多轴电力拖动系统简化

电机与拖动基础自学报告——多轴电力拖动系统简化上海大学机自学院自动化系电气工程及其自动化姓名:马晨晖学号:12121305指导老师:王爽2014年10月15日多轴电力拖动系统简化一、电力拖动系统的基本概念1.电力拖动拖动：原动机带动生产机械运转叫拖动。电力拖动：电动机作为原动机，生产机械是负载，电动机带动生产机械运转的拖动方式称电力拖动。2.电力拖动系统电力拖动系统是指用电动机将电能转换成机械能，拖动生产机械，并完成一定工艺要求的系统。3.电力拖动系统的分类单轴电力拖动系统和多轴电力拖动系统，本文主要讲述多轴系统。按照运动形式可以分为转动、平移和升降，本文主要讨论平移运动和升降运动。二、多轴电力拖动系统做平移运动有些生产机械，如龙门刨床等，它们的工作机构作平移运动。刨床电力拖动系统：电动机经多级齿轮变速后，用齿轮、齿条把旋转运动变成工作台的平移运动。切削时工件与工作台一起以速度V移动，刨刀固定不动。作用在工件上的切削力为F，电动机的转速为n，传动机构效率为η。1.转矩折算计算负载转矩折算值时，可以先计算作用在传动机构转速为nf轴上的转矩FR，R为与齿条啮合的齿轮半径，然后折算为FFRT=j。但是，通常已知数据往往是F和v，而不给出R，因此，可以从切削功率计算TF。切削功率为：PFv切削力F反映到电动机轴上表现为转矩TF，切削功率P反映到电动机轴上为260FFnTT若不考虑传动系统的传动损耗，工具功率不变的原则，有260FnFvT9.55260FFvFvTnn若考虑传动系统的传动损耗，则9.55FFvTn传动机构的转矩损耗：9.559.55FvFvTnn其中F——N，v——m/s,n——r/min,TF——N/m2.飞轮矩的折算做平移运动部分的物体总重为ffGmg，其动能为221122ffGmvvg折算到电动机转轴上的动能为22211GD2nJ=224g60折算前后的动能不变，因此22211222460fFGGDnvgg222224365260ffFGvGvGDnn三、多轴电力拖动系统做升降运动桥式起重机的提升机构、电梯、矿井卷扬机等，它们的工作机构都是作升降运动。升降运动属于直线运动并与重力有关。电动机通过传动机构（减速箱,速比为j）拖动一个卷筒，半径为R，转速为nf；缠在卷筒上的钢丝绳悬挂一重物，重力为G=mg；重物提升时传动机构效率为η↑，卷筒重物提升或下放的速度都为v。1.负载转矩折算（1）提升重物时负载转矩的折算：FGRGRTTjj传动机构损耗的转矩：GRGRTjj由摩擦产生，总是起阻碍运动的作用。提升重物时T由电动机负担，下放重物时，卷筒上的负载转矩成为拖动转矩，T由负载承担。（2）下放重物时负载转矩的折算：1=2-=FGRGRGRGRGRGRTTjjjjjj1=2-结论：1)若η=0.8，则η′=0.75，表明在提升重物时电动机输出的功率，大部分用于提升重物，只有少部分用于克服传动机构损耗；下放该负载时，重物提供的功率由工作机构传给了电动机，使电动机处于发电制动状态，从而保持重物匀速下放。2)若η=0.5，则η′=0，表明提升重物时电动机输出的功率，一半用于克服转动机构的损耗，另一半才用于提升重物；下放该重物放出的位能全部被传动机构所消耗，电动机处于空载状态。即不需要电动机制动，重物可以安全下放。3)η0.5时，则η′0表明在提升重物时电动机输出的功率，少部分用于提升重物，大部分用于克服传动机构损耗；下放重物时电动机轴上吸收负的机械功率，即输出一定的机械功率，与重物下放所释放的位能一起用来克服传动损耗，也就是说轻载（或空钩）本身的重力不足以克服传动机构的阻力而下降，电动机必须处于电动状态，才能使轻载（或空钩）下降。在生产实践中，下放效率η′为负是有益的。因为只要电动机不产生推动重物下放的转矩，重物就停在空中，是掉不下来的。这叫传动机构的自锁作用。为使η’为负，必须采用低提升效率(即高损耗)的传动机构，例如蜗轮蜗杆传动，其提升效率，η=0.3～0.5。2、飞轮矩折算做升降运动部分的物体总重为ffGmg，其动能为221122ffGmvvg折算到电动机转轴上的动能为22211GD2nJ=224g60折算前后的动能不变，因此22211222460fFGGDnvgg222224365260ffFGvGvGDnn