速器辅出袖到车轮的传动埴的传动牧车JW：TnP|=25NiiiU为传动链I.除电机减逢器以外的构件4减速器输出抽的等欢转动wen公式为：K.仙V1nxJn取K=1.3.则1甘=1.Dkgnr«,5为状速器偷出轴的转速g=挡*J.K7=U60r/rnm4为从利动升始至制劫结束.减速器输出轴的必转角*.也一土"2/R60%72.8itred把以上各数据代入公式很）,可得T.39ONm1.：主动轮的打滑骏算格定r是借k幼抡与轨迫之间的枯占h咔擦5其运It的.心j的条件是：仁动车轮轮周的弊动小或等于粘芥加或粘者安企系故K为：R-p<7/1>FF.

11、动，一及恨博找倘匚=1：13.K=：'*.,：二KFiF“-RJ式中:CK1许用粘管安全系数K1=1.I：R-上动轮压假设轮压为r均分阪.则R=:;=«lilX）N；V滑动整擦系款，橡胶对洲为4=（滚动懂擦系故，L=-轮兼P*庠擦系敖与轴承相配缗处轮轴宜&.初迷il=.'.Ohuu；乍轮直任、l）=SlS.从押I,F=3jh、：把上述各敖据代人公式7J,可册：K=1.1，"J见K'K：,故E会打滑.五结束语地过J：述对系统及通参虻的分析估。,就训以进行作缄传动的动力计笄和儿何计律进而统定传动系统的基本参数和主要尺寸、并作为零部件弥度、刚度及运动参数的设计依据.月前.越南流速仪检定车已安装调试完毕，投人cEAff从其运行特性来看，变速范围达到r设计妾求,该范围内的速度变化率达到水利部都颁标准SIVT15073中的级的度.企车速为3.5m/s时.加幼距离及制动距硬均达到.述设计值，因此.作为直接决定榆尤土1.H.特性的左传动系统设汁是成功的征稿启事卷水利水丈自动化湛废映水利、水电，水丈”f保I动化仪器、妁,以及IT动化系统工程的f-l研、设汁、制造,应川成果及科普的综6性国物.本刊欢迎广大作译者枳极投裕.投锚范田如卜：I.水利，水电、水文等自动化仪器，设备、传感器2jin机及Jt应用3.池信系统1,作伸口动化系统L