电拖02动力学1√

1、系统动力学系统动力学电力拖动基础电力拖动基础多媒体教学课件多媒体教学课件第第2 2章章 动力学动力学第第1讲讲 P 1动力动力学学电电拖拖第第2章章 动力学动力学检查作业：检查作业：1）电能的特点）电能的特点2）电力拖动的特点）电力拖动的特点3）分别驱动有什么优点？）分别驱动有什么优点？复复 习：磁感应强度，习：磁感应强度，磁力线，磁力线，磁通量，磁通量，磁场强度，安培环路定律，铁磁材料，磁场强度，安培环路定律，铁磁材料，磁饱和现象，电磁力（左手定则），电磁饱和现象，电磁力（左手定则），电磁感应（右手定则）磁感应（右手定则）电电拖拖第第1讲讲 P 2动力动力学学第第2 2章章 动力学动力学第第

2、2章章 动力学动力学 2.1 转动方程转动方程第第1讲讲 P 3牛顿定律：牛顿定律：F=ma转动形式的牛顿定律：转动形式的牛顿定律： T=FR=maR=mR2(a/R)=J转动方程：转动方程：T= J = m(D2/4) (d/dt)=(G/g)(D2/4)(dn/dt) (2/60)=GD2(dn/dt)/375（=2n/60），（），（g 4 60 /2/=375）电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学2.2 多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P 42.2.1 转动系统转动系统1. 转矩折算转矩折算折算原则：功率不变折算原则：功率不变Tff=TF，TF=Tf（f /）=Tf /

3、 j(f:工作机构侧，工作机构侧，F:电机侧，电机侧，:角速度，角速度，j:速比速比)考虑传动效率考虑传动效率TF=Tf /（ j ），电机侧力矩变小了），电机侧力矩变小了电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P 52. 飞轮矩折算飞轮矩折算平动动能：平动动能：mv2/2，转动：，转动：J2/2，角速度角速度飞轮矩表示：飞轮矩表示：GD2/(4g) (2n/60)2/2工作侧：工作侧：GD2f / (4g) (2nf /60)2/2电机侧：电机侧：GD2F / (4g) (2nF /60)2/2动能不变：动能不变： GD2f (nf )2= GD2

4、 F (nF )2 化简：化简： GD2 F = GD2f / j2 ，电机侧惯量小了，电机侧惯量小了电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P 63. 小结小结1）飞轮矩按速比的平方折算（电机侧小）飞轮矩按速比的平方折算（电机侧小）2）以电机的飞轮矩为主）以电机的飞轮矩为主3）简化计算：）简化计算：GD2=（1+）GD2D=0.2 - 0.3，用来考虑低速轴惯性，用来考虑低速轴惯性电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P 74. 例题例题2-1(p12)已知：已知：GD2a=14.5(Nm2)，GD2b

5、=18.8(Nm2)GD2f=120(Nm2),1=0.91,2=0.93,Tf=85(Nm)n=2450(rpm)，nb=810(rpm)，nf=150(rpm)求：电机轴总折算飞轮矩、转矩求：电机轴总折算飞轮矩、转矩电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P 8例题例题解：解：GD2= GD2a+GD2b /j12+GD2f /j22=14.5+18.8/(2450/810)2+120/(2450/150)2=14.5+2.05+0.45=17(Nm2)（相当于（相当于=0.17）电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系

6、统简化第第1讲讲 P 9例题例题解：解：TF= T0+Tf /(j212)=0 + 85/(2450/150) 0.91 0.93=6.15(Nm)应该说还是很简单的应该说还是很简单的电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P102.2.2 平动系统平动系统1. 转矩折算转矩折算TF=F R /（j ），当已知为），当已知为F和和v时，时，根据功率平衡原则：根据功率平衡原则：Fv=TF（2n/60），），TF=Fv/（2n/60）= 9.55 F v / n，考虑效率：，考虑效率：TF= 9.55 F v /（n），注意：隐含了速比），注意：隐含了速

7、比电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P112. 飞轮矩折算飞轮矩折算动能不变动能不变平动：平动：0.5(Gf /g)v2 电机轴转动：电机轴转动：0.5GD2F / (4g) (2n/60)2 0.5(Gf /g)v2 =0.5 GD2F / (4g) (2n/60)2 (Gf )v2 =GD2F / (4) (2n/60)2 | 隐含了速比隐含了速比GD2F= 4Gf v2 / (2n/60)2 =365Gf v2/n2 电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P123. 例题例题2-2(p13)已

8、知：已知：F=10000(N)，v=0.7(m/s)，=0.81，n=1450(rpm)， GD2D=100(Nm2)(1)求切削时折算到电机轴上的转矩求切削时折算到电机轴上的转矩(2)估算系统总的飞轮矩估算系统总的飞轮矩(3)空回时的电机转矩，空回时的电机转矩，dn/dt=500（rpm/s）电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P13例题例题2-2(1)求切削时折算到电机轴上的转矩求切削时折算到电机轴上的转矩解：解： TF= 9.55 F v /（n）=9.55100000.7 /（14500.81）=56.92（Nm）电电拖拖第第2 2章章

9、动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P14例题例题2-2(2)估算系统总的飞轮矩估算系统总的飞轮矩解：解： GD2=（1+）GD2D ，=0.2 - 0.3取取=0.2 ，则：，则：GD2=（1+）GD2D =（1+0.2）100=120 (Nm2)电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P15例题例题2-2(3)空回时的电机转矩，空回时的电机转矩，dn/dt=500（rpm/s）解：解： T=GD2 /（4g）dn/dt（2/ 60）=GD2 (dn/dt) / 375=120500 / 375=160（Nm）电电拖拖第第2

10、 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P162.2.3 升降系统升降系统1. 转矩折算转矩折算起升：起升：TF=GR /（j）下降：下降：TF=GR/ j，此时为发电状态，此时为发电状态= 2 1 /，0.5时，逆传动自锁时，逆传动自锁电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学1 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.501 0.88 0.82 0.75 0.67 0.57 0.46 0.33 0.19 0多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P17升降系统升降系统2. 证明证明起升：起升：TF=GR /（j）=

11、 GR / j+T下降：下降：TF=GR/ j = GR / j T=GR/ j GR /（j） GR / j =GR/ j（2 1/），所以），所以= 2 1 /电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P183. 飞轮矩折算飞轮矩折算与平移运动时相同与平移运动时相同4 .例题例题2-3(p15)速比速比 j=34，效率，效率=0.83，d=0.22(m)，G0=1470(N)，G=8820(N)，GD2D =10 (Nm2)，v=0.4(m/s)求：求：电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P19例题例

12、题2-3(1)电动机的转速电动机的转速解：卷筒转速解：卷筒转速nf=v60/(2r)=0.460 / (3.140.22)=34.72(rpm)电机转速：电机转速：n=nf j=34.7234=1180(rpm)电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P20例题例题2-3(2)起升时电动机负载转矩起升时电动机负载转矩解：卷筒负载转矩解：卷筒负载转矩Tf=(G0+G)d/2=(1470+8820)0.22/2=1131.9电机负载转矩电机负载转矩TF= Tf /（j）=1131.9 / (340.83)=40.11(Nm)电电拖拖第第2 2章章 动力学

13、动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P21例题例题2-3(3)下降时电动机负载转矩下降时电动机负载转矩解：下降时的效率解：下降时的效率= 2 1 /= 2 1 /0.83=0.7951下降时的扭矩下降时的扭矩TF=Tf / j =1131.9 / 340.7951=26.47(Nm)电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P225 .例题例题2-4(p16)PN=20(kW)，nN=950(rpm)，j1=3，j2=3.5，j3=4，1、2、3=0.95GD2a =123 (Nm2)， GD2b =49 (Nm2)，GD2c =40

14、 (Nm2)， GD2d =465 (Nm2)，d=0.6(m)，G0=1962(N)，G=49050(N)，求：，求：电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P23例题例题2-4(1)v=0.3(m/s)时，电机转矩、转速时，电机转矩、转速解：卷筒转矩解：卷筒转矩Tf=0.5(G0+G)d/2=0.5(1962+49050)0.6/2=7651.8(Nm)卷筒转速卷筒转速nf=2v60/(2r)=20.360/(3.14160.6)=19.1(rpm)电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P24例题例题

15、2-4(1)v=0.3(m/s)时，电机转矩、转速时，电机转矩、转速解：电机转矩：解：电机转矩：TF=Tf / (j1j2j3 123)= 7651.8 / (33.540.953) =212.49(Nm)电机转速：电机转速：nF=nf(j1j2j3)=19.1(33.54)=802.2(rpm)电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P25例题例题2-4(2)负载及系统飞轮矩负载及系统飞轮矩解：负载折算飞轮矩：解：负载折算飞轮矩：GD2F=(G0+G)d2=(1962+49050)0.60.6=18364.32 (Nm2)系统飞轮矩系统飞轮矩GD2

16、= GD2a+GD2b /j12+GD2c /(j1j2)2+GD2d /(j1j2j3)2+GD2F /(j1j2j3j4)2电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P26例题例题2-4系统飞轮矩系统飞轮矩GD2= GD2a+GD2b /j12+GD2c /(j1j2)2+GD2d /(j1j2j3)2+GD2F /(j1j2j3j4)2=123+49/(3)2+40/(33.5)2+465/(33.54)2+ 18364.32/(33.542)2=123+5.44+0.36+0.26+2.6=131.66 (Nm2)电电拖拖第第2 2章章 动力学

17、动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P27例题例题2-4(3)以以a=0.1(m/s2)加速货物时，电机转矩加速货物时，电机转矩解：卷筒轴角加速度解：卷筒轴角加速度dn/dtf=2a60/(2r)=20.160/(3.140.6)=6.366(rpm/s)电机轴角加速度电机轴角加速度dn/dtF= dn/dtf j1j2j3= 6.36633.54=267.4(rpm/s)电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学多轴系统简化多轴系统简化第第1讲讲 P28例题例题2-4电机转矩电机转矩T=TF+GD2(dn/dt)/375=212.49+131.66267.4/375=

18、212.49+93.88=306.37(Nm)电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学思考题思考题第第1讲讲 P292.1(1) 速比速比j=5，工作阻力矩，工作阻力矩Tf=20(Nm)，工作装置飞轮矩工作装置飞轮矩GD2F=1(Nm2)求：折算到电机轴上的扭矩与飞轮矩求：折算到电机轴上的扭矩与飞轮矩D：4(Nm)，0.04(Nm2)电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学思考题思考题第第1讲讲 P302.1(2) 电机转矩电机转矩T=80(Nm)，传动效率，传动效率=0.8，速比速比 j=10求：实际负载阻力矩求：实际负载阻力矩D：640(Nm)电电拖拖第第2 2章章 动力学

19、动力学动力动力学学思考题思考题第第1讲讲 P312.1(3) 电机转速电机转速n=1000(rpm)，负载转速负载转速nf=100(rpm)，效率，效率=0.9负载扭矩负载扭矩TF=120(Nm)，电机力矩，电机力矩T=20(Nm)求：运行状态求：运行状态A：加速：加速电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学思考题思考题第第1讲讲 P322.2 电动机拖动金属切削机床切削金属时，传电动机拖动金属切削机床切削金属时，传动机构的损耗由电动机还是由负载负担？动机构的损耗由电动机还是由负载负担？电动机电动机电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学思考题思考题第第1讲讲 P332.3 起重机提升重物与下放重物时，传动机构起重机提升重物与下放重物时，传动机构损耗由电动机还是由负载负担？提升或下放同损耗由电动机还是由负载负担？提升或下放同一重物时，传动机构损耗的转矩一样大吗？传一重物时，传动机构损耗的转矩一样大吗？传动机构的效率一样高吗？动机构的效率一样高吗？电动机、负载电动机、负载一样大，不一样高一样大，不一样高电电拖拖第第2 2章章 动力学动力学动力动力学学思考题思考题第第1讲讲 P342.4 电梯设计时，其传动机构的效率在上升时电梯设计时，其传动机构的效率在上升时为为0.5，