机电传动教案第二章1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机电传动教案第二章.,机电传动教案第二章.机电传动教案第二章.机电传动系统的运动方程式；多轴传动系统中转矩折算的基本原则和方法； 了解几种典型生产机械的负载特性； 了解机电传动系统稳定运行的条件以及学会如何分析实际系统的稳定性。本章的主要内容：,机电传动系统的运动方程式；,多轴传动系统中转矩折算的基本原则和方法；,了解几种典型生产机械的负载特性；,了解机电传动系统稳定运行的条件以及学会如何分析实际系统的稳定性。,本章的主要内容：,2.1 单轴拖动系统的运动方程式,一、单轴拖动系统的组成,电动机M通过连接件直接与生产机械相连，由电动机M产生输出转矩,T,M,，用来克服负载转矩,T,L,，从而带动生产机械以角速度,（或速度,n,）进行运动。,电动机,电动机的驱动对象,连接件,系统结构图,转矩方向,二、运动方程式,在机电系统中，,T,M,、,T,L,、,（或,n,),之间的函数关系称为,运动方程式,。,根据动力学原理，,T,M,、,T,L,、,（或,n,),之间的函数关系如下：,运动方程式,转矩平衡方程式,T,M, 电动机的输出转矩（N.m）;,T,L, 负载转矩（N.m）;,J,2,）;, 角速度（rad/s）；,n, 速度（r/min）；,t, 时间（s ）;, 动态转矩（N.m）。,三、传动系统的状态,根据运动方程式可知：运动系统有两种不同的运动状态：,即,，,为常数，传动系统以恒速运动。,T,M,=,T,L,时,传动系统处于恒速运动的这种状态被称为稳态。,即,传动系统加速运动。,即,传动系统减速运动。,T,M,T,L,时,传动系统处于加速或减速运动的这种状态被称为动态,。,四、,T,M,、,T,L,的正、负号确定,一般先将转速的一个方向定为正，以,（或,n,）的转动方向为参考来确定转矩的正负。,当,T,M,的实际作用方向与,n,的方向相同时,，取正,号；,1.,T,M,的符号与性质,当,T,M,的实际作用方向与,n,的方向相反时,，,取,负,号；,当,T,M,的实际作用方向与,n,的方向相同（符号相同）时,， T,M,为拖动转距，否则为制动转距。,当,T,L,的实际作用方向与,n,的方向相同时,，,取,负,号；,2.,T,L,的符号与性质,当,T,L,的实际作用方向与,n,的方向相反时,，取正,号；,当,T,L,的实际作用方向与,n,的方向相同（符号相反）时,， T,L,为拖动转距，否则为制动转距。,拖动转矩促进运动；制动转距阻碍运动。,22 多轴拖动系统的简化,电机拖动系统大多数是多轴拖动系统，电动机通过减速机构（如减速齿轮箱、蜗轮蜗杆等）与生产机械相连，如图所示。,为了对多轴拖动系统进行运行状态的分析，一般是将多轴拖动系统等效折算为单轴系统。,折算的原则是：静态时，折算前后系统总的传输功率不变。,折算的基本方法是将生产机械运转轴上的负载转矩根据电机轴和生产机械运转轴之间的传动比和传动效率等效折算到电机轴上，负载转矩,T,L,折算到电动机轴上的负载转矩为,T,eq，再将各级传动轴上的转动惯量根据传动比等效折算到电机轴上，这样就可以根据上面的单轴拖动系统的运动方程式对多轴拖动系统进行分析了。,23 生产机械的机械特性,在机电传动系统的运动方程式中，负载转矩T,L,可能是一个不变的常数，也可能是转速n的函数。,在同一轴上，负载转矩和转速之间的函数关系 n = f (,T,L,) ，称为生产机械的,机械特性,。常用生产机械的机械特性有以下几种：,一、恒转矩型机械特性,负载转矩T,L,是一个不变的常数，即T,L,=C,恒转矩型机械特性根据其特点可分为反抗转矩和位能转矩两种。分别如图所示：,1反抗转矩：又称摩擦性转矩，其特点如下：,作用方向始终与速度,n,的方向相反，当,n,的方向发生变化时，它的作用方向也随之发生变化，恒与运动方向相反，即总是阻碍运动的。,转矩大小恒定不变；,按关于转矩正方向的约定可知，反抗转矩恒与转速,n,取相同的符号，即,n,为正方向时,T,L,为正，特性在第一象限；,n,为负方向时,T,L,为负，特性在第三象限。,2位能转矩 , 其特点为：,转矩大小恒定不变；,作用方向不变，与运动方向无关，即在某一方向阻碍运动而在另一方向促进运动。,卷扬机起吊重物时，由于重物的作用方向永远向着地心，所以，由它产生的负载转矩永远作用在使重物下降的方向，当电动机拖动重物上升时，,T,L,与,n,的方向相反；当重物下降时，,T,L,和,n,的方向相同。,假设,n,为正时,T,L,阻碍运动，则,n,为负时,T,L,一定促进运动，特性在第一、四象限。,不难理解，在运动方程式中，反抗转矩,T,L,的符号总是与,n,相同；位能转矩,T,L,的符号则有时与,n,相同，有时与,n,相反。,二、离心式通风机型机械特性,离心式通风机型机械特性是按离心力原理工作的，如离心式鼓风机、水泵等，它们的负载转矩,T,L,的大小与速度,n,的平方成正比，即：,其中：C为常数。,三、直线型机械特性,直线型机械特性的负载转矩,T,L,的大小与速度,n,的大小成正比，即 ：,其中：,C,为常数。,恒功率型机械特性的负载转矩,T,L,的大小与速度,n,的大小成反比，即,其中：,C,为常数。如图所示。,四、恒功率型机械特性,2.4 机电系统稳定运行的条件,机电传动系统中，电动机与生产机械连成一体，为了使系统运行合理，就要使电动机的机械特性与生产机械的机械特性尽量相配合。特性配合好的一个起码要求是,系统能稳定运行,。,一、机电系统稳定运行的含义,1. 系统应能以一定速度匀速运行；,2. 系统受某种外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运行速度发生变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。,二、机电系统稳定运行的条件,从,T,n,坐标上来看，就是电动机的机械特性曲线,n,=,f,(,T,M,)和生产机械的机械特性曲线,n,=,f,(,T,L,)必须有交点，交点被称为,平衡点,。,2. 充分条件,系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力，即：当干扰使速度上升时，有,T,M,T,L,。这是稳定运行的充分条件。,符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。,1. 必要条件,电动机的输出转矩,T,M,和负载转矩,T,L,大小相等，方向相反。,分析举例,a、b两点是否为稳定平衡点？,a点,：,当负载突然增加后,当负载波动消除后,故,a,点为系统的稳定平衡点。,同理,b,点不是稳定平衡点。,异步电动机的机械特性,生产机械的机械特性,交点a,交点b,b,如图所示，曲线1为异步电动机的机械特性，曲线2为异步电动机拖动的生产机械的机械特性。两曲线有交点b，即拖动系统有一个平衡点。,T,L,T,M,T,M,T,L,b,b,考察b点情况：,1）若外力使转速n提高，如b点所示，电动机转矩小于负载转矩，则系统转速n会降低，系统回到平衡点；,2）反之，若外力使转速n降低，如b点所示，电动机转矩大于负载转矩，则系统转速n会提高，系统也会回到平衡点；,因此，b点符合稳定运行的条件，因此b点为是稳定平衡点。系统能在b点稳定运行。,本 章 作 业,谢谢！,