1、一、典型生产机械的运行形式及转矩1.概念概念 以电动机作为原动机，按人们所给定的规律来带动生产机械运动，称为电力拖动。电 源控制设备电动机传动机构工作机构电力拖动系统的构成第二章 电力拖动系统的动力学基础1电机与拖动电机与拖动风风 机机起重机起重机2电机与拖动电机与拖动皮带运输机皮带运输机电力机车电力机车3 书中图书中图2-2 A）单轴传动：离心式通风机）单轴传动：离心式通风机 B）多轴传动：车床主传动）多轴传动：车床主传动 C）多轴和平移：起动小车）多轴和平移：起动小车 D）多轴和升降：提升机构）多轴和升降：提升机构 其中单轴旋转系统分析计算简单，所以将其中单轴旋转系统分析计算简单，所以将多
2、轴系统折算成单轴进行计算。多轴系统折算成单轴进行计算。2.典型运动形式4生产机械转矩的两种类型 1.由摩擦力产生的转矩：由摩擦力产生的转矩：反抗性转矩反抗性转矩，其作，其作用方向总是与电动机旋转方向相反。用方向总是与电动机旋转方向相反。2.由重力产生的转矩：由重力产生的转矩：位能性转矩位能性转矩，作用方，作用方向与旋转方向无关，提升时阻碍电动机拖向与旋转方向无关，提升时阻碍电动机拖动转矩运动，下降时帮助电动机拖动转矩动转矩运动，下降时帮助电动机拖动转矩运动。运动。5二、单轴系统运动方程 1.单轴系统运动方程：6LdTTJdt60/2ngGDDgGmJ4)2(222g：重力加速度，9.8米/秒2
3、；GD2：系统的飞轮矩（牛米2）；n：转速（转/分）；T、TL：转矩（牛米）1.单轴系统运动方程动态转矩：动态转矩：2375LdJdGDdnTttTd转动惯量：转动惯量：角速度：角速度：动态转矩Td72、转动惯量与飞轮力矩转动惯量是物体绕固定轴旋转时转动惯性的度量，用公式表示为：2iiJmr 求极限：求极限：2Jr dm 2Jm 83.功率平衡方程LdTTJdt将式21()2LddTTJJdtdt 写为电动机产生电动机产生(T 0)或吸收的机械功率或吸收的机械功率（T 0)或释放的机械功率或释放的机械功率(TL 0)拖动系统动能拖动系统动能 的变化的变化9三、多轴系统转矩及飞轮力矩的折算系统中
4、具有两根或两根以上不同转速的转轴，称为多轴系统。对多轴系统的分析，通过把多轴系统折算为等效等效的单轴系统，进行简化。按单轴系统的运动方程进行分析计算。折算原则：保持系统的功率传递关系不变。折算原则：保持系统的功率传递关系不变。（）负载转矩折算mmmeqTT 1.多轴旋转系统多轴旋转系统2375LGDdnTTdt10mmT meqT11折算前负载功率折算前负载功率Tm m等效负载功率等效负载功率Tmeq 总转速比总转速比 =各级转速比的乘积各级转速比的乘积=j1 j2.mnjnmmmmmmeqTT nTTnj负载转矩折算到电机轴上12将负载转矩折算的电机轴上 由于电动机承担传动机构的损耗，因此等
5、效负载转矩还要考虑系统传动效率：mmmeqcTT mmeqcTTj传动的转矩损耗：mmcTTTjj传动效率传动效率 C=各级传动效率乘积各级传动效率乘积=12.13（二）飞轮力矩折算 折算原则：折算前后系统总动能不变。折算原则：折算前后系统总动能不变。在图在图2-5中，多轴系统共有三个轴：中，多轴系统共有三个轴：电机转子、中间联轴器、生产机械负载电机转子、中间联轴器、生产机械负载 三个转动惯量：三个转动惯量：JR、J1、Jm 三个角速度：三个角速度：1/m 22221111112222eqRmmJJJJ 14等效的单轴系统运动方程式22111221()()11meqRmRmJJJJJJJjj两
6、边同乘4g22222122222112.meqRGDGDGDGDGDjj jj2375eqLGDdnTTdt0LmeqTTT152.平移运动系统的折算 将既有旋转运动又有平移运动的系统转换将既有旋转运动又有平移运动的系统转换为等效的单轴系统，首先计算出等效的负为等效的单轴系统，首先计算出等效的负载转矩和等效的飞轮力矩。载转矩和等效的飞轮力矩。16电机与拖动电机与拖动1、负载阻力、负载阻力Fm的折算的折算折算前负载功率折算前负载功率P2=FmVm 单位：单位：N.m/s折算后负载功率折算后负载功率 Tmeq =FmVmTmeq=FmVm/=2 n/60Tmeq=9.55 FmVmn考虑传动损耗考
7、虑传动损耗Tmeq=9.55 FmVmn C17电机与拖动电机与拖动折算前运动部件动能为：折算前运动部件动能为：折算后运动部件动能为：折算后运动部件动能为：)602(42121222ngDGJmeqmeq222121mmmvgGmv2、平移部件质量的折算、平移部件质量的折算 折算原则：折算原则：系统动能不变系统动能不变18折算前后系统动能不变折算前后系统动能不变nmmmmVGnVGDGmeq22222365)602(4)602(42121222ngDGvgGmeqmm（2-19）折算后平移部分的等效飞轮力折算后平移部分的等效飞轮力矩：矩：19总等效飞轮力矩2222212222112.eqRme
8、qGDGDGDGDGDjj j2375eqLGDdnTTdtTmeq=9.55 FmVmn C0LmeqTTT203.升降运动的折算 起重机的提升机构、电梯等都是作与重力有关的升降运动。21升降运动等效负载转矩的折算 设总的转速比是设总的转速比是j，不考虑转动效率时，重，不考虑转动效率时，重物作用在卷筒上的转矩折算到电机轴上为物作用在卷筒上的转矩折算到电机轴上为meqG RTjmeqcG RTj若考虑提升时的传动损耗：1(1)mmmeqeqccG RG RG RTTTjjj22提升物体时的负载转矩meqeqG RTTTTj23下放物体时的负载转矩meqeqG RTTTTj24比较上升和下降的转
9、矩mmeqeqcG RG RTTTTjj1(2)mmeqeqcG RG RTTTTjj设定下放物体的效率：meqeqccG RTTj12cc25对于电动机来说，提升负载与下降负载转矩之差：2 T1(1)mcG RTj12cc0.5c当电动机输出转矩的50%去克服负载摩擦转矩；另50%负担重力转矩。如果物体下放，重力产生的转矩刚好与摩擦转矩平衡，电动机不承担任何转矩。如果提升效率小于0.5，说明电动机必须加力下放才能克服摩擦转矩下放物体。26四、负载的机械特性一、恒转矩负载特性 恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩 与转速 无关的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。nLT反抗性恒转矩
10、负载位能性恒转矩负载恒转矩负载生产机械负载特性是指生产机械负载转矩与转速之间的函数关系.涉及转矩：涉及转矩：TmTmeqTTLT0()mTf n()meqTf n()LTf n 负载轴：折算后：考虑T0：风机、泵类恒功率负载典型负载27（一）反抗性恒转矩负载T Tm mnmT T考虑传动机构的损耗：Tmeq Tm/j T（黑实线）T T如果还考虑电机的空载损耗T0：TLTmeqT0（红实线）T TmeqmeqnTm/jT将负载转矩折算到电动机轴上 （绿色虚线）jTm28T Tnm（二）位能性恒负载转矩T Tm mT TmeqmeqnT TTm/jT将负载转矩折算到电动机轴上 （绿色虚线）jTm
11、考虑传动机构的损耗：Tmeq Tm/j T（黑实线）如果还考虑电机的空载损耗T0：TLTmeqT0（红实线）29二、流体机械 负载的转矩负载的转矩 基本上与转速基本上与转速 的平方成正的平方成正比，负载特性为一条抛物线。单方向旋转。比，负载特性为一条抛物线。单方向旋转。LTnTn0流量与其转速成正比;压力与其转速的平方成正比，轴功率等于流量与压力的乘积，轴功率与其转速的三次方成正比 30三、恒功率负载 恒功率负载特点是：负载转矩与转速的乘积为一常数，即 与 成反比，特性曲线为一条双曲线。nLTT Tn31负载转矩的大小与速度无关，但其方向始终与转向相反Tmn0四.负载的机械特性特性反抗性恒转矩
12、负载位能性恒转矩负载恒功率负载通风机型负载转矩具有固定的方向，不随转速方向的改变而改变nTm0负载的功率为常数，不随转速的变化而改变负载的转矩与转速的平方成正比Tmn0Tmn032第二章 小结 1.单轴系统运动方程式 2.多轴系统折算为单轴系统原则 等效折算：1)传递功率不变 2)系统动能不变 3.转矩折算方法：旋转：旋转负载折算到电机轴上 平移：平移功率折算的电机轴上 升降：提升/下放功率折算到电机轴上meqT2eqGD33第二章 小结 4.飞轮力矩折算方法：旋转：多轴的飞轮力矩之和折算为一个等效的飞轮惯量 平移：平移部分的飞轮力矩折算到电机轴上，再加上折算到电机轴上的中间轴的飞轮力矩 升降：提升/下放部分的飞轮力矩折算到电机轴上，再加上折算到电机轴上的中间轴的飞轮力矩。34第二章 小结 升降运动传递效率计算：T是不变的，传递效率，上下12ccmeqcG RTjmeqcG RTj35
