機(jī)械系統(tǒng)的載荷特性和動力機(jī)選擇(編輯修改稿)
2025-03-08 12:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 二、動力機(jī)的選擇依據(jù)： 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 動力機(jī)的機(jī)械特性（或稱輸出特性）是選擇動力機(jī)的主要依據(jù)之一。所謂 動力機(jī)的機(jī)械特性是指其輸出轉(zhuǎn)矩 M 同其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 n之間的關(guān)系。 動力機(jī)的機(jī)械特性 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 工作機(jī)在運行過程中其運動參數(shù)（速度、位移等）與動力參數(shù)（轉(zhuǎn)矩、功率等）的變化規(guī)律稱為工作機(jī)的負(fù)載特性。 ? 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩于其轉(zhuǎn)速無關(guān) ? 恒功率負(fù)載特性： 轉(zhuǎn)速變化時負(fù)載功率基本保持不變 ? 負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化而變化： 離心式鼓風(fēng)機(jī)、水泵 ? 負(fù)載轉(zhuǎn)矩是行程或轉(zhuǎn)角函數(shù)： 如活塞式空氣壓縮機(jī) 、曲 柄壓力機(jī)等 ? 負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化無規(guī)律： 如破碎機(jī)、球磨機(jī)等 ? 恒轉(zhuǎn)速負(fù)載特性： 內(nèi)燃機(jī)、驅(qū)動發(fā)電機(jī) 工作機(jī)的負(fù)載特性 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 機(jī)械系統(tǒng)在運行過程中不斷處于加速、減速和穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)。為使其運行性能良好， 動力機(jī)的機(jī)械特性必須與工作機(jī)的負(fù)載特性相匹配。 現(xiàn)以他勵電動機(jī)驅(qū)動 —— 具有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的工作機(jī)為例，來分析其穩(wěn)定運行的條件。 n T Trs2 Trs1 1 2 3 系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件是： 動力機(jī)與工作機(jī)兩者的機(jī)械特性曲線必須具有交點，且在交點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上應(yīng)保證 T＜ Trs，而在這一轉(zhuǎn)速之下，則必須 T＞ Trs 系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 ?電動機(jī) 優(yōu)點： 驅(qū)動效率高，與工作機(jī)便于聯(lián)接，調(diào)速性能好，起動、制動、反向、調(diào)速的控制簡便，種類、型號多，可滿足不同工作要求，便于集中管理和生產(chǎn)過程自動化，可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和控制。 缺點： 需有相應(yīng)的電源，因而不適于野外工作的機(jī)械及移動式機(jī)械。 三、 各類動力機(jī)的主要特點 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 ?液壓馬達(dá) 優(yōu)點： 可獲得的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械力大，與電動機(jī)相比較，在相同功率時尺寸小、重量輕，快速反應(yīng)的靈敏度高，容易實現(xiàn)無級調(diào)速，操作、控制簡便，易于實現(xiàn)復(fù)雜的工藝動作。 缺點： 需有高壓油供給系統(tǒng)，液壓元件的制造、裝配精度要求高，否則因漏油而影響工作效率、運動精度并污染環(huán)境。 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 ?氣動馬達(dá) 優(yōu)點： 工作介質(zhì)為空氣，易獲得，且排除的氣體不污染環(huán)境，動作迅速，成本低，對易燃、易爆、多塵等惡劣工作環(huán)境的適應(yīng)性好。 缺點： 因工作的可壓縮性而使工作穩(wěn)定性差，噪聲大，因工作壓力較低，其輸出的轉(zhuǎn)矩不大。 通常適用于小型機(jī)械。 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 ?內(nèi)燃機(jī) 優(yōu)點： 功率范圍寬，操作簡便，便于移動。 缺點： 需用柴油或汽油做燃料，且要求較高，排氣污染環(huán)境，噪聲大，多用于野外工作的機(jī)械，如農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械和船舶車輛等。 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 四、電動機(jī)的種類、機(jī)械特性及選擇 （一）電機(jī)的種類 交流電機(jī) 直流電機(jī) 電動機(jī) 異步電機(jī) 同步電機(jī) 他 勵 并 勵 串 勵 復(fù) 勵 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 三相異步電動機(jī)的種類及其機(jī)械特性 ? 按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分類 鼠籠型電動機(jī) 繞線型電動機(jī) ? 按外殼結(jié)構(gòu)形式分類 開啟式、防護(hù)式、 封閉式、隔爆式 ? 按安裝方式分類 立式、臥式 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 M n s sm Mm P B H sm’ A MN Mst ? 啟動點 A ? 空載工作點 H ? 額定工作點 B ? 最大轉(zhuǎn)矩點 P和 P’ 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性 （二）電動機(jī)的機(jī)械特性 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 n M 同步電動機(jī) 異步電動機(jī) 直流并勵電動機(jī) 直流串勵電動機(jī) 繞線式異步電動機(jī) 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 （三）電動機(jī)的選擇和計算 電動機(jī)選擇要確定： 類型、額定功率、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速 等。 1. 電動機(jī)類型及結(jié)構(gòu)的選擇 2. 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇 3. 電動機(jī)額定電壓的選擇 4. 電動機(jī)工作制的選擇 5. 電動機(jī)功率的選擇與計算 選擇電動機(jī)類型機(jī)結(jié)構(gòu)時需考慮 工作機(jī)的負(fù)載特性、工作制、起動、制動及反向的頻繁程度、調(diào)速性能、工作環(huán)境、安裝要求等。 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 電機(jī)類型的選擇 鼠籠型電動機(jī)： 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、耐用、價廉、易維修、特性硬（即負(fù)載轉(zhuǎn)矩在允許范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速變化不大。 缺點：起動、調(diào)速性能差，輕載時功率因素低。 廣泛用于無調(diào)速要求的工作機(jī)械。 繞線型電動機(jī)： 優(yōu)點：起動轉(zhuǎn)矩大，起動時功率因素較高，可進(jìn)行小范圍調(diào)速，且調(diào)速控制簡單。 缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜價格較高，維修較難 用于起動較頻繁，起動負(fù)載較大或小范圍調(diào)速的機(jī)械，如起重機(jī)、軋鋼機(jī)等 三相交流異步電動機(jī)： 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 單相異步電動機(jī)： 使用單向交流電源，特點是電動機(jī)的效率和功率因素低，過載能力差，電機(jī)容量?。ㄒ话阈∮?），多用于小型電動工具、小型鼓風(fēng)機(jī)以及家用電器。 同步電動機(jī)： 優(yōu)點 ：功率因素高，不需從電網(wǎng)吸收無功功率，在穩(wěn)態(tài)時能夠 以恒定轉(zhuǎn)速恒定功率運行。 缺點： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高，轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)。 用于長期連續(xù)工作而需保持轉(zhuǎn)速不變的大型機(jī)械，如大功率 離心式水泵、通風(fēng)機(jī)。 直流電動機(jī)： 優(yōu)點： 啟動與調(diào)速性能 ，起動轉(zhuǎn)矩大。 缺點： 需增設(shè)直流發(fā)電機(jī)或整流設(shè)備，花費大。 用于功率較大并要求調(diào)速范圍寬的機(jī)械，如大型起重設(shè)備、電氣機(jī)車、造紙機(jī)、龍門刨自動控制系統(tǒng)等。 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 電機(jī)類型的選擇 在滿足使用要求的前提下， 交流電動機(jī)優(yōu)選于直流電動機(jī)，鼠籠型電動機(jī)優(yōu)選于繞線型電動機(jī)，專用電動機(jī)優(yōu)選于通用電動機(jī)。 對于無調(diào)速要求的機(jī)械應(yīng)盡可能采用交流異步電動機(jī)。負(fù)載平穩(wěn)，對起動、制動無特殊要求的長期運行的機(jī)械宜采用價廉的鼠籠型電動機(jī)；若容量大，則采用同步電動機(jī)。 對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的機(jī)械，宜采用機(jī)械特性硬的電動機(jī)。對于恒功率負(fù)載特性的機(jī)械，應(yīng)選用變速直流電動機(jī)或帶有機(jī)械變速的交流異步電動機(jī)。 周期性變動負(fù)載或起動轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，如起重機(jī)宜用繞線型電動機(jī)
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