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第二章 电 力 拖 动 系 统 的 动 力 学 基 础 本章要求： 掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻转矩以及转矩正方向规定的基本概念。 熟悉生产机械典型的运动形式。 掌握电力拖动系统中研究的主要物理量。 熟练掌握单轴电力拖动系统的运动方程式，并会利用其判断系统的工作状态。 会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩等效成单轴系统。掌握典型的负载机械特性。 第一节 典型生产机械运动形式及转矩 一、电力拖动系统的基本概念 电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以 完成一定的生产任务。 电力拖动系统的组成 二、典型生产机械运动形式和转矩 1、离心式风机负载 单轴旋转系统 转矩TL=kn2 2、车床主轴传动系统 多轴旋转系统 负载转矩TL与n无关 3、平移传动系统 多轴旋转系统 负载转矩TL与n无关 4、提升传动系统 多轴旋转系统 负载转矩TL与n无关 生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力作用产生的。 摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用方向与n相反，为制动转矩。 重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向与n无关，提升时为制动转矩；下放时为拖动转矩。 电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知,其必须遵守下列方程式: T：电磁转矩； TL：负载转矩,N.m J：电动机轴上的总转动惯量，kg.m2 ? ：电动机角速度,rad/s 在工程计算中,常用n代替?表示系统速度, 用飞轮力矩GD2代替J表示系统机械惯性。 J =m?2=(G/g)?(D2 )/4=GD2/4g M：系统转动部分的质量，Kg G：系统转动部分的重量，N ? ：系统转动部分的转动半径，m D ：系统转动部分的转动直径，m g ：重力加速度=9.8m/s2 功率平衡方程： 1.负载转矩的折算 折算前负载功率P2=Tm?m 等效负载功率P2′=Tmeq? ?Tm?m=Tmeq? ?等效转矩Tmeq为 Tmeq= Tm ?m / ? Tmeq=Tm nm /n=Tm/j 总转速比j=n/nm =各级转速比的乘积=j1?j2... 考虑传动损耗Tmeq=Tm/(j?C) 传动效率?C=各级传动效率乘积= ?1??2... 2.飞轮矩(转动惯量)的折算 折算原则：折算前后系统动能不变 1/2 Jeq?2= 1/2 Jm?m2+ 1/2 J1 ?12 +1/2JR?2 等式两边 除以?2 ? 乘以4g 其中：修正系数?=1.1~1.25 多轴系统等效为单轴系统后的运动方程为： 其中： TL= T0+ Tmeq ？ * 动车组传动与控制 主讲教师：宋雷鸣 北方交通大学 1、机械移动系统 2、机械转动系统 3、机械传动机构 概述 第二章 机电系统动力学 一、机械移动系统 f(t) m x(t) B f(t) f(t) f(t) f(t) x2(t) x1(t) x1(t) x2(t) K 质量 阻尼 弹簧 第二节 电力拖动系统的运动方程 例1 如图的隔振装置 K B f(t) x(t) F(s) K Bs X(t) - - 例2 单轮汽车支撑系统的简化模型 x1(t) x2(t) f(t) K1 K2 m1 m2 B F(s) K2 X2(s) X1(s) - - - F(s) X2(s) X1(s) G1(s) G2(s) - F(s) K1 K2 X2(s) X1(s) Bs - - - + + 二、机械转动系统 M M M M J B K M 转动惯量 阻尼 弹簧 例3 M J B K M B K 例4 步进电机－－同步齿形带装置 M B K M(s) M(s) M(s) M B K 单轴电力拖动系统的简化运动方程 三、机械传动系统 B2 Mi M2 J1 B1 J2 M0 M1 假定齿轮１和齿轮２之间无传动功率的损耗： 消去中间变量 设： B2 Mi M2 J1 B1 J2 M0 M1 向２轴简化 设： B2 Mi M2 J1 B1 J2 M0 M1 非刚性轴 J1 J2 J3 J4 Z3 Z3 Mi M2 M3 K1 K2 3) 2) 1) 4) 设齿轮传动无功率损耗，则有 由2、3得： 变换4）得： J1 J2 Mi K1 进行变换： Mi(s) K1 - - - - Mi(s) - - - Mi(s) - - 当传动系统的转动惯量比飞轮小得多时，系统可以做降阶处理： 系统的主谐振频率： J1 J2 Mi K1 化简得得系统的传递函数： 其中： 四、复合系统的简化等效 * * * * * illkkjj