1.2.2 电力传动系统等效折算
折算遵循等效原则,即保持折算前后两个系统传送的功率、储存的动能相同;同时,既可以折算到电动机转轴上,也可以折算到工作机构上。对于某些直线运动的工作机构,如刨床、吊车、电动汽车等,还应对旋转运动与直线运动之间的物理量转换进行折算。折算时,涉及的物理量有转矩(力)、转速(速度)及转动惯量(质量)。
同理,针对直线运动,运动方程为
式中 F——直线运动拖动力(N);
F L——直线运动阻力(N);
V——直线运动速度(m/s);
m——系统直线移动部分的质量(kg)。
1.折算到电动机旋转轴上
(1)负载转矩TL的折算
如图1-6所示,设负载实际转矩为,折算到电动机轴端的负载转矩为TL ,当电动机工作在电动状态时,根据功率平衡原理,折算前的多轴系统有TΩη=;折算后的单轴系统有TΩ=TLΩ,折算前后电动机轴的功率、转矩不变,故=TLΩ,负载转矩折算式为
式中 j——电动机轴与工作机构轴之间的速比,j=Ω/ΩL =n/nL;
η——机械传动机构传动效率。
当电动机工作在发电制动状态时,传动损耗由工作机构承担,则有
(2)转动惯量J的折算
设工作机构实际转动惯量为,折算后的转动惯量为 JL ,根据能量守恒定律,存在=1/2JLΩ2 ,故
折算到电动机轴上的系统总转动惯量J为
式中 JM ,J1 ,J2 ,…——电动机及各传动轴的实际转动惯量;
j 1 ,j2 ,…——电动机转轴与各传动轴的速比。
2.折算到直线运动的工作机构上
(1)拖动力F的折算
把旋转的量折算到工作机构上,设电动机拖动转矩为T、转速为Ω,折算到工作机构的拖动力为F、速度为V,根据功率平衡原理TΩη=FV,存在
(2)移动质量m的折算
根据能量守恒定律,直线运动的动能为1/2 mV2 ,旋转运动的动能为1/2 JΩ2 ,二者相等,故直线运动物体总移动质量为
式中 mL——做直线运动工作机构总质量。
可见,总移动质量m为直线运动工作机构总质量mL加上旋转部分的折算量。