多轴电力拖动基础自学报告

评分：_________SHANGHAIUNIVERSITY自学报告LEARNINGREPORT多轴电力拖动系统及简化学院机自学院专业（大类）电气工程及其自动化学号13122540学生姓名李潇敏多轴电力拖动系统及简化13122540李潇敏目录一、基本概念.......................................................................................21.电力拖动.................................................................................22.电力拖动系统........................................................................23.采用电力拖动系统的原因...................................................24.多轴电力拖动系统的意义...................................................3二、多轴电力拖动系统的折算.......................................................31.工作机构为转动情况..........................................................32.工作机构为平移运动..........................................................53.工作机构升降运动..............................................................7三、总结................................................................................................8多轴电力拖动系统及简化13122540李潇敏2多轴电力拖动系统及简化一、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。可分为单轴电力拖动系统和多轴电力拖动系统，按照运动形式又可以分为转动、平移和升降，本文主要讨论多轴系统的平移运动和升降运动。组成部分如下图所示：3.采用电力拖动系统的原因（1）电能的运输、分配、控制方便经济。（2）电动机的种类和规格很多，它们具有各种各样的特点，能很好地满足大多数生产器械的不同要求。（3）电力拖动系统的操作和控制简便，可以实现自动控制和远距离操作等等。多轴电力拖动系统及简化13122540李潇敏34.多轴电力拖动系统的意义电动机都有较高的额定转速，而生产机械往往要求的转速较低，为了合理的利用电动机，二者之间需要安装减速机械，因此大多数的电力拖动系统是多轴拖动系统。二、多轴电力拖动系统的折算电动机0,TT2aGDn2bGD11,i22,i2fGDbnfn工作机构fT实际拖动系统的传动轴常是多根，如图所示。图中采用二个轴把电动机角速度变成符合于工作机构需要的角速度。在不同的轴上各有其本身的转动惯量及转速，也有相应的反映电动机拖动的拖动转矩及反映工作机构工作的负载转矩。通常只要把电动机轴作为研究对象即可。因此，需要进行折算，即把实际的拖动系统等效为单轴系统。折算的原则：是保持折算前后系统传送的功率及储存的动能不变。折算方向：一般是从生产机械轴向电动机轴折算。原因是研究对象是电动机。且电动机轴一般是高速。根据传送功率不变的原则，高速轴上的负载转矩数值小。1.工作机构为转动情况（1）负载转矩折算把负载转矩折算为电动机轴上的负载转矩，把系统各轴上的飞轮据折算为电动机轴上的总的飞轮矩，即等效的单轴系统。多轴电力拖动系统及简化13122540李潇敏4fffTTjTnnTTTffffff（2）飞轮矩的折算折算前飞轮矩2fGD动能：2260242121ngGDJAd折算电动机轴上的2fGD动能：22'602421ngGDAd即：222'jGDGDAAfFdd在多轴系统中，必须将传动机构各轴的转动惯量dJ、1J、2J…及工作机构的转动惯量gJ折算到电动机轴上，用电动机轴上一个等效的转动惯量J(或飞轮矩2GD)来反映整个拖动系统转速不同的各轴的转动惯量(或飞轮矩)的影响。各轴转动惯量对运动过程的影响直接反映在各轴转动惯量所储存的动能上，因此折算必须以实际系统与等效系统储存动能相等为原则。当各轴的角速度为d、1、2、3…时，得下列关系：化成用飞轮矩的形式，考虑到gJGD42多轴电力拖动系统及简化13122540李潇敏5一般情况下，在系统总的飞轮矩中，占最大比重的是电动机轴上的飞轮矩，其次是工作机构的上的飞轮矩的折算值，占比重较小的是传动机构各轴上的飞轮矩的折算值。在实际工作中，为了减少折算的麻烦，往往采用下式估算出系统的总飞轮矩：22)1(DGDGD2DGD为电动机轴上的飞轮矩。若电动机轴上只有传动机构中第一级小齿轮时，取3.0~2.0，若电动机轴上有其他部件如抱闸等，的数值需要加大。2.工作机构为平移运动刨床工作台带动工件前进，以某一切削速度进行切削，直线运动机构的典型例子。刨床切削力将在电动机轴上反映一个负载转矩，折算原则以传送功率不变。以下图为例，介绍折算方法。（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fn轴上的转矩FR，R为与齿条啮合的齿轮半径，然后折算为jFRTF。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FT。切削功率为：PFv多轴电力拖动系统及简化13122540李潇敏6切削力F反映到电动机轴上表现为转矩FT，切削功率P反映到电动机轴上为602nTTFF若不考虑传动系统的传动损耗，工具功率不变的原则，有nFnFTnTFvvFFv55.9602602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/m（2）飞轮矩折算作平移运动部分的物体总重为gmGff，其动能为221122ffGmvvg折算到电动机转轴上的动能为22602421ngGDF折算前后的动能不变，因此222602g42121nGDvgGFf222223656024nvGnvGGDffF传动机构中其他轴的2GD的折算，与前述相同。多轴电力拖动系统及简化13122540李潇敏73.工作机构升降运动（1）负载转矩折算不考虑损耗：jGRTF考虑损耗：jGRTF传动机构损耗转矩：jGRjGRT①提升重物时：TjGRT②放下重物时：TjGRTTjGRTF若用效率表示：'12jGRjGRjGRjGRjGRTF下放时传动机构效率与提升时效率关系：12'（2）飞轮矩折算与平移运动时相同。多轴电力拖动系统及简化13122540李潇敏8（3）、'与传动机构的联系①若=0.8，则'=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=0.5，则'=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0.5时，则'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'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'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，=0.3～0.5。三、总结通过这次对多轴电力拖动系统简化这一章节的自学，我理解并掌握了工作机构在三种不同的工作状态下其转矩和飞轮矩的折算。同时，我通过课外搜集资料也了解了各参数在工作机构中的影响，以及如何提升工作效率。虽然大量的公式看起来非常繁冗，但经过自学之后我发现机构在不同运动状态下的折算方式虽有不同却也有相通之处，通过在对比中不断地求同存异，我对多轴电力拖动系统的三种运作方式又有了更深的认识和理解。自学是我们现代大学生的必备技能，虽然从前没有撰写过自学报告，但通过这次报告的整理，使我的自学方式更加系统化，同时这份报告也将在我今后的学习和复习中起到总结、梳理知识点的作用。