67537

МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ СИЛОВОГО КАНАЛА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Лекция

Производство и промышленные технологии

На рис. 13.3 показана тележка, на которую действует сжатая пружина с силой F = cx, где с – коэффициент жесткости пружины; x – величина ее деформации. Сила направлена вправо независимо от направления движения – влево или вправо. Действие пружины обусловлено ее потенциальной энергией упругой деформации.

Русский

2014-09-12

300.5 KB

0 чел.

ГЛАВА  II 

МЕХАНИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ  СИЛОВОГО  КАНАЛА  ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ЛЕКЦИЯ 13

Статические моменты исполнительных механизмов.

Статическая и динамическая балансировка

Уравнение механики для электропривода имеет вид

где Jосевой момент инерции; M – электромагнитный момент двигателя;  Mc – статический момент исполнительного механизма. Видно, что последний момент имеет не менее важное значение, чем электромагнитный момент. Рассмотрим различные типы статических моментов.

1. Активный момент.

Рис. 13.1. График активного статического момента

При изменении направления вращения активный момент направлен в ту же сторону. Рассмотрим примеры активного момента и активной силы.

 

 Рис. 13.2. Момент от груза  Рис.13.3. Сила пружины

На рис. 13.2  показан  барабан  радиуса  R с тросом, к которому  подвешен

груз массой m. Он тянет трос с силой mg и создает статический момент Mс = mgR. Направление этого момента не зависит от направления движения груза – вверх или вниз. Действие груза обусловлено его потенциальной энергией поднятого тела.

На рис. 13.3 показана тележка, на которую действует сжатая пружина с силой  F = cx, где с – коэффициент жесткости пружины; xвеличина ее деформации. Сила направлена вправо независимо от направления движения – влево или вправо. Действие пружины обусловлено ее потенциальной энергией упругой деформации.

2. Момент сухого трения.

Рис. 13.4. График момента сухого трения

При изменении направления вращения момент сухого трения изменяет знак на противоположный. Его величина определяется соотношениями:

ω > 0:  Мс = Мm;

ω < 0:  Mc = –Mm;

ω = 0: │MΣ│< Mm,  Mc = MΣ;

MΣ│ ≥ Mm,   Mc = Mm · sign (MΣ).

Как видно, при нулевой скорости момент сухого трения может иметь любое значение от –Mm  до  Mm. Поэтому график момента имеет вертикальный участок.

  1.  Момент вязкого трения

Момент вязкого трения определяется формулой

Mc = kω,

где kпостоянный коэффициент. Зависимость момента от частоты вращения показана на рис. 13.5.

Рис. 13.5. График момента  Рис. 13.6. Движение маятника в жидкости

вязкого трения

Такая зависимость наблюдается при ламинарном течении жидкости или газа, когда скорость движения меньше критической. Например, если маятник погружен в жидкость, то при его качании появляется сила, направленная против скорости движения, и колебания быстро затухнут (см. рис. 13.6).

Для демпфирования колебаний используется демпфер с постоянным магнитом, показанный на рис. 13.7.

Рис. 13.7. Демпфер с постоянным магнитом

На валу укреплен сектор из электропроводящего материала (например, из алюминия). Он может качаться в зазоре между магнитопроводами, по которым замыкается магнитный поток, созданный постоянным магнитом. При движении сектора в нем наводится ЭДС и протекают вихревые токи (токи Фуко). Они взаимодействуют с магнитным полем и возникает тормозной момент. Под его действием колебания быстро затухают.

Средняя скорость движения сектора относительно магнитного поля

v = rср ω.            (13.1)

ЭДС направлена согласно правилу правой руки и определяется формулой

E = Blv,            (13.2)

где Bмагнитная индукция; lдлина отрезка в пределах магнитного поля, перпендикулярного скорости. ЭДС вызывает вихревой ток согласно закону Ома

I = E/R.            (13.3)

Этот ток вызывает усилие, направленное согласно правилу левой руки и имеющее величину

F = BIl             (13.4)

Наконец, усилие создает момент

Mс = rср F.          (13.5)

Из формул (13.1) – (13.5) следует, что момент Mс прямо пропорционален частоте вращения ω.

4. Вентиляторный момент.

Вентиляторный момент пропорционален квадрату скорости вращения:

Mc = k ω2 sign(ω).

Его график показан на рис. 13.8. Такой момент возникает при турбулентном течении жидкости или газа, когда наблюдаются завихрения и перемешивание при скорости, большей критического значения.

Для выявления природы приведенной зависимости рассмотрим формулы для силы лобового сопротивления Fx и для подъемной силы Fy крыла (см. рис. 13.9) в зависимости от скорости полета v:

 

Рис. 13.8. График вентиляторного момента

        (13.6)

        (13.7)

Рис. 13.9. Профиль крыла и действующие на него силы

Здесь сx,  cy – безразмерные коэффициенты; α – угол атаки; Sплощадь крыла; ρ – плотность воздуха. Выражение  ρv2/2  представляет собой давление (динамический напор).

Теперь рассмотрим вентилятор с тремя лопастями, вращающийся с угловой скоростью  ω (см. рис. 13.10). Скорость движения лопасти на среднем радиусе R

v = R ω,            (13.8)

сила сопротивления  Fc  определяется формулой, аналогичной (13.6), а момент сопротивления, создаваемый тремя лопастями,

Mc = 3RFс.             (13.9)

Из формул (13.6), (13.8) и (13.9) следует, что момент сопротивления вентилятора пропорционален квадрату скорости вращения ω.

Рис. 13.10. Трехлопастной вентилятор

5. Момент маятниковости.

Момент маятниковости возникает, когда центр масс тела с двумя закрепленными точками отклонен от оси вращения и находится сбоку от вертикальной плоскости, проходящей через ось.

Рис. 13.11. Маятник и действующий на него момент

Рассмотрим маятник, имеющий ось вращения о и центр масс с (см. рис. 13.11). Масса маятника m, а расстояние от центра масс до оси вращения – l. На маятник действует сила mg, где  g – ускорение свободного падения. Эта сила создает момент

Mc = m g l sin α.

При малых углах справедливо равенство

Mc = m g l α.

Положение равновесия при нижней маятниковости устойчивое. Если свободно висящий маятник отклонить на небольшой угол и отпустить, то через некоторое время он вернется в первоначальное положение, при котором центр масс находится строго под осью вращения.

Иначе  обстоит дело при  верхней  маятниковости  (см. рис.13.12).  Если у

Рис. 13.12. Угол и момент при верхней маятниковости

маятника центр масс с расположен выше оси вращения о, то верхняя точка равновесия является неустойчивой. При отклонении на угол α появляется момент, направленный в ту же сторону, т.е. имеется положительная обратная связь между моментом и углом. В результате угол будет расти, пока маятник не упадет.

Статическая и динамическая балансировка

Система статически сбалансирована, если центр масс находится на оси вращения. Если тело повернуть на определенный угол, остановить и отпустить, то оно останется в этом положении. Такое равновесие называется безразличным.  Тело  сигарооборазной формы, показанное на рис. 13.13,  статически  сба-

Рис. 13.13. Динамически несбалансированное тело

лансировано. Центр масс с находится на оси вращения о-о.

Понятие динамической балансировки более сложное. Если ввести систему координат, связанную с телом, то можно найти шесть моментов инерции – три осевых и три центробежных:

; ; ;

;  ;  .

С каждым телом можно связать главные оси инерции. Центробежные моменты инерции относительно этих осей равны нулю. Система динамически сбалансирована, если ось вращения совпадает с одной из главных осей инерции. При вращении тела, показанного на рис. 13.13, на подшипники действует знакопеременная нагрузка. Данное тело динамически не сбалансировано. Его главные оси показаны штриховыми линиями под углами к оси вращения о-о.

Это можно объяснить, представив тело как совокупность двух масс m1 и m2, которые действуют при вращении с центробежными силами F1 и F2. В процессе вращения направления этих сил и созданного ими момента изменяются.

Рис. 13.14. Два положения динамически сбалансированного тела

На рис. 13.14 показаны два положения того же тела, что и на рис. 13.13, но динамически сбалансированного. Ось вращения совпадает с одной из главных осей инерции. При вращении такого тела знакопеременные моменты и вибрации не возникают.

Вопросы для самопроверки

1. Объяснить название активного статического момента. С какими видами энергии он связан?

2. Почему моменты сухого и вязкого трения, а также вентиляторный момент называются реактивными?

3. Почему момент сухого трения имеет множество значений при нулевой скорости?

4. При каких скоростях и почему наблюдаются моменты вязкого трения и вентиляторный?

5. Чем верхняя маятниковость качественно отличается от нижней маятниковости?

6. Каково условие статической балансировки и почему равновесие при этом называется безразличным?

7. Запишите формулы для осевых и центробежных моментов инерции.

8. К чему приводит отсутствие динамической балансировки?


N

S

Fc

Fy

Fx

v

α

F2

о

с

v

Mc

α

с

F1

2

m1

Mc

0

ω

ω

Mm

Mc

Mc

–Mm

v'

Fc

ω

R

ω'

ω

mg

v

R

0

0

Mc

v

R

ω

о

о

mg

с

l

Mc

о

о

с

F

ω

m

0

о

о

о

с

Mc

α

mg


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46175. Отношение и развитие между людьми в первобытное время. Зарождение искусства, музыки и архитектуры в первобытное время 66.5 KB
  Люди в первобытных общинах были равноправными по своему положению имели одинаковые права и обязанности среди них не было богатых и бедных. Основой существования первобытных коллективов это равные обмены которые имели символистическую опору. Не было излишек все делили поровну для первобытных людей равный обмен помогал в общении. Очень несовершенными были также трудовые навыки и производственный опыт первобытных людей.
46176. Public Relations 47.5 KB
  Цель ПР установление двустороннего общения для выявления общих представлений или общих интересов и достижение взаимопонимания основанного на правде знании и полной информированности. Специалисты ПР используют для наведения мостов и установления взаимопонимания современные методы общения и убеждения. ТЕОРИЯ ОБЩЕНИЯ В философии ПР большое значение придается необходиимости двусторонних отношений. Сейчас эта необходимость признается достаточно широко но как ее достичь Недостаток общения порождает множество случаев непонимания и...
46177. PR - как теория коммуникативного воздействия. PR и другие науки 45 KB
  Для профессиональной практики в сфере связей с общественностью необходимы знания по психологии искусству коммуникации социальной психологии экономики основам менеджмента этики политологии социологии; а также опыт в анализе социальных проблем связям со средствами информации публикацией материалов создания рекламы кинотелематериалов видеосюжетов изучении общественного мнения подготовки презентаций докладов выступлений организации специальных событий. Специалист по PR получает базовую подготовку: в области планирования в...
46178. Глоссарий терминов и понятий института маркетинговых исследований в PR-коммуникации 113.5 KB
  Бюджет маркетинга финансовый план маркетинга система показателей раздел плана маркетинга предприятия в котором в детализированной форме по элементам комплекса маркетинга или по мероприятиям маркетинга приведены величины затрат доходов и прибыли от для осуществления маркетинговой деятельности фирмы. Планирование бюджета маркетинга может основываться на целевой прибыли или исходя из оптимизации прибыли. Основные составляющие затрат на маркетинг: управленческие расходы заработная плата персонала службы маркетинга амортизационные...
46179. Литогенез 211 KB
  Понятие осадочных горных пород.генез совокупность природных процессов образования и последующих изменений осадочных горных пород. Вальтером который выделил в процессе образования осадочных пород 5 основных фаз: выветривание горных пород денудация включая перенос исходного материала осадков отложение диагенез и метаморфизм. В цикле литогенеза различают следующие стадии: 1 образование и мобилизация исходного вещества осадков в процессе физического и химического разрушения материнских пород и его перенос к месту захоронения ...
46180. Структура научно-исследовательской работы. Требования к введению, реферату, основной части и заключению 64 KB
  Структура научно-исследовательской работы. Приложение задачи Введение Данная контрольная работа посвящена теме Структура научно-исследовательской работы. Целью написания данной работы является изучение структурных элементов научно-исследовательской работы.
46181. Анализ отчета о прибылях и убытках ОАО «Заря» 88 KB
  Как видно из таблицы 17, за отчетный период убыток от продаж увеличился на 427 тыс. руб., что является отрицательным моментом в деятельности предприятия. Что касается процентов к уплате, то их величина уменьшилась на 770 тыс. руб
46182. Ветеринарно-санитарная экспертиза продуктов животноводства и гигиены сельскохозяйственных животных 356 KB
  Вынужденный убой животных в вашем хозяйствеместо и способ убоя причины и пути реализации мяса сравните с действующими правилами и сделайте соответствующие выводы. Ветеринарносанитарная экспертиза продуктов убоя животных при отравлении. Вынужденный убой животных в вашем хозяйстве место и способ убоя причины и пути реализации мяса сравните с действующими правилами и сделайте соответствующие выводы.
46183. Гимнастика женщин во второй половине беременности. Лечебная физкультура при язвенной болезни. Упражнения при остеохондрозе 70 KB
  Исходное положение: основная стойка руки на поясе. Исходное положение: основная стойка руки на поясе. Исходное положение: основная стойка руки на поясе. Исходное положение: стоя ноги на ширине плеч руки у груди согнуты в локтях.