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思考与习题解答2-1什么是电力拖动系统?包括哪几部分?都起什么作用?举例说明答电力拖动系统包括以下五个部分
(1)电源为拖动系统提供能源;
(2)电动机拖动系统的动力设备;
(3)传动机构将机能量传递给工作机械;
(4)工作机构完成生产工艺要求的设备;
(5)控制设备根据工艺要求,向电动机发出各种指令2-2电力拖动系统运动方程式中7,5及〃的正方向是如何规定的?如何表示它们的实际方向?答电磁转矩T与电机转向一致为正方向;负载转矩TL与电磁转矩方向相反为正方向;电机转速n与电磁转矩方向一致为正方向它们的实际方向,可以根据参考方向加正负号来表示2-3试说明GO与J的概念它们之间有什么关系?答J是系统转动惯量,是物体绕固定轴旋转时惯性的度量;GD是系统飞轮力矩,是转动部分重力与回转直径平方的乘积,作为一个整体参数代替转动惯量J进行工程计算,它们之间的关系是/=一4g2-4从运动方程式如何看出系统是处于加速,减速,稳速或静止等运动状态?答运动方程式T-乙=黑•黑,T-TL=Td,当Td0时系统加速;当Td0时系统减速,当Td=O时系统稳速或静止2-5在一个单轴拖动系统中,怎样判断系统贮存的动能是增加还是减少?答系统动能变化由TQ和TL共同决定,当「和方向相同时,如果增加则系统动能增加;反之,若减小则系统动能减小2-6多轴拖动系统为什么要折算成等效单轴系统?答研究多轴拖动系统的运动时,要对每根轴单独写出运动方程联立求解得出拖动系统的运动状态很繁琐,为简化分析计算,将多轴系统折算为等效单轴系统,再按单轴拖动系统的运动方程式来分析2-7把多轴电力拖动系统折算为等效单轴系统时负载转矩按什么原则折算?各轴的飞轮力矩按什么原则折算?答负载转矩折算原则是折算前后传递的负载功率不变;飞轮力矩的折算原则是系统总动能不变2-8什么是动态转矩?它与电动机的负载转矩有什么区别和联系?答动态转矩是电磁转矩与负载转矩之差;当它大于零时说明负载转矩小于电机轴输出转矩动态转矩用来克服拖动系统由转动惯量引起的惯性,使是电动机转速发生变化当系统进入稳定运行状态时动态转矩即为零2-9负载的机械特性有哪几种主要类型?各有什么特点?答主要有反抗性负载和位能性负载反抗性负载转矩在任何时候都与电机转向相反;位能负载转矩方向始终不变2-10试求出某拖动系统(教材57页,图2-13)以Im/Y的加速度提升重物时,电动机应产生的电磁转矩折算到电动机轴上的负载转矩(”=195N.ni,折算到电动机轴上的系统(包括卷筒)转动惯量,=2依J;/,卷筒直径D=
0.4m,减速机的速比产
2.
57.计算时忽略电动机的空载转矩解设物体提升速度J;卷筒线速度口=2/,则包=2—=2a=2mls1dt dt2…―60n,dn60dv60-卷筒转速n=——v,则.=----------------=——27iD dt7iD dt TID电动机转速n=力小则包=7^=
2.57x
95.5/5n dt dtT=T+^-—=195+4x9,81x2x
245.4=246N-m I.绚〃375dt375答忽略空载转矩时,电动机应产生246N・m电磁转矩2T1试求图2T4所示(教材57页)拖动系统提升或下放罐笼时,折算到电动机轴上的等效负载转矩以及折算到电动机上的拖动系统升降运动部分的飞轮力矩,已知罐笼的质量加二300口,重物的质量机=1000依,平衡锤的质量丐二600依,罐笼提升速度vin=
1.5m/s,电动机的转速拉=980r/min,传动效率%=
0.85传动机构及卷筒的飞轮力矩略而不计解
(1)根据折算后功率不变原则T/Q=G〃M.V考虑传动效率有Tmec/=
9.55Gm其中n为电动机转速980r/min合成后负载重力G〃=瓶+m~/g=300+1000-600X
9.81=6867N折算到电动机轴上T=
9.55Gm上匚=
9.55x6867———二118N・〃m叫980x
0.852根据折算前后系统动能不变原则,升降部分折算到电机轴上等效飞轮力矩GO;=365Gm―2=365x6867x-^-2=
5.87N・m2n9802-12如图2-5所示的龙门刨床,已知切割力耳〃=2000N切削速度%=10m/min,传动效率/二
0.8,工作台质量〃勺=3000依,工件质量/%加工600依,工作台与导轨之间的摩擦系数〃=
0.1;齿轮8的直径£8=500mm;传动齿轮的齿数为Z/15,Z2=47,Z3=22,Z4=58,Z5=18,Z6=58,Z7=14,Zg=46;齿轮的飞轮力矩GO]=
3.1N〃2,GD;=\52N♦府,GD-^=SNm2,GD=24N./,GDl=MN m\GO;=38N./,GQ;=26N・/,GD;=42N•病,电动机转矩的飞轮力矩GOj=200N.根2试求1折算到电动机轴上的总飞轮力矩及负载转矩包括切削转矩及摩擦转矩两部分;2切削时电动机输出的功率图2-5龙门刨床传动系统图解:传动机构各级速比为力言吗卷小言=||常=£=||=氤=曳=竺=44z714nf・・,J=//24=
87.46nf=工-=------------=
3.67r/min/肛
3.14x
0.53,电动机转速〃=力/=
87.46x
6.37=557r/min1加=
9.55^+%+%此=
19.76U加平移部分折算到电机轴上的飞轮力矩为GD;=3659二=365g啊+少*=
1.15N./q n2n~系统总的等效飞轮力矩为GD3GD;+强部+心%+强号蹿+GD36N・m2J zh2JUV3J2=lA5kw955095502T3某拖动系统的传动机构如图2-16所示教材57页根据工艺要求,生产机械轴平均加速度必须为力=3r/min.s,但按现有的传动系统加速度过大为此用增加飞轮的办法来减少起动加速度,现只有一个飞轮,其飞轮力矩为GO2=625MT问将此飞轮装在哪根轴上才能满足要求?图中各轴的飞轮力矩及转速如下GD^=80N.m2,n]=2500r/min;GD2=250N.m22,2=1OOOr/min;GD;=750N.加之,=500r/min;负载转矩Tm=100N.m,电动机电磁转矩T=30N.m,不计电动机空载转矩To解方法一,折算到电机轴上GD~dn系统等效运动方程T-Tmec^—^—375at系统总速比j=^L,=5〃2%T100折算到电动机轴上等效负载转矩.dn_dnm•——J----=5x3=15r/min.5dtdt375否=30-20x375/15=25QNm2设x为加装飞轮力矩的轴速比GD1=GD;+GD;/j;+GD;/f+GD2/x2250=80+250/
2.52+750/52+625/Y・•・x=
2.5・•・应GD2加在中间轴上方法二,折算到负载轴上的电动机转矩Teg刀图=
7.=30x5=150N.〃2满足黑3—寸系统等效飞轮力矩G%GD2150-100=—x3G*=6250N.m375不加飞轮时折算到负载轴上的系统总飞轮力矩GO3GD=GO2+GD;卫y+GD;+GD2x2=80x^552+250x^52+750=3750N.iv1%n3400500与G%的差值为G*_Gg=6250—3750=2500N.m现有飞轮的飞轮力矩G,=625NS2500N.〃2故装在负载轴上不能满足要求将飞轮装在2轴上,其飞轮力矩折算到负载轴的值为GD^=GD^(—)2625x
(122)2=2500N.m,可满足要求,,应加在中间轴上向八]73,5002-14一台卷扬机,其传动系统如图2T7所示(教材58页),其各部分的数据如下:Z]=20,GD;=1N.m2;Z=100,GD2=6N.in2;Z3=30,GD;=3N.m2;Z4=124,GD224=1ON.m;Z,二25,GD=8N.m2;Z6=92,GD26=14N./712O卷筒直径d=
0.6m,质量%=130依,卷筒回转半径/与r之比pI丫=
0.76,重物质量m=6000kg,吊钩和滑轮的质量也=200依,重物提升速度匕〃=120m/min,每对齿轮的传动效率7z=
0.95,滑轮的传动功率/z=
0.97,卷筒回转效率/77=
0.96,卷筒效率77=
0.96,略去钢绳的质量电动机数据为=20kW,nyV=950r/min,GD^=21N.m20试求
(1)折算到电动机轴上的系统总飞轮力矩;
(2)以匕〃=120m/min提升和下放重物时折算到电动机轴上的负载转矩解各级速比j.=Z2/Z1=100/20=5y2=Z4/Z3=124/30=
4.13j}=Z6/Z5=92/25=
3.68卷筒回转半径p=
0.76r=
0.76x-=
0.76x—=
0.228m22卷筒转动惯量J=*p2=130x
0.2282=
6.16kg-m1卷筒飞轮力矩GD;=4gJ=4x
9.81x
6.76=265N,加2提升部分重力Gm=m+%g=6000+
2009.81=608227V1折算到电机轴上总的飞轮力矩Gh=+G小哈网+吟吟*吟3656仆Ji hh k〃6+310+814+2=21+1+——।---r265+365x60822x|—|+1950J=
45.35N•苏
524.
1323.682
(2)折算到电机轴上等效负载转矩v不考虑传递效率T=
9.55G〃j=
122.28N•机n只传递效率/=r/cz x^cm x^cT=
0.953x
0.97x
0.96=
0.8T177OQ提升时7;T=N=上上=
152.867V-m eqm么
0.8损耗AT=Teqm T-Teqm=
152.86-
122.28=
30.58/-m下放时Q〃Teqm-AT=
122.28-
30.58=91JN-m。