機(jī)械系統(tǒng)的載荷特性和動(dòng)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(dòng)力機(jī)的選擇依據(jù)： 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性（或稱輸出特性）是選擇動(dòng)力機(jī)的主要依據(jù)之一。所謂 動(dòng)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(dòng)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(yùn)行過程中其運(yùn)動(dòng)參數(shù)（速度、位移等）與動(dòng)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(shí)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(dòng)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(yùn)行過程中不斷處于加速、減速和穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。為使其運(yùn)行性能良好， 動(dòng)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(lì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) —— 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(yùn)行的條件。 n T Trs2 Trs1 1 2 3 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是： 動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)兩者的機(jī)械特性曲線必須具有交點(diǎn)，且在交點(diǎn)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(yùn)行的條件 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 ?電動(dòng)機(jī) 優(yōu)點(diǎn)： 驅(qū)動(dòng)效率高，與工作機(jī)便于聯(lián)接，調(diào)速性能好，起動(dòng)、制動(dòng)、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(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和控制。 缺點(diǎn)： 需有相應(yīng)的電源，因而不適于野外工作的機(jī)械及移動(dòng)式機(jī)械。 三、 各類動(dòng)力機(jī)的主要特點(diǎn) 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 ?液壓馬達(dá) 優(yōu)點(diǎn)： 可獲得的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械力大，與電動(dòng)機(jī)相比較，在相同功率時(shí)尺寸小、重量輕，快速反應(yīng)的靈敏度高，容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，操作、控制簡便，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的工藝動(dòng)作。 缺點(diǎn)： 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(yùn)動(dòng)精度并污染環(huán)境。 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 ?氣動(dòng)馬達(dá) 優(yōu)點(diǎn)： 工作介質(zhì)為空氣，易獲得，且排除的氣體不污染環(huán)境，動(dòng)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(diǎn)： 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(diǎn)： 功率范圍寬，操作簡便，便于移動(dòng)。 缺點(diǎn)： 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(dòng)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(dòng)機(jī) 異步電機(jī) 同步電機(jī) 他 勵(lì) 并 勵(lì) 串 勵(lì) 復(fù) 勵(lì) 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 三相異步電動(dòng)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(dòng)機(jī) 繞線型電動(dòng)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(dòng)點(diǎn) A ? 空載工作點(diǎn) H ? 額定工作點(diǎn) B ? 最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn) P和 P’ 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性 （二）電動(dòng)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(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī) 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) 直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī) 繞線式異步電動(dòng)機(jī) 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 （三）電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算 電動(dòng)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(dòng)機(jī)類型及結(jié)構(gòu)的選擇 2. 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇 3. 電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇 4. 電動(dòng)機(jī)工作制的選擇 5. 電動(dòng)機(jī)功率的選擇與計(jì)算 選擇電動(dòng)機(jī)類型機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)需考慮 工作機(jī)的負(fù)載特性、工作制、起動(dòng)、制動(dòng)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(dòng)機(jī)： 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、耐用、價(jià)廉、易維修、特性硬（即負(fù)載轉(zhuǎn)矩在允許范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化不大。 缺點(diǎn)：起動(dòng)、調(diào)速性能差，輕載時(shí)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(dòng)機(jī)： 優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)時(shí)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(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜價(jià)格較高，維修較難 用于起動(dòng)較頻繁，起動(dòng)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(dòng)機(jī)： 機(jī)械系統(tǒng)學(xué)第三章 單相異步電動(dòng)機(jī)： 使用單向交流電源，特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的效率和功率因素低，過載能力差，電機(jī)容量小（一般小于 ），多用于小型電動(dòng)工具、小型鼓風(fēng)機(jī)以及家用電器。 同步電動(dòng)機(jī)： 優(yōu)點(diǎn) ：功率因素高，不需從電網(wǎng)吸收無功功率，在穩(wěn)態(tài)時(shí)能夠 以恒定轉(zhuǎn)速恒定功率運(yùn)行。 缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)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(dòng)機(jī)： 優(yōu)點(diǎn)： 啟動(dòng)與調(diào)速性能 ，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。 缺點(diǎn)： 需增設(shè)直流發(fā)電機(jī)或整流設(shè)備，花費(fèi)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(dòng)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(dòng)機(jī)優(yōu)選于直流電動(dòng)機(jī)，鼠籠型電動(dòng)機(jī)優(yōu)選于繞線型電動(dòng)機(jī)，專用電動(dòng)機(jī)優(yōu)選于通用電動(dòng)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(dòng)機(jī)。負(fù)載平穩(wěn)，對起動(dòng)、制動(dòng)無特殊要求的長期運(yùn)行的機(jī)械宜采用價(jià)廉的鼠籠型電動(dòng)機(jī)；若容量大，則采用同步電動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)或帶有機(jī)械變速的交流異步電動(dòng)機(jī)。 周期性變動(dòng)負(fù)載或起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，如起重機(jī)宜用繞線型電動(dòng)機(jī)
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