电力拖动系统的负载特性 |
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在运动方程式中,负载转矩与转速的关系称为负载转矩特性。负载转矩的大小和多种因素有关。以车床主轴为例,当车床切削工件时切削速度.切削量大小.工件直径.工件材料及刀具类型等都有密切关系。大多数生产机械的负载转矩特性可归纳为三种类型,恒转矩负载特性.恒功率负载特性和风机.泵类负载特性。 1、恒转矩负载特性 所谓恒转矩负载特性,就是指负载转矩与负载转速无关的特性,当转速变化时,转矩保持常值。恒转矩负载特性多数是反抗性的,也有位能性的。 反抗性恒转矩负载特性的特点是,恒值转矩总是与运动方向相反。根据第二章第一节中对正负符号的规定,当正转时为正,转矩为反向,应取正号,即为();而反转时为负,转矩为正向,应变为();如图1所示。显然,反抗性恒转矩负载特性应在第一与第三象限内。皮带运输机.轧钢机.机床的刀架平移和行走机构等由摩擦力产生转矩的机械,都是反抗性恒转矩负载。 位能性恒转矩负载特性则与反抗性恒转矩负载特性不同,它由拖动系统中某些具有位能的部件(如起重类型负载中的重物)造成。其特点是转矩具有固定的方向,不随转速方向改变而改变。如图2所示,不论重物被提升(为正)或下放(为负),负载转矩始终为反方向()。特性在第一与第四象限内,表示恒值特性的直线是连续的。 - 图1 反抗性恒转矩负载特性图 图2 位能性恒转矩负载特性 实际中的机床刀架等机构在平移时,负载的性质基本上是反抗性恒转矩负载,但从静止状态起动及当转速还很低时,由于润滑油没有散开,静摩擦系数较动摩擦系数大,摩擦阻力较大。另外,当传动机构在旋转时,有一些油或风的阻力,带通风机负载的性质,导致在转速较高时,负载转矩会略见增高。考虑到这些因素后,机床平移机构的实际负载特性如图3所示。 图3 机床平移机构的实际负载特性 2、恒功率负载特性 一些机床,如车床,在粗加工时,切削量大,切削阻力大,此时开低速;在精加工时,切削量小,切削力小,往往开高速。在不同转速下,负载转矩基本上与转速成反比,切削功率基本不变,即 (1) 式中,为常数;为负载(切削)功率()。 可见,负载转矩与转速呈反比,切削功率基本不变,特性曲线呈恒功率的性质。恒功率负载特性如图4所示。从图中可以看出a点所对应的阴影面积与b点所对应的相等。 图4 恒功率负载特性 3、泵类负载特性 风机.泵类负载的转矩与转速大小有关,基本上与转速的平方成正比 (2) 式中,为比例常数。 风机.泵类负载特性如图5所示。属于通风机负载的生产机械有通风机.水泵.油泵等,其中空气.水.油等介质对机器叶片的阻力基本上和转速的平方成正比。 图5 风机.泵类负载特性 图6 实际风机.泵类负载特性 实际生产机械的负载转矩特性可能是以上几种典型特性的综合。例如,实际通风机除了主要是通风机负载特性外,由于其轴承上还有一定的摩擦转矩,因而实际通风机负载特性为,如图6所示。 除了上述几种类型的生产机城外,还有一些生产机械具有各自的负载特性,如带曲柄连杆机构的生产机械,它们的负载转矩随转角而变化;而球磨机,碎石机等生产机械,其负载转矩则随时间作无规律的随机变化等等。 |
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