范文一：剪板机中电动机功率的选择和飞轮转动惯量的计算

剪 板 机 中 电 机

动 率功的选 择和 飞 轮转 惯动量 计的算

玉 算有着计密 切 关 的

系轮

, 飞,

上 海冲 机剪 床厂

光庭李

电 动 机

率功 的选 择 和 飞轮 转 动 惯 量 为的 了设 较计 理想

的 须必 解 剪板 了机在 一 个 作工 期 中周,

之

,电

机动 功 率 小一点

。

,

飞

转轮动 惯量就

需

大要 点

一为

了使 飞 轮 尺寸不 致 大过机 安 运全转等 因 素我

厂Q n一 1 3 设型计时 些 ,

,

,

以, 电及

动所作 功

的 大 小

,

由于 剪 机 的 板荷 负属 于

,瞬

。 所以往往 把 电 动机 的

时。 荷载故 在 传动 系 统 应 加中上 一 飞个

轮这样 电 动 功机 就率 以可大 为 小减统 中采 用 飞轮 后

,

率功 选得 平均比 功率 大 一

些火

传动

系

,2

05

型0 板机剪 床机 原

当离 合 器未 结合

,

时

电

于由 剪 板机剪 切力 计算式 的准

,

动

机 带 飞动 旋轮 转

使 它 储备 能

,量

,

而, 在是

确 程于度不 高

业 速发 展

迅

,电动机 功 率就 选 得 稍 了

大

,切 剪 工 那 一件短 暂 时间 内

要靠 飞主 轮

,释

用采了2 8 千 瓦 的电动

目 前机已 采 用 JH,

在

机 械

,工

声 能量

,放

工件剪 切 完

毕

负荷 小

,

减电 动 机 性 不能 断提高 的 情 况0 3

电

动机 继 续带动 飞 加 轮 旋速转

使

它在

剪,

下

矩,

型

,

5 千瓦三 高相 1

,

切下 一 工 个 件恢前 复到原 来的 速 度

样角一来,

这

转 差 率

步异电 动

机

、该

动 电 有 高 机起 转动 及以 大较 的 过载 转

。矩

剪切

工件 时 所需的 能

量 ,,

不是直

,,

起 低动 流

电、

接

由 电 动 机供给

而 主 要 由 飞 轮 来供 给。

因

此 适宜 于传 具 动有 较 飞大 轮 惯 量和 不 均

所以 电动 机 功 率便 可大 大 减 少了

到了 存 储 和释放 能量 的作 上

,

飞 用轮起 则轮飞

匀

冲 负击荷的 锻 压 机 床

有一个 统一 规的定

骤 下如1

。

一在定 度

,程

于由 目前剪 板 机 的 率计 算功 方法还

,没

如 果选 择的 电 动 机 功 较率大

.

故 虑考 可以参照 一般,

需

补要充 的 能 量就 较

小

因而 也只 需 就

,

转柄曲压 力 的 计机算 公 进式行

之:

其计

算

步 剪

板动 惯 较量 的 飞 轮小一

点,

,

所

电 以 动机 率 功 飞

电动 和 机 率功大

。

(

以 厂 Q 我l一l1 3

x

25 00型

轮转 惯动 量 互 相是依 存

的

机例为)

飞 转轮 惯 动量就 可以 小 一点

反

定确剪 切 力

:

一”二 “

, ,

一,

_

“‘ b

入

2

0

”

h

Z

面

?

(l

+

Z

李 6

U

。

6t

g

仪

1

619+

n

10石6

ab

。

y

Z

x

=

“ 6

?

?

5

”? ‘? o 25

?

备

“

+

0

?

了、

t 3g

o

。0 6

。x

o

2哀

+110 5

0x

xo 25

。

o 05

。2

x

7 69

。

=

3

8 70

公斤

6一

1

一2

式

中

P

一:-

一一

剪

力切 ( 公斤)

系数

:

c

KO

6

。

离 — (毫米)

,

P剪

切 平 面到 压料脚 心 的 距

中.

0 、

斤

/力毫

米K

: :6

。

—

)

一-

材

抗 料拉极限 强 度 ( 公系数

:

=

12P

二

1

2

。

又

86370

岛47 000

公

斤:

l式

中:

P

。h

,。

一 — 板厚料 (度毫 米 ) —弯系数曲

—

。

材 料

伸 长

率2

—确 定剪 切 功

=

尹

总剪 切力( 公 )

斤

’

Ph

’

二

,P

X

B

切剪 (角度 )

=

100 0

邝红

少i

1贝000+

.

诬

z

4 7

0 0

x

2 05 0

0tg

3

。

4 29

_

a gt a 由山 =人二屯 早 上 人 ” 6 粤h

l

10o00 。

=

。

一

46 0 义 tg 3 。 0 52 x1 3

6 , 359 公 斤力

米=

7 42

。

式中

:

A

A》

5 1时

=

Z

=

0

。 9;

5— 的 能

量( 公 斤 力

h‘ :-

。

工 行 程作剪时板 机 所 消

。耗

)

几

米

7 2

4。

,

Z

=

0

9 2

。

中式

a

— 米

)

=板

料 被剪 掉 部分的 长度 (毫=

B

—一 板 料 度宽=

剪 深切 (度 米 )毫

( 米毫 ),

现推 荐采用 △

0

.

( 0

0 一0 0 75) h

..

0

5

1x

3=

0

.6

5 毫

米

— 入 材 =料的 深 度( 米毫)

m

ii

m

材 发料生 裂 纹 时.

剪 刃 进

h

.

33

%

=

1

x

33

3

%

y=

偿

皆 C

=

一0

?

50 注

:=

4 29

米

,毫

夫

A

3

中式

y

A

一一

刀 片 间 的 隙相值

对剪 刃

进入 种材 料 的各 深 im 度与

工—二

刀 片

间隙 (毫 米 )h

其 厚度 h 的 值 (比% )

i m3

。钢

~

髻

?

=

76

9?

h与的 比 值 3 %

“:

确 定主。轴 的 扭矩 )动

双支 点(上 传

式中

x

--

一压 料 脚 距 的 离相对

值。?

M肚二

p=

卜

s ( n

,

+

a夸+

。 。,

, s

nZa )

+

__

匹

。

、R

sin

(

a

e

o a

s+班以

6

“-=

士 ’Kr

?+

“

,

‘。

7 。‘ 。x

{

。

8。 5(i ns。

」

}些 潜巡

0

x

s

in

Z

x

s”

’

+

1 一

0

。

in1

x0

一

丝 兰丝

6

435

x

5( 20

+

1 40

{

“

士 。

2‘ ,5 )

.

。 S ”+X0 2 ‘ 5?

X

35

+

‘

0 〕}

C

SO。

2

0=

410 070 公 斤厘米 二

-

中

M 式、。。

斤

力 厘米 )P

D

一

主轴 的上 最 扭大矩 公

((

剪切 )力( 斤公 )R

K

一

上一 刀 架所 递 传 的

力—

曲 半径柄 长度 连和 杆 度 —

长主

轴 柄 曲的半 径 ( 米 )

毫

22 一一

之

一比

(

/ 分转钟 )

-=

瓜R

几一

L

80

8 30

=

02 1 50

。

式 式中

L

0

一

连 的杆长 度=

( 米毫 )

— 效率

(%动

:

)

”

电 机 轴动和 主 轴 间之的 传

.

0卜

女

—

的 圆节半径 ( 毫米 )

r

R。

—.摩 擦系 数1 0 — 安 装在 主轴 上的 大 齿 轮

。0

主

轴 曲 柄的 动角 转度 ( )

度

于对二 级 传 动取 勺=

2

9

剪 机板行 程

次 数 的 利 系 数用 对 P于 手工 送 料 的剪 板机 取

PP二

0% 3

(径米 )毫

6 r

:a

—

一

主 轴

两 端 承支 轴处颈 的

半

%

=nn

实 利际 用设 计额

定“

X

10

035

?

%

,

二

一

一

一 小齿 的轮配 角置 度 度()

给

, 0。一

=%

%

~

。

一 心 偏 轴颈 的 半 径(毫米

)杆 连下 承支 的端半 径9

00

—

齿 轮

的合啮 角( 度

)式中

实n际 用

设利 额计定

数 次( 分 钟 )/

n

—

程行 实 际利 用次

r‘

(毫

)米

一

“

—

数 ( 次/分 钟)

f

行程 设= 计额 定 次

注

:

a > 当(

+

,

“

+林

日 时) 括小

=号

:电 机动 轴到 轴 之主 的 间 动 传 比

玄

内取

+

,

值

当a

一 ”

:

9

0~ 18

0。

0

时

fl

?

公

:

=6

。75

x

4

9 5

。

=

3

25

。

声2

小 括号 内取 4

.

值

。式

中玄:

f

: 定 电动 确机 的功 率定:

:在电 机 动上 的 轴 矩扭 从M下 式 中确

—二 级第 轮齿传 比 工—动 作行 程 的相对持 时续间

第 一,级 齿 传轮 比

动K

产:

K

_

0

00 1 5 9 A

.

。

P

%

x

M

+

=一

、M 。。 二

M 葱勺z

2

.

0

。

0 0591

211x

义

3659

。

3 57。

3

2

25

x

o 9

2

。

2

75

一

人+

。

)

卫 le

一勺 i

=

0

。

口

‘

099

8 声:

行程 空的相 对 转 矩 a,

_0。

‘

尹

X

8

2

7

?

豁

K07 5P

,

沁

0

。

K+

产

2

8

1

0 98

9。

19

0=

21 1二

—

斤公

0

力

。92

00 75。

x

3

57

+

0

。

099

8

?米

N

=

。

00

63

:

, M。。

斤力

A

。

?

—米)

一一

主

轴 上的 最大 扭矩 (

公

动电 机 的计 算 功 率 N 下按式 确定=

。

00

0119 M一

:n

.

K

〔

‘+

a

,工

作行 程 时板 剪机 消

?所

1(

=

K

,

)

〕

火

耗能的 量( 斤 公

力

a

米)

:

0。

0 0119

。

112

+二

、

9 1

X0

X一 主轴的工 角作 度 (度

0 0 )98 〔

。9

0

。

0

63

n

程行次 数 (次 / 钟分 )

n

.

-—

一

剪板 上 刀机 每架分 钟的

= l ( 0一0998 〕)1

7 3

.千

,

瓦

一 电机动 每 分 钟 额定

转

速

际实 用 三选 相 转高 率差异 步 动电机

一

32

一

功N率 e6L

,

:

5

1

千瓦

:

,型 号 :

J

Ho 3

610一M

顿

定 转速

,n

.

:

1

0 转/ 分 钟其 持 续率9

.飞 轮 的转均 匀 —飞轮的 际 实转 动 惯 实量

J际,

:6

回不

系

数

为

5 0% 1

0

0

连当 使 用续 时 (即持 续 率为

,

飞

轮 的 面截尺 见 ( 寸 图 l)

。

%时

)

5.

其功

率 为降 1

60千

瓦:

。

确

定 飞 轮转的动 惯 量 A

。。

轮 的飞计 算 转动 量惯 J , 计算 :

J. 算

计

=6359

f

试

1

风6

50

二里) 6 圣塑

0 02

。

0=

.

公3斤?

?

米

?

秒

,

f 算 式 计J中

0

—( 斤 公米

飞 轮

的计算 转 动 量

.惯

名

秒 )

,

秒

— ‘

=

飞 轮 的平) 均角

速

度 (l

)/:

飞

的轮 平均 转速 n 电动取机 的 额

黔

D

?(

p

图

1飞 轮 截的面 寸

定尺 速 转nJ

:

.

二

19

.

0转

分/ 钟4

二

二

g

兀

B

一

d

‘

二

些乙竺丝 x

。9

3

。1

4x

o

15

。

x

‘ (0

72 一 04 5

。

。‘

)

3

2

81

火

=

2。

7公斤 6

米

?秒

:

式中

r

于对铸钢

g

—

3

材 料 的 比重 (公 斤 米

/一

=

7

8

。

.

/克 厘

B

.米

-

一

宽度( 毫米

)(

绘7

=8

。

x

0

1

3。

斤/ 公

米:

D

璧外篇圆直 径

—重

力加 度

8速

x。

9

1/ 米秒8

d 一一 内圆 直 (径望

0

13

、

891

逊

3

14

。

丛竺

0

.空

;气

竺.

卫

2

一生

尘

“

。?

2公

斤

?

米

?

秒

’

J.

7=

_

8

9

x

。

01

。

‘

火

7

1

J ,x 际

实—

=

18

—

:

?

入

(

15 0一 0‘0

832

‘

)

_

00 6 公斤

.

?

?米

秒

、

J

之

*J

:

+

+3J

。

量

+惯

,

则

应增 大 轮 飞的 直

,径,

宽 和度电 动 现们我 用采,

=

= 式 lJ 实中 际

2

2。

6789

022

?0

00。

机6 的率功

虑 考 到使 单位 在 手用工 送 料

。

斤

米

公?

秒

2

时

,使

用 频 不 能率 达到 35

%

斤

?

米

?— 秒

)

飞: 轮 的 际 转 实动 量 ( 惯

只公增 加 飞 轮的 宽 度来 增大 其 转 惯 动

量增

大

飞后轮 的 截 面 尺寸见( 图 )2

。

;J 实际 < j="">

由

于飞 轮 宽的度 大增,

,

相 应提地高 了 ?

通

过 上 述计 算数 可据

知

由于 飞轮 的

飞 轮 实 的 转际 惯 量动f实

转际动 惯量 J =

, 大增后 轮飞 的实 际

实 际 所

有 的 转 动 惯 小 于量飞 轮 的 计 算 动转一 24

.

30

斤公8

米?

:秒,

但一

龙

门刨床走刀 机 构 的改

进上海 冲 剪 床机厂

云

、骨

方

我 厂在 维 修更

新 老设 备

坑龙

刨时 :

,

—于 由 套用 此了 类走 刀 (箱现 还,

宽

龙门堤滑

,

(

3 走)刀 箱 的涨 圈 紧经 常发 热

打

、 甚 至出 现烟 冒 现 象的

,。

特

别是 当 工加

反。

在 被广 泛运 用

问)

题 使经用 后出 现 以下了的

,

短行 程的 工 件

时

于由 电动 机 反 复正

加速 回转

( 1

) 由于刀 架笨 重

,

上 现 述更象 为严 重

,

走

刀传箱动

机。

-

为

了决 此 类解走 刀箱 的 过 失载

效 刀 不稳 的 现定 象

走、

构过 载

,

以难带 动 刀 架 进给。

因

此 对 原 走 箱刀进 行

:了

( )2走 刀 箱 中传 蜗动

杆一

蜗轮、

副

易简 改的革

。

针对 其 使在用 程 中 的过 不 足

磨 严 损

重之 处

加以 应有 的 改

、善

‘

‘ 、 、

, 、、、 、、 、 补心月 亡 习 ‘ e亡 ‘ 扁e心 带心 月 洲乡心补月 心月 心布、七 心布‘心 ;、心 、‘‘ 七心布 布出心瑞 心 亡‘‘

心‘七 月 今七台 心月令 心 月台 台命 亡 汽命亡 ‘、

,

, 、

、

、 、, 、之补 心华华 补 七二 之 ‘ 合补‘ ‘亡 令,

上

接24 页

内

。

于由 际实电动 机 功 率小 于 计功算 率

,

则 声 说 明使用 频 率 能不满足 利 用 系 数定 为

3 %0的 要

,

求为此

。

,

今

后在 改 修 设计时 必

须考 这虑个 因 素 参

Bl

.

考

》

A

.

文

献.

。

《

轧 设 钢备

H

采利 柯 夫B

.

. 斯 米尔诺 夫 合著

2

。

中 工国业 版出社 》

《

剪

板机设 计

沈 阳

市 锻压机 床

.

图2厂

、

一

部 机 南 铸造济锻 压机 械 研 究 所 译

编

增大 后 飞 轮 的截 面 尺寸

3

.

8

张 光 慧 执笔1 9

《热7模锻

4

.

轴曲 床压

》

伊

格托纳夫 》

,

考虑 到 飞 轮 自 的重 加增

,

电 动机性 能 根应

机

工械 业出 版

4社

。

据 过

条载件

、

发热 条件

、其

启 时 间动 应不

,《

有

色 金 属 及合 金 造 锻冲与压 中 国 工业出 版 社

{

,

4 ~ 2 超

过 1约5 秒钟 ( 电动 功机 率1 8 瓦

南千 冶 矿学 院 色有 金 压属力 加 工 研 室 编教

5。

时

)

,

根 据

上述 条件 又作 单次 了试验

,首《

先

试测了 床机的 满 电载流 小 于 电动 机 所

许 的 允额定 流电

,

曲柄 机

压

》

西

交安通大学 金 属

电 动

机的 起动电 流所 在规

,

压力加工 教研组

编定

的 5 倍 额定 电流 范围内 起 动 时间 小于1 5 秒 降 钟在 速 设计 计 时算 所规 定的 2 0 (实 测1%5 %左 右 飞 ) 轮回 转 不 均 的 系匀数 一 6

6。

中

工国业 出 版 社

《

柄压曲 力机

》

沽 华大学机 械系

锻压 教研 组

25一

一

范文二：伺服电动机的转动惯量和机电时间常数的测量

------------------------------------------------------------------------------------------------

伺服电动机的转动惯量和机电时间常数的测量

伺服电动机的机电时间常数和转动惯量是表征动态响应快速性的重要指标。这些指标可以通过理论计算来得到，也可以通过试验方法直接测量。下面介绍几种测量电机的转动惯量和机电时间常数的方法。

一、转动惯量的测量

电机转子的转动惯量可以用多种方法进行测定，常用的有:

(一)落重法

把带有轴承的电机转子水平地放在V形架上，在轴伸端装一滑轮，并在滑轮上绕有细线，细线的另一端挂一重量为G的落锤。利用落锤的自由下落，即可测量出转子的转动惯量。

当落锤的初速度为零，且略去轴承的摩擦力矩后、电机转子和滑轮总的转动惯量可由下式算出 ?t21?J????Gr?2hg???2?kg?m? 2

式中 G —— 落锤重量 (N);

r —— 滑轮半径 (m);

t —— 落锤下落的时间(s);

g —— 重力加速度，g=9.81m/s2;

h —— 落锤下落的距离 (m)。

由上式计算出的结果减去滑轮的转动惯量，即为电机转子的转动惯量。

(二)双线悬吊法、

——————————————————————————————————————

------------------------------------------------------------------------------------------------

把电机的转子用两根细线悬吊起来，如图1所示。外施转矩使转子以轴线为中心扭转一个小角度后，让其自由摆动，则电机转子的转动惯量可由下式算出

J?Gr2

2?2?f?l?kg?m? 2

式中 G —— 电机转子的重量 (N);

r —— 悬线到转子轴线的距离 (m);

l —— 悬线的长度 (m);

f —— 电机转子摆动的频率 (Hz)。

图1 双线悬吊法测量电机转子的转动惯量

二、机电时间常数的测量

伺服电动机的机电时间常数是指:电机在空载时，电枢外施一阶跃电压，其转速由零升到稳定转速的63.2,时所需的时间。因此，测量伺服电动机机电时间常数的各种方法，无非就是要获得电机在阶跃电压下空载起动时的转速-时间曲线。

为了取得伺服电动机空载起动时的关系曲线，也可采用多种方法。下面介绍几种常用的方法。

(一)示波器法

采用低惯量的测速发电机与伺服电动机同轴联接，然后把测速发电机的输出电压送入长余辉示波器或存储示波器中，即可显示出伺服电动机起动时，测速发电机的输出电压波形。由于测速发电机的输出电压正比于电机的转速，故所得波形即为转速-时间关系曲线。 ——————————————————————————————————————

------------------------------------------------------------------------------------------------

这种方法简便易行，故被广泛采用。但此法一般只适用于容量较大的伺服电动机，因为容量太小的伺服电动机带上测速发电机后，整个机组的转动惯量就比电动机本身的转动惯量要大得多，会使测量结果产生较大的误差。

(二)摄影法

对于容量很小的伺服电动机，为了解决测速发电机测量时产生的较大误差，可以采用摄影法来取得转速-时间的关系曲线。它的基本原理如下:

在电动机的轴上装一个转动惯量很小的小圆盘，并在圆盘上画出一个记号，例如画一条半径线。用摄影机把电机起动过程中圆盘上所作记号的各个位置拍摄下来。也就是说，每隔一定时间记录一次电机转子的转角位置。若摄影机每隔Δt时间拍摄一张片子，则起动后在拍摄第i张片子时电机的角速度为 ??d?

dt??i?1??i

?t

这样便可得到转速-时间的关系曲线，

摄影机的拍摄速度越高，即Δt越小，结果也就越精确。这种方法不受电机容量的限制，可以通过单机直接测量。

(三)光电脉冲法

在电机轴上装一个转动惯量很小的圆盘，在圆盘上沿圆周方向均布一排小孔。圆盘的一侧放置光源，而另一侧放置光电管作为光信号的接收元件。当光线穿过小孔射到光电管时，光电管便产生一个输出——————————————————————————————————————

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脉冲。显然，输出脉冲的频率与电机的转速保持严格的正比关系。

若用振子示波器拍摄电机起动过程中输出脉冲信号随时间的变化过

程，便可得到频率-时间曲线，最后再变换成转速-时间关系曲线。

如果采用电子开关电路、频率计数器等组成的电子线路，还可以

把所测得的机电时间常数值用数字直接显示出来。

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范文三：伺服电动机的转动惯量和机电时间常数的测量

伺服电动机的转动惯量和机电时间常数的测量

这里介绍伺服电动机的转动惯量和机电时间常数的测量。

伺服电动机的机电时间常数和转动惯量是表征动态响应快速性的重要指标。这些指标可以通过理论计算来得到，也可以通过试验方法直接测量。下面介绍几种测量电机的转动惯量和机电时间常数的方法。

一、转动惯量的测量

电机转子的转动惯量可以用多种方法进行测定，常用的有:

(一)落重法

把带有轴承的电机转子水平地放在V形架上，在轴伸端装一滑轮，并在滑轮上绕有细

线，细线的另一端挂一重量为G的落锤。利用落锤的自由下落，即可测量出转子的转动

惯量。

当落锤的初速度为零，且略去轴承的摩擦力矩后、电机转子和滑轮总的转动惯量可由下式算出

2,,t122,, ，， J,,Grkg,m,,2hg,,

式中 G —— 落锤重量 (N);

r —— 滑轮半径 (m);

); t —— 落锤下落的时间(s

2m/s g —— 重力加速度，g=9.81;

h —— 落锤下落的距离 (m)。

由上式计算出的结果减去滑轮的转动惯量，即为电机转子的转动惯量。

(二)双线悬吊法、

把电机的转子用两根细线悬吊起来，如图1所示。外施转矩使转子以轴线为中心扭转一个小角度后，让其自由摆动，则电机转子的转动惯量可由下式算出

2Gr2J,kg,m ，， 2，，2fl,

式中 G —— 电机转子的重量 (N);

r —— 悬线到转子轴线的距离 (m);

l —— 悬线的长度 (m);

f —— 电机转子摆动的频率 (Hz)。

图1 双线悬吊法测量电机转子的转动惯量

二、机电时间常数的测量

伺服电动机的机电时间常数是指:电机在空载时，电枢外施一阶跃电压，其转速由零升到稳定转速的63.2,时所需的时间。因此，测量伺服电动机机电时间常数的各种方法，无非就是要获得电机在阶跃电压下空载起动时的转速-时间曲线。

为了取得伺服电动机空载起动时的关系曲线，也可采用多种方法。下面介绍几种常用的方法。

(一)示波器法

采用低惯量的测速发电机与伺服电动机同轴联接，然后把测速发电机的输出电压送入长余辉示波器或存储示波器中，即可显示出伺服电动机起动时，测速发电机的输出电压波形。由于测速发电机的输出电压正比于电机的转速，故所得波形即为转速-时间关系曲线。

这种方法简便易行，故被广泛采用。但此法一般只适用于容量较大的伺服电动机，因为容量太小的伺服电动机带上测速发电机后，整个机组的转动惯量就比电动机本身的转动惯量要大得多，会使测量结果产生较大的误差。

(二)摄影法

对于容量很小的伺服电动机，为了解决测速发电机测量时产生的较大误差，可以采用摄影法来取得转速-时间的关系曲线。它的基本原理如下:

在电动机的轴上装一个转动惯量很小的小圆盘，并在圆盘上画出一个记号，例如画一条半径线。用摄影机把电机起动过程中圆盘上所作记号的各个位置拍摄下来。也就是说，每隔一定时间记录一次电机转子的转角位置。若摄影机每隔Δt时间拍摄一张片子，则起动后在拍摄第i张片子时电机的角速度为

,d,,,i，1i ,,,dt,t

这样便可得到转速-时间的关系曲线，

摄影机的拍摄速度越高，即Δt越小，结果也就越精确。这种方法不受电机容量的限制，可以通过单机直接测量。

(三)光电脉冲法

在电机轴上装一个转动惯量很小的圆盘，在圆盘上沿圆周方向均布一排小孔。圆盘的一侧放置光源，而另一侧放置光电管作为光信号的接收元件。当光线穿过小孔射到光电管时，光电管便产生一个输出脉冲。显然，输出脉冲的频率与电机的转速保持严格的正比关系。

若用振子示波器拍摄电机起动过程中输出脉冲信号随时间的变化过程，便可得到频率-时间曲线，最后再变换成转速-时间关系曲线。

如果采用电子开关电路、频率计数器等组成的电子线路，还可以把所测得的机电时间

常数值用数字直接显示出来。

范文四：同步电动机的转动惯量和飞轮转矩

同步电动机的转动惯量和飞轮转矩

防爆电机(ExPLosIoN—PR0OFELEcTRIcMAcHINE)第46卷201(雾期)

同步电动机的转动惯量和飞轮转矩

冯大勇,杨国峰

吉林石化公司炼油厂和乙烯厂,吉林吉林(132021)

摘要介绍了同步电动机正确选择转动惯量和飞轮转矩的必要性,转动惯量和飞轮

转矩物

理概念,二者间的换算关系,同步电动机的转动惯量和飞轮转矩的计算及新方法的

应用,驱动往复

式压缩机类型机械设备的同步电动机转动惯量的选择.

关键词转动惯量;飞轮转矩;同步电动机;往复式压缩机

中图分类号:TM341文献标识码:A文章编号:1008.7281(2011)05-0017-03

InertiaMomentandFlyingWheelTorqueofSynchronousMotor

FengDayongandY帆gGuofeng

AbstractThispaperintroducesthenecessitytocorrectlyselecttheinertiamomentand flyingwheeltorqueofsynchronousmotor,anddescribesthephysicalconcept,conversionrela.

tionshipandcalculationmethodsofthetwoquantities.Howtoapplythenewmethodandhowto

selecttheinertiamomentofsynchronousmotorfordrivingmachineriessuchasreciprocating compressorarealsoproposed.

KeywordsInertiamoment;flyingwheeltorque;synchronousmotor;reciprocatingcon. pressor

0引言

同步电动机主要用于驱动往复式压缩机,由

于压缩机的自身特性,设计时必须保证压缩机曲

轴的旋转角速度变化在合理范围内,以避免在运

动机件连接处引起附加动载荷及在垂直于曲轴的 平面内产生振动,影响机件的强度和降低机械效 率.也可避免电动机直接驱动压缩机时,引起电 动机中电流脉动和供电网中的电压波动.如何保 证曲轴的旋转角速度在允许的波动范围十分重 要,而影响上述问题的关键就是合理选择的系统 飞轮转矩,作为整个系统的驱动设备,同步电动机 的飞轮转矩正确选择十分重要.

1正确选择转动惯量和飞轮转矩的

必要性

同步电动机在驱动往复式压缩机等类型机械 设备时,由于其负载力矩特性是不均匀或呈周期 性变化的.其谐波力矩在工作运行中持续存在, 作用于同步电动机主轴上的脉动转矩将使动态稳 定运行产生强制振荡,也就是引起同步电动机功 率角相对于其平均值作周期性变化,从而使同步 电动机的转矩和电流产生波动.同步电动机的强 制振荡不仅仅增大了功率和损耗,还将可能会导 致转子励磁绕组绝缘和极间连线,阻尼绕组笼导 条和端环连接,以及总体结构中的风扇和其他 连接紧固组件和部件损伤.如果功率角变动幅 度太大或产生共振现象时,不仅可能使同步电 动机运行失去同步,即带载失步运行的危险,同 时也将导致机组不能正常运行或整机损坏事故 的发生.

因kL-~R动往复式压缩机的同步电动机设计的 结构要求具有阻尼作用较强的阻尼绕组和必须正 确地选择电动机旋转部分的转动惯量,以避免在 强制振荡中发生振荡的共振现象.

2转动惯量和飞轮转矩的原理

其基本概念是指当物体绕某固定轴旋转时, 转动f贯量和飞轮转矩均代表该物体保持它原来运 动状态(角速度)的能力.在旋转电动机的设计 中,转动惯量和飞轮转矩的概念是表示旋转体在 转矩作用下所产生角速度关系的常数,与转速无 关.旋转体对于转轴的转动惯量等于它的质量和 重量微元与微元到转轴的半径二次方乘积的总 和.我们也可以理解为重量及惯性力臂二次方之 积,即

转动质量J=?MP=ip(1)I

17

第46l(嚣删162期)(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)防爆也机第46

卷(总第期)(一1防怵鬯扎

飞轮力矩[GJD]=EGDi=GD(2) 式中,p一物体的惯性半径(em);D一物体的惯性直 径D=2R×10(m);M和G一物体微小单元的 质量和重量;和G一物体的质量和重量微小单元 体的质量和重量的总和,即物体的质量和重量. .

=

(3)

G=G(4)ll

其二者的关系为

=×10.(5)

g

式中,重力加速度g:981cm/s 转动惯量和飞轮转矩之间的公式换算

转动惯量.,=×10=2540[GD](6)

飞轮力矩[GD]=4gJ×10I7=393J×10(7) 3转动惯量和飞轮转矩的计算

在旋转电动机设计中,常需求出转动惯量 和飞轮力矩之值,尤其是在驱动往复式压缩机不 均匀负载等类型机械设备的增安型无刷励磁同步 电动机的设计中,首要依据《设计任务书》所规定 的配套机械设备,所要求的转动惯量和飞轮力矩 在初步设计方案中,初步确定定子铁心内径和长 度之后,此时可将转子分为数个具有简单几何形 状结构体,分别求出其对旋转轴线的转动惯量.,, 然后再换算为飞轮力矩(GD);对于中低速电动 机,当结构机件距旋转轴线较远,且其宽度不大 时,可以近似地认为结构机件的惯性半径等于重 型半径进行粗略估算.

卡西亚诺夫(B.T.Kacb~HoB)在所着的《凸极 同步电动机的计算》一书推荐采用叶列米也 夫(A.C.EpeMeeB)公式作为初步计算. GD3[D一(D一2h一2b.)](8) 式中,D,定子内径(m);,定子铁心长度(m); 一

磁极总高(极身和极靴高度之和)(m);bo一 转子支架边缘的径向厚度(In).

转动惯量和飞轮转矩计算的新方法

近几年在转动惯量和飞轮转矩的计算手段上 又有新的突破,随着三维绘图软件Solidworks普 及,在同步电动机设计时,采用Solidworks软件生 成实体模型,仿真生成转动惯量更加准确,为精细 化设计奠定了基础.通过图1可以看出该同步电 动机转子的转动惯量为5108.48kg?in. 18

图1Solidworks软件仿真出同步电动机转子的转动惯量 4转动惯量的选择

对驱动往复式压缩机类型机械设备的同步电 动机转动惯量的选择.

设计的前提是在忽略阻尼绕组作用的前提 下,同步电动机的自由振荡角频率为

山?:×

/(9)山?×?__(9)

式中,n一同步电动机额定同步转速(r/min); 一

整步功率(kW);产一频率(za);cJD2一同步电 动初转子和被驱动的机械设备总飞轮转矩(N?m). 设计时还必须遵循同步电动机在额定地动态 稳定运行下的要求.

负载转矩基波分量的角频率?.与自由振动 角频率之比为

?1.2,1.3

(.DCB

强制振荡时电流波动的最大值,…与最小值 Imi.之差和其额定电流,~值之比为

%

式中,,m一振荡时电流波动的最大值(A);Im,一 振荡时电流波动的最小值(A);IN一同步电动机 额定电流(A).

另外,从同步电动机的励磁控制系统的运行 稳定型考虑,电动机也应该有足够GD,以保证电 动机在其电力供电系统或生产工艺流程负载发生 暂态扰动的情况下,使其电动机本身具有保持足 够长的稳定运行时间的能力,使其恢复继续工作.

因此,设计者同时应考虑以下几点要求 (1)在电力供电系统和生产工艺流程的负载 发生暂态扰动的情况下将导致同步电动机在负载 失步状态下运行时,为了延缓同步电动机转速下 降;为了使无刷励磁系统在所规定强励时间内仍 不低于1.3倍的励磁电流,并至少保持在额定励

爆也机(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)2011年第5期第46卷(总第

162期)

磁电流以上使其带载失步再整步成功. (2)同步电动机随着转速下降,其功率和阻 力矩之间的变化关系非常复杂,更难以用计算公 式来表达.所以,我们只能设定阻力矩为额定力 矩的2倍来计算电动机应具有的飞轮力矩,以满 足在暂态扰动的情况下保持国家标准GB755— 20008.3电动机的短时过转矩8.3.3多相同步电 动机所规定的同步(凸极)电动机:50%过转矩, 历时15s而不失步.

(3)在审核同步电动机GD时,通常参照胡 达巴舍夫编着的《高压电机绝缘结构旋转电机问 题》推荐的根据机械时间常数公式

n?GDVn2

ra×~u丽q.ivN

即可求得,GDz:

式中,P一同步电动机功率(kW);aN一同步电动 机额定转速(r/min);

如果我们设定t:2s;同步电动机转速下降至

,即n=?×n,则得 2/3额定转速

.'

_..''"Ilii*i,,*11……?'??"…|1.'…….…….'?._l?'"l-'.??l?.'…h}''…

l1in,OnilI|lii,,JP~l…I1'…hq.inqOJll…

(上接12页)

图9界面三

图l0界面四

图11界面五

3结语

本文通过对永磁同步电机和潜油电机设计理 GD:4

—

3

—

68

—

~P

—

N

n』v

(4)在审核同步电动机?时,通常也采用 惯性常数M和它的飞轮转矩.

5结语

随着我国电机工业的发展,在同步电动机领 域也取得了较大进步.为了追求更高层次的产 品,同步电动机精细化设计原来越重要.精确选 择电动机的飞轮转矩可以保证电动机距离共振 点,使电动机稳定运行,同时限制电流波动及电压 波动,保证电网质量.通过设计手段的提高及经 验的积累,对转动惯量和飞轮转矩的计算也越来 越准确,为我国同步电动机的设计水平步人世界

先进行列奠定基础.

作者简介:冯大勇男1970年生;毕业于东北电力学 院电气工程及自动化专业,主要从事电力系统运行和电 气设备的技术开发工作.

收稿日期:2011-06-05

"nlIi?-'l--'.1一-'nilm'*11….Iiitt,,.,hI…in,,In~l…?.?"III1~-."? 论及原理的学习,对六极永磁式潜油电机进行设 计,并开发了以VB语言为基础的设计软件.对六 极永磁式潜油电机的端部漏抗和齿槽定位力矩进 行分析,提出了转子分段倒装的斜极方法,并建立 了有限元模型对该电机进行力矩分析,验证了当相 邻两端转子相差半个齿距时,相邻转子的齿槽定位 力矩相互抵消,总的定位力矩降低了一半以上. 参考文献

[1]赵永武.潜油螺杆泵用六极潜油电机的研制.哈尔 滨理工大学工学硕士学位论文,2010:1—3. [2]龚沛曾,陆慰民,杨志强.VisualBasic程序简明教 程[M].北京:高等教育出版社,2003:15—146. [3]胡岩,武建文,李德成.小型电动机现代实用设计技 术[M].北京:机械工业出版社,2008:392-424. [4]张瑞良.潜油电机端部磁场的分析与参数计算.哈 尔滨理工大学工学硕士学位论文,2006:25?27., [5]张颖,林明耀.定子齿表面开槽对永磁无刷直流电 机齿槽转矩的影响.电气技术,2008(1):16—19. [6]徐永明.潜油电机的设计研究及其CAD软件开发. 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文,2005:21-22. 作者简介:潘雅滨女1987年生;哈尔滨理工大学硕 士研究生.研究方向为电机.

收稿日期:2011-05—12

19

范文五：湘潭电机厂电动机启动转矩及允许的负载转动惯量

电动机启动转矩及允许的负载转动惯量

电机型号 电压等级 电机功率 启动转矩倍数 允许的负载转动惯量 Y 2-160L-2380V 18.5 2.3 6.5kg. ㎡

Y 2-180M-2380V 22 2.3 7.0 kg.㎡

Y 2-200L1-2380V 30 2.3 9.4 kg.㎡

Y 2-200L2-2380V 37 2.3 11.6 kg.㎡ Y 2-225M -2380V 45 2.3 14 kg.㎡

Y 2-250M-2380V 55 2.3 17.1 kg.㎡ Y 2-280S -2380V 75 2.3 22.3 kg.㎡ Y 2-280M -2380V 90 2.3 26.9 kg.㎡ Y 2-315S -2380V 110 2.2 28.5 kg.㎡ Y 2-315M -2380V 132 2.2 34.6 kg.㎡ Y 2-315L1-2380V 160 2.2 42.4 kg.㎡ Y 2-315L2-2380V 200 2.2 53.5 kg.㎡

Y2-280S-4 380V 75 2.3 101 kg.㎡

Y2-280M-4 380V 90 2.3 122 kg.㎡

Y2-315S-4 380V 110 2.2 139 kg.㎡

Y2-315M-4 380V 132 2.2 167 kg.㎡

Y2-315L1-4 380V 160 2.2 203 kg.㎡

Y2-315L2-4 380V 185 2.2 234 kg.㎡

Y2-315L2-4 380V 200 2.2 254 kg.㎡

另外,我们有几个疑问,麻烦您帮忙解答一下:

(1) 电机启动转矩与电机堵转转矩的关系?(有的说是一回事,有的说两者不一样????) ; 答:此两种参数是同样的情况。

(2) 我们有几个项目的风机转子转动惯量达到了 160kgm 2,采用 Y315-4 (200kw)电机能够满足启 动要求 (风机启动时不带负荷) ; 但据我了解该型号的电机允许的负载启动转动惯量 好像低于 160kgm 2, 这现象如何 解 释 ?

答:如上表所示 ,我 厂 电机 可 达到此项要求。

(3) 有 些国 外项目要求 配套 电机的电压等级 为 415V; 在进行 风机 出厂 试 验 时能 否 采用 380V 的电 源 进行 试 验 (试 验 时 间 不 超过 1小 时)?

答:在 有该项 特殊 要求的情况下, 我 厂可按 此 415V 电压 做短 时 间实验 , 但 实验结果无法保证 该电机 在 .380V 时 运 转的 准确性

(4) 启动电 流小于 等 于 6倍 这 一 指标国 外电机能 否 达到?(据说 欧洲标准限定 的启动电 流 倍数 为 6倍) ;

答:该要求我们 可以 满足。

(5) 电机 在 带负荷 正常运 转时的 最大振 动 速度 允许 值 是 多少 ? 如果进行 DSC 集中控制 , 电机 轴承 振 动的 报警值为多少 ? 停 机 值为多少 ?

答:很 据不同电机型号, 振 动 值约为 1.8~3.5mm/s, 若 采用该 控制 系 统 , 轴承振 动的 报警值 与 前面提 到的 振 动 值相 同, 停 机 值无法计算 。

(6) 中高 压电机 中何 种电机采用 脂润滑 ? 何 种电机 需 要 稀油润滑 (需 要 配套稀油站 ) ?有 无标准 ? 答:我 厂 电机一 般 采用 脂润滑 , 具体 要求 可 根 据 客户 要求 进行 设 计 。

(7) 如果 已知 风机转子的转动惯量, 贵方 如何计算配套 电机的启动时 间 ?(有 无计算 公式或经 验

公式或 计算 方 法 ?)

答:对 于 我 厂小 电机, 无法 给 出具体 的 计算 方 法 ,但 可保证 转动惯量达到要求。 多 谢合作!

包肖鹏 2009-12-25

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