第3章機(jī)械系統(tǒng)的載荷特性和動(dòng)力機(jī)的選擇

第三章機(jī)械系統(tǒng)的載荷特性和動(dòng)力機(jī)選擇第一節(jié)任務(wù)機(jī)械(指執(zhí)行系統(tǒng))的載荷和任務(wù)制設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí)，載荷的分析和確定非常重要。分析的過程中應(yīng)分清載荷主次，對量值較小的載荷可忽略不計(jì)，對較復(fù)雜的載荷應(yīng)進(jìn)展適當(dāng)?shù)暮喕?。一、載荷類型作用在機(jī)械上的外力稱為載荷。載荷的種類很多，如起重機(jī)中提升物體的分量、變速運(yùn)轉(zhuǎn)的慣性力、機(jī)械本身的自重、作用在機(jī)械上的風(fēng)力和落在機(jī)械上其他雜物的分量等等都是載荷。載荷的類型和大小決議于對機(jī)械的功能要求、任務(wù)環(huán)境和構(gòu)造間的約束關(guān)系。載荷的表示方式：可用力、力矩或轉(zhuǎn)矩表示，也可用壓力、功率、加速度等方式表示。載荷是對機(jī)械及零部件進(jìn)展強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、可靠性和壽命計(jì)算的根據(jù)。也是進(jìn)展機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力機(jī)類型和容量選擇時(shí)需求思索要素之一。任務(wù)機(jī)械就是機(jī)械系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)。系統(tǒng)任務(wù)過程中轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系M=f(n)(或力F和速度V的關(guān)系F=f(V))稱為任務(wù)機(jī)械的負(fù)載特性。常見的負(fù)載特性有如下幾種:1、任務(wù)機(jī)械的負(fù)載特性轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n的大小無關(guān)，轉(zhuǎn)速n變化，轉(zhuǎn)矩M不變。即恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性又可分為兩類：位能性負(fù)載特性和對抗性負(fù)載特性?！?〕恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性由轉(zhuǎn)矩M、轉(zhuǎn)速n和功率P的關(guān)系可知，對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，功率P與轉(zhuǎn)速n成正比，即P=f(n)。線性關(guān)系，由于P=M*n位能性負(fù)載特性CnMO②對抗性負(fù)載特性：轉(zhuǎn)矩M的方向隨轉(zhuǎn)向變化，但轉(zhuǎn)矩M的絕對值不變。具有摩擦負(fù)載的皮帶運(yùn)輸機(jī)、金屬壓延機(jī)床和造紙機(jī)等具有對抗性負(fù)載特性。對抗性負(fù)載特性nMOC-C①位能性負(fù)載特性：轉(zhuǎn)矩M的方向不隨轉(zhuǎn)向變化。如起重機(jī)的鋼絲繩無論向上或向下運(yùn)動(dòng)都受拉力。功率P與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，轉(zhuǎn)速n變化，功率P不變，即P=C(常數(shù))。由于功率P為常數(shù)，轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n的乘積變?yōu)槌?shù)，即轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n為反比關(guān)系，即恒功率負(fù)載特性為雙曲線?！?〕恒功率負(fù)載特性nMO許多金屬加工機(jī)床就具有恒功率負(fù)載特性，由于在加工過程中產(chǎn)生的切削力大，此時(shí)選擇的切削速度V就應(yīng)小一些，以保證切削功率不變。例如磨粉機(jī)，轉(zhuǎn)速n升高，喂入量加大，轉(zhuǎn)矩M成正比添加。nMOnMO轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n成某種函數(shù)關(guān)系，轉(zhuǎn)速n變化，轉(zhuǎn)矩M按某種規(guī)律變化。如轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即M=f(n)，那么功率P與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，即P=f(n2)?！?〕轉(zhuǎn)矩M是轉(zhuǎn)速n函數(shù)的負(fù)載特性轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，即M=f(n2)，那么功率P與轉(zhuǎn)速n的3次方成正比，即P=f(n3)。通風(fēng)機(jī)、離心水泵就具有這種負(fù)載特性。s,θMO例如活塞式空氣緊縮機(jī)，曲柄壓力機(jī)，軋鋼廠的剪切機(jī)、升降擺動(dòng)臺(tái)、翻鋼機(jī)等任務(wù)機(jī)械都具有這種負(fù)載特性。轉(zhuǎn)矩M與行程s或轉(zhuǎn)角θ成某種函數(shù)關(guān)系，即M=f(s)或M=f(θ)。〔4〕轉(zhuǎn)矩M是行程s或轉(zhuǎn)角θ的函數(shù)tMO如破碎機(jī)，球磨機(jī)等任務(wù)機(jī)械都具有這種負(fù)載特性。轉(zhuǎn)矩M在任務(wù)機(jī)械任務(wù)過程中，與任務(wù)時(shí)間t沒有明顯的函數(shù)關(guān)系?！?〕轉(zhuǎn)矩M隨時(shí)間t變化無規(guī)律轉(zhuǎn)矩M變化，轉(zhuǎn)速n堅(jiān)持不變，即n=C(常數(shù))，那么功率P與轉(zhuǎn)矩M成正比，P=f(M)。nMOC例如利用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，為了堅(jiān)持交流電頻率不變，在機(jī)組上利用調(diào)速器來保證發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)?！?〕恒轉(zhuǎn)速負(fù)載特性思索題：9、根據(jù)P37圖2-11四種銑床布置闡明如下問題：〔1〕被加工工件的分量、尺寸對銑床的布置有何影響?〔2〕各自的驅(qū)動(dòng)方式以及選用該驅(qū)動(dòng)方式的理由?10、X62W臥式升降臺(tái)銑床主軸轉(zhuǎn)速nmin=30r/min，nmax=1500r/min，變速級數(shù)Z=18，各級轉(zhuǎn)速按照等比級數(shù)陳列，確定相應(yīng)的公比φ和各級轉(zhuǎn)速。第三章思索題1、什么是任務(wù)機(jī)械的負(fù)載特性？常見的任務(wù)機(jī)負(fù)載特性有哪幾種，試舉例闡明。2.載荷的分類(按照載荷隨時(shí)間變化的情況)靜載荷：是指大小、方向和作用點(diǎn)都不隨時(shí)間變化的載荷。如重力。動(dòng)載荷：三個(gè)要素中只需有一個(gè)要素隨時(shí)間變化就叫動(dòng)載荷。經(jīng)常把變化次數(shù)少的按靜載荷處置。沖擊載荷:短時(shí)間內(nèi)變化很大的載荷.工程中大多數(shù)機(jī)械所接受的都是動(dòng)載荷。但有時(shí)為了簡化設(shè)計(jì)計(jì)算，可以將動(dòng)載荷簡化處置轉(zhuǎn)變成靜載荷。動(dòng)載荷周期性載荷非周期性載荷隨機(jī)載荷確定載荷：有一定變化規(guī)律，可用數(shù)學(xué)公式表示。載荷－時(shí)間歷程:載荷隨時(shí)間t的變化情況,簡稱載荷歷程.3.載荷－時(shí)間歷程非確定載荷：沒有規(guī)律，隨機(jī)性,不反復(fù)、不能直接用數(shù)學(xué)公式表示，要用統(tǒng)計(jì)的方法處置。按載荷歷程不同,動(dòng)載荷分為:(一)周期載荷周期載荷:即載荷隨時(shí)間作周期性的變化,有周期性。周期載荷可用3個(gè)要素描畫，即幅值、諧波角頻率和相位角。常見的周期性載荷又包括以下兩種①簡諧載荷；②復(fù)雜周期載荷；：t時(shí)辰的載荷幅值；：最大的載荷幅值；：角頻率，角頻率與周期T的關(guān)系為：T=：相位角式中：由于余弦函數(shù)經(jīng)過改動(dòng)相位可轉(zhuǎn)化為正弦函數(shù)，所以用余弦函數(shù)表示的載荷也是諧波載荷。1、簡諧載荷〔諧波載荷〕

以正弦規(guī)律變化的載荷，是最簡單的一種周期載荷。

簡諧載荷可用數(shù)學(xué)公式和圖象表示。2、復(fù)雜周期載荷任何復(fù)雜的周期載荷，都可分解成無限個(gè)簡諧載荷相疊加的方式(傅里葉級數(shù))。復(fù)雜載荷的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：〔3-1〕式(3-1)又可以表示為：式中：相位角諧波角頻率、、見(P453-1)式?！?-2〕輻值周期性載荷可表示為：均值為的靜態(tài)分量和無窮多個(gè)諧波分量：相疊加的方式。通常根據(jù)對精度的要求，諧波分量只取前n項(xiàng)。如取n=3，周期載荷可表示為：靜態(tài)分量一次分量(諧波)二次分量(諧波)三次分量(諧波)和3個(gè)諧波分量相疊加的方式。這樣周期性載荷就表示為：靜態(tài)分量各諧波分量與一次分量的頻率比為正整數(shù)：，……，1、準(zhǔn)周期載荷：是指假設(shè)干個(gè)頻率比是有理數(shù)的正弦量合成的載荷,仍可用數(shù)學(xué)公式表達(dá)。(二)非周期載荷非周期載荷包括準(zhǔn)周期載荷和瞬變載荷兩類。2、瞬變載荷：作用時(shí)間短、幅值變化大?？刹捎酶道锶~變換建立載荷的時(shí)域函數(shù)和頻域函數(shù)之間的一一對應(yīng)關(guān)系。(3-3)(3-4)時(shí)域函數(shù)頻域函數(shù)準(zhǔn)周期載荷和瞬變載荷都是確定性載荷.時(shí)域函數(shù)x(t)是頻域函數(shù)F(ω)的反付里葉變換；而F(ω)是x(t)的正付里葉變換。隨機(jī)載荷是指載荷的幅值和頻率隨時(shí)間無規(guī)律變化的載荷，隨機(jī)載荷不能直接用一個(gè)數(shù)學(xué)式確切地表示。(三)隨機(jī)載荷載荷隨時(shí)間變化情況叫載荷歷程，隨機(jī)載荷的載荷歷程可見P46圖3-1。在統(tǒng)計(jì)學(xué)上把采得的每一個(gè)紀(jì)錄叫一個(gè)子樣，圖3-1中采得了n個(gè)子樣：x1(t)、x2(t)…xn(t)。當(dāng)子樣個(gè)數(shù)n接近無窮多時(shí)，就組成了被測載荷的總體-母體。實(shí)踐上子樣個(gè)數(shù)n只能是有限個(gè)，只能經(jīng)過這有限個(gè)子樣，用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法得到能代表母體特性譜型。汽車、遷延機(jī)、水輪機(jī)、飛機(jī)等在復(fù)雜條件下任務(wù)的機(jī)械，就接受隨機(jī)載荷。由于外界條件變化無常，丈量結(jié)果是不可確定的。由于隨機(jī)載荷具有不可確定性，所以不能運(yùn)用隨機(jī)載荷直接進(jìn)展強(qiáng)度、剛度等計(jì)算，必需用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，總結(jié)出隨機(jī)載荷的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，才干進(jìn)展相應(yīng)的計(jì)算。隨機(jī)載荷是由現(xiàn)場實(shí)測獲得，這個(gè)過程叫采樣。以對載重汽車采樣為例，在所得的一系列“載荷-時(shí)間歷程〞圖中，每次采樣得到的“載荷-時(shí)間歷程〞都不一樣，從而表現(xiàn)出這種載荷的隨機(jī)性。隨機(jī)變量的均值為：均值又叫數(shù)學(xué)期望值，它是表示隨機(jī)變量概率分布集中程度的尺度?！?-5〕(2)規(guī)范差：是隨機(jī)變量與均值之差的均方根。規(guī)范差

(3-6)(1)均值隨機(jī)變量的規(guī)范差為：詳細(xì)在反映或表示隨機(jī)載荷時(shí)，可以經(jīng)過有限個(gè)子樣求出一些數(shù)字特征值來描畫母體的根本統(tǒng)計(jì)特征，這些數(shù)字特征值包括：(3)方差V(t)：方差V(t)是表示隨機(jī)變量概率分布相對于均值分散程度的尺度。對比(3-6)和(3-7)式可得：(3-7)(3-8)(3-9)隨機(jī)變量的方差為：的特例，(3-7)式可變?yōu)椋簩τ诰?4)自相關(guān)函數(shù)R(t)：自相關(guān)函數(shù)R(t)表示隨機(jī)變量在t時(shí)辰的值與(t+τ)時(shí)辰數(shù)值乘積的平均值。(3-10)自相關(guān)函數(shù)R(t，t+τ)為隨機(jī)變量非平穩(wěn)隨機(jī)過程：均值、方差V(t)、自相關(guān)函數(shù)R(t)均與時(shí)辰t有關(guān)。平穩(wěn)隨機(jī)過程：均值、方差V(t)、自相關(guān)函數(shù)R(t)均與時(shí)辰t無關(guān)。對于普通的隨機(jī)過程，實(shí)際上講只需從無窮個(gè)樣本中才干得出準(zhǔn)確地反映隨機(jī)過程特征的數(shù)字特征值，但添加樣本個(gè)數(shù)具有一定的難度，只能對有限個(gè)樣本進(jìn)展分析處置，獲得近似的載荷譜。但對于各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)過程，只需獲得一個(gè)樣本，就可以得到能代表整個(gè)隨機(jī)過程的載荷譜。(5)平穩(wěn)隨機(jī)過程與各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程各態(tài)歷程隨機(jī)過程：平穩(wěn)隨機(jī)過程中，整個(gè)母體的概率分布與任一個(gè)樣本的概率分布一樣。式中：i、j-----1，2，…，i≠jK-某一時(shí)間延遲步數(shù)。二、載荷處置方法(一)靜載荷、周期載荷、非周期載荷的處置

在靜載荷下對機(jī)械零件進(jìn)展強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，塑性資料制成的零件，取屈服強(qiáng)度作極限應(yīng)力；脆性資料制成的零件，取強(qiáng)度極限作極限應(yīng)力，選取平安系數(shù)S后，就可決議許用應(yīng)力。用名義載荷F與載荷系數(shù)K的乘積表示計(jì)算載荷，即，這里載荷系數(shù)K是思索載荷集中設(shè)定的。1、靜載荷運(yùn)用強(qiáng)度實(shí)際由計(jì)算載荷可求出計(jì)算應(yīng)力，按強(qiáng)度不等式來進(jìn)展靜強(qiáng)度計(jì)算。也可采用簡化計(jì)算法，引入載荷系數(shù)K求得計(jì)算載荷FC=KF，然后再利用強(qiáng)度實(shí)際進(jìn)展強(qiáng)度校核。2、周期載荷和非周期載荷對周期載荷和非周期載荷，可運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，如付里葉展開和付里葉變換，找到載荷變化的規(guī)律，然后利用疲勞強(qiáng)度的實(shí)際進(jìn)展強(qiáng)度計(jì)算。決議載荷系數(shù)K時(shí)，既要思索載荷集中，又要思索動(dòng)載荷。例如:對齒輪進(jìn)展疲勞強(qiáng)度：思索有動(dòng)載荷的系數(shù)：KA-運(yùn)用系數(shù)；KV-動(dòng)載系數(shù)。思索載荷集中的系數(shù)：Kα-齒間載荷分配系數(shù)；Kβ-齒向載荷分布系數(shù)。②運(yùn)用編制的載荷譜進(jìn)展疲勞強(qiáng)度計(jì)算或?qū)嶒?yàn)時(shí)，得到的機(jī)械壽命應(yīng)盡量接近機(jī)械的實(shí)踐任務(wù)壽命；(二)隨機(jī)載荷的處置1、載荷譜編譜是確定計(jì)算載荷的一項(xiàng)重要任務(wù)，編譜時(shí)應(yīng)留意下面3點(diǎn)：①選取的子樣必需具有典型性和代表性；③整個(gè)編譜過程應(yīng)能在計(jì)算機(jī)上進(jìn)展，這樣大量的計(jì)算過程就可由計(jì)算機(jī)完成。2、編制載荷譜的方法〔了解〕經(jīng)過實(shí)測得到的子樣所表示的“載荷-時(shí)間歷程〞叫任務(wù)譜或運(yùn)用譜。子樣雖然是實(shí)踐載荷，但由于本身的不可反復(fù)性和不可預(yù)測性，因此不能用某個(gè)子樣進(jìn)展設(shè)計(jì)計(jì)算。假設(shè)把大量的子樣經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法處置后，就可得到能反映載荷隨時(shí)間變化規(guī)律，這種具有統(tǒng)計(jì)特征的“載荷-時(shí)間歷程〞就稱為載荷譜。把任務(wù)譜處置成載荷譜的過程叫編譜。進(jìn)展機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，載荷的大小和性質(zhì)應(yīng)由設(shè)計(jì)者來確定。對于任務(wù)條件簡單、確定的機(jī)械，載荷確定后，在設(shè)計(jì)過程中就不再變動(dòng);而對任務(wù)條件復(fù)雜，影響要素較多的機(jī)械在設(shè)計(jì)過程中要調(diào)整載荷，甚至有些機(jī)械，在制造出來后，才干經(jīng)過實(shí)測最終確定載荷。對于系列消費(fèi)的機(jī)械產(chǎn)品，確定載荷時(shí)要思索國家制定的規(guī)格、系列或規(guī)范，例如對沖床的沖力、起重機(jī)的起分量都有系列公稱值。三、載荷確實(shí)定方法有一些產(chǎn)品是以某些表征設(shè)備才干的特征構(gòu)造尺寸為系列公稱值的，如谷物結(jié)合收獲機(jī)以割臺(tái)寬度、鋼坯軋機(jī)以輾輥?zhàn)畲笾睆剑l(fā)掘機(jī)以鏟斗容積為系列公稱值。載荷確實(shí)定通常有3種方法：類比法、計(jì)算法和實(shí)測法?！惨弧愁惐确ㄟ\(yùn)用類比法確定載荷的先決條件：具有與所設(shè)計(jì)機(jī)械同類型的或相近類型的機(jī)械產(chǎn)品，這些機(jī)械產(chǎn)品被實(shí)際證明是勝利的，這時(shí)可根據(jù)閱歷或簡單計(jì)算就可以確定所設(shè)計(jì)機(jī)械的載荷。類比法不夠準(zhǔn)確，主要用在載荷難以確定的情況或初步設(shè)計(jì)階段，當(dāng)樣機(jī)制造好后，再用實(shí)測法較準(zhǔn)確地確定載荷，并對設(shè)計(jì)對象進(jìn)展較準(zhǔn)確地校核計(jì)算。對于受載不大，以傳送運(yùn)動(dòng)為主的機(jī)械，如印刷機(jī)、包裝機(jī)、儀器儀表等，也可用類比法最終確定載荷。動(dòng)力類比:選擇經(jīng)過實(shí)際證明設(shè)計(jì)較勝利的同一類型的機(jī)械作類比對象，調(diào)查該機(jī)械運(yùn)用動(dòng)力機(jī)的容量，如電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)；再根據(jù)設(shè)計(jì)者的閱歷或經(jīng)過簡單地推算，確定設(shè)計(jì)對象所需求的動(dòng)力，進(jìn)而確定機(jī)械及其零部件的載荷?！?-12〕例如要設(shè)計(jì)一臺(tái)割臺(tái)寬度為L1的自走式谷物結(jié)合收獲機(jī)?，F(xiàn)有一臺(tái)割臺(tái)寬度為L2的同類機(jī)械，它的動(dòng)力機(jī)是功率為P2(KW)的柴油機(jī)。兩臺(tái)機(jī)械的作業(yè)對象、任務(wù)速度、滾筒、清糧安裝及傳動(dòng)安裝的類型根本一樣，技術(shù)要求也根本一樣，就可推算出設(shè)計(jì)對象的功率為：式中：P=f(L)為自走式谷物結(jié)合收獲機(jī)功率與割臺(tái)寬度的函數(shù)關(guān)系，可以經(jīng)過對已有產(chǎn)品進(jìn)展調(diào)查研討，建立這個(gè)函數(shù)關(guān)系。尺度類比法.假設(shè)現(xiàn)有機(jī)械的載荷和尺寸為F1和l1，它們的函數(shù)關(guān)系為F=Φ〔l〕，運(yùn)用類似原理可建立(3-12)式：經(jīng)過(3-12)式就可用類比法確定設(shè)計(jì)對象的尺寸l2：例如設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸，其類比對象上軸所受轉(zhuǎn)矩為T2，直徑為d2；設(shè)計(jì)對象上軸的轉(zhuǎn)矩為T1，直徑為d1，兩軸的資料和任務(wù)條件一樣，那么可寫出：那么〔二〕計(jì)算法運(yùn)用計(jì)算法確定載荷的先決條件：計(jì)算所需的力學(xué)原理,閱歷公式或圖表是知的。函數(shù)關(guān)系F=Φ〔l〕可以在力學(xué)中尋覓。據(jù)資料力學(xué)，-各零件的質(zhì)量；式中：g-重力加速度。例如:要設(shè)計(jì)可移式起重機(jī)，用計(jì)算法確定起重機(jī)載荷的過程如下：1)確定起升載荷G起升載荷G是由兩部分組成：G=G1+G2G1-起重機(jī)的額定起重力，包括正常任務(wù)條件下，物料分量和可取下的取物安裝的分量〔如抓斗、電磁吸盤〕等。額定起分量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范。G2-隨物料一同升降的設(shè)備分量，如吊具、鋼絲繩等不可取下物的分量。2)起重機(jī)的整機(jī)重力W起重機(jī)的整機(jī)重力W包括：起重機(jī)全部零部件和附屬設(shè)備的重力。初步設(shè)計(jì)時(shí)整機(jī)重力W難以準(zhǔn)確確定，可以用類比法確定。設(shè)計(jì)圖紙出來后，整機(jī)重力W可準(zhǔn)確地計(jì)算出來。整機(jī)分量為：-各零件資料的密度；-各零件的體積；起重機(jī)在起動(dòng)或制動(dòng)等不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)形狀時(shí)，會(huì)引起慣性載荷或振動(dòng)載荷，這些載荷統(tǒng)稱為動(dòng)載荷，詳細(xì)有如下一些動(dòng)載荷：3)動(dòng)載荷◆由起升時(shí)慣性力引起的動(dòng)載荷：式中：G-起升載荷；K-起升動(dòng)力系數(shù)，由起重機(jī)類型及工況不同，可查資料決議?！粲膳矂?dòng)零部件慣性引起的動(dòng)載荷：式中：m-起重機(jī)挪動(dòng)件的總質(zhì)量；-挪動(dòng)件的加速度。-轉(zhuǎn)動(dòng)件的角加速度。式中：J-轉(zhuǎn)動(dòng)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；◆由轉(zhuǎn)動(dòng)零部件慣性力矩引起的動(dòng)載荷：4)其它載荷：風(fēng)載\雪載等.除上述載荷外，有些工況下還應(yīng)思索起重機(jī)行走時(shí)的坡度阻力、貨物的偏擺載荷以及側(cè)向力等。這些載荷在起重機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范中都有詳細(xì)的分析和計(jì)算方法。用計(jì)算法確定載荷時(shí)，必需仔細(xì)分析機(jī)械的作業(yè)特點(diǎn)、各種負(fù)載的情況及其影響要素，運(yùn)用靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法確定整機(jī)的任務(wù)載荷，然后根據(jù)傳送原理計(jì)算各零部件的載荷?！踩硨?shí)測法運(yùn)用實(shí)測法的條件：已制造出樣機(jī)或關(guān)鍵部件。如要確定遷延機(jī)變速箱各軸上的載荷，就應(yīng)在遷延機(jī)樣機(jī)制造出來后，在變速箱各軸上貼上應(yīng)變片。當(dāng)遷延機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸接受轉(zhuǎn)矩而發(fā)生扭曲變形，使得應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化，經(jīng)電阻應(yīng)變儀中的丈量電橋，把電阻值的變化轉(zhuǎn)化成電壓信號的變化，最后由記錄儀記錄出與載荷成比例變化的曲線，經(jīng)過標(biāo)定后就可測出轉(zhuǎn)矩的大小及變化情況。假設(shè)可以測出軸的轉(zhuǎn)速n，就可計(jì)算出各軸上的功率P。同樣，在設(shè)計(jì)谷物結(jié)合收獲機(jī)之前，將脫粒滾筒制造出來，進(jìn)展脫粒的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，就可以測出各種喂入量下，脫粒滾筒耗費(fèi)的功率。對于有一些機(jī)械產(chǎn)品，載荷復(fù)雜且難以確定，往往結(jié)合運(yùn)用上述三種方法來進(jìn)展實(shí)踐載荷確實(shí)定。

四、任務(wù)機(jī)械(執(zhí)行系統(tǒng))的任務(wù)制不同機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)任務(wù)的繼續(xù)情況不同，如抽水用的水泵是延續(xù)任務(wù)，車床的主軸箱是斷續(xù)任務(wù)，而龍門吊車的大車是短時(shí)任務(wù)，機(jī)械任務(wù)的繼續(xù)情況可以經(jīng)過任務(wù)制來反映。機(jī)械任務(wù)的繼續(xù)情況就是任務(wù)機(jī)械的任務(wù)制。任務(wù)制有不同的表示方式：①用“載荷-時(shí)間〞特性曲線表示M1M2M3起重機(jī)的載荷-時(shí)間特性曲線MtTt0t3t2t1M1M2M3起重機(jī)的載荷—時(shí)間特性曲線MtTt0t3t2t1圖中M1、M2、M3分別表示起動(dòng)加速、勻速任務(wù)、減速制動(dòng)時(shí)卷筒上的轉(zhuǎn)矩；t1、t2、t3分別表示一個(gè)周期里上述3個(gè)工況的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間；假設(shè)用tw表示一個(gè)周期里起重機(jī)的任務(wù)時(shí)間，tw=t1+t2+t3；t0表示一個(gè)周期里起重機(jī)不任務(wù)的時(shí)間；T表示起重機(jī)的一個(gè)任務(wù)周期，T=tw+t0。任務(wù)制反映載荷繼續(xù)情況?！?-15〕②用每年任務(wù)多少天，每天任務(wù)多少班，每班任務(wù)多少小時(shí),折舊期等表示.③用負(fù)荷繼續(xù)率FC表示任務(wù)制以為機(jī)械延續(xù)任務(wù)；以為機(jī)械斷續(xù)任務(wù)；表示機(jī)械短時(shí)任務(wù)。任務(wù)時(shí)間占總時(shí)間的百分比.2、動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性：應(yīng)與任務(wù)機(jī)的負(fù)載特性相匹配；§3-2動(dòng)力機(jī)種類、機(jī)械特性及其選擇機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)力機(jī)普通選用定型的動(dòng)力機(jī)產(chǎn)品，電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)，都可供設(shè)計(jì)者選擇。只需當(dāng)現(xiàn)有系列產(chǎn)品不適用需求時(shí)，才專門設(shè)計(jì)動(dòng)力機(jī)。設(shè)計(jì)動(dòng)力機(jī)是專門設(shè)計(jì)人員的任務(wù).各種定型的動(dòng)力機(jī)有不同的機(jī)械特性。動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性是指輸出轉(zhuǎn)矩M與輸出轉(zhuǎn)速n間的關(guān)系M=f(n)，動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性又叫輸出特性。了解動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性對動(dòng)力機(jī)的選擇很有用。選擇動(dòng)力機(jī)的類型時(shí)，應(yīng)思索如下一些要素：1、任務(wù)機(jī)的負(fù)載特性：包括載荷性質(zhì)、任務(wù)制以及對起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)及調(diào)速的要求；3、動(dòng)力機(jī)的容量：動(dòng)力機(jī)的容量以額定功率PN(KW)表示。要滿足機(jī)械系統(tǒng)的任務(wù)要求。(3-16)由(3-16)可得：(3-17)式中：MN—?jiǎng)恿C(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，N·m；nN—?jiǎng)恿C(jī)的額定轉(zhuǎn)速，r/min。動(dòng)力機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速間關(guān)系為：PN—?jiǎng)恿C(jī)的額定功率，KW；4、機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性：應(yīng)從能源供應(yīng)、運(yùn)用與維護(hù)費(fèi)用、動(dòng)力機(jī)購置費(fèi)用等方面分析經(jīng)濟(jì)性；5、作業(yè)環(huán)境：從機(jī)械產(chǎn)品是戶外運(yùn)用還是戶內(nèi)運(yùn)用、環(huán)境溫度、濕度、粉塵及通風(fēng)條件，有無防爆要求，機(jī)械產(chǎn)品是固定任務(wù)還是經(jīng)常挪動(dòng)，以及環(huán)保要求等方面思索。但是，選擇電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要前提是必需具備相應(yīng)的電源，對于在野外任務(wù)或者挪動(dòng)式的機(jī)械，由于沒有電源，不能選用電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力機(jī)。一、電動(dòng)機(jī)的種類、機(jī)械特性及其選擇電動(dòng)機(jī)是機(jī)械產(chǎn)品最經(jīng)常選用的動(dòng)力機(jī)，與其它動(dòng)力機(jī)相比較，它有下面一些優(yōu)點(diǎn)：①驅(qū)動(dòng)效率較高；②種類、型號較多；③與任務(wù)機(jī)銜接方便；④調(diào)速、起動(dòng)、制動(dòng)、反向控制性能好；⑤易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)間隔自動(dòng)控制；⑥不污染任務(wù)環(huán)境。首選電動(dòng)機(jī)的緣由〔一〕電動(dòng)機(jī)的種類及其機(jī)械特性※電動(dòng)機(jī)可以采用多種分類方法：◆按電源不同，電動(dòng)機(jī)分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)?！舭崔D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速能否一樣，交流電動(dòng)機(jī)可分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)?！舭磩?lì)磁方式不同，直流電動(dòng)機(jī)可分為：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)等方式?！妱?dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可分為固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性。固有機(jī)械特性：在額定電壓、額定頻率下用規(guī)定的方法接線，定子和轉(zhuǎn)子電路中不接入任何電阻和阻抗時(shí)測得的機(jī)械特性。人為機(jī)械特性：改動(dòng)電動(dòng)機(jī)的某些參數(shù)如改動(dòng)電壓或頻率，在定子或轉(zhuǎn)子電路中接入電阻或阻抗所測得的機(jī)械特性。1、三相異步交流電動(dòng)機(jī)的種類及其機(jī)械特性<1>三相異步交流電動(dòng)機(jī)的分類三相異步交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)用三相交流電，是運(yùn)用最廣泛的電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)種類較多，主要有下面一些類型：三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠型電動(dòng)機(jī)和繞線型電動(dòng)機(jī)。①按轉(zhuǎn)子構(gòu)造分類籠型電動(dòng)機(jī):構(gòu)造簡單、耐用、易維護(hù)、價(jià)錢低、載荷變化時(shí)轉(zhuǎn)速變化較小〔特性硬〕；但其起動(dòng)電流較大、起動(dòng)力矩較小、調(diào)速性能差〔范圍小、不穩(wěn)定〕、輕載時(shí)功率因數(shù)較低。〔起動(dòng)性能差、調(diào)速性能差〕對于沒有調(diào)速要求，起動(dòng)力矩不太大的機(jī)械，如水泵、機(jī)床、一些農(nóng)業(yè)機(jī)械等，廣泛選用籠型三相異步電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)是最常見的籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)按照定子的轉(zhuǎn)數(shù)可以分為：2級-同步轉(zhuǎn)速3000r/min；4級-同步轉(zhuǎn)速1500r/min；6級-同步轉(zhuǎn)速1000r/min；8級-同步轉(zhuǎn)速750r/min。有一種可以經(jīng)過改動(dòng)定子極數(shù)的變速籠型電動(dòng)機(jī)〔變極變速三相交流異步電動(dòng)機(jī)〕，可用于小功率的有級變速傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)兩速、三速或四速。但與Y系列籠型電動(dòng)機(jī)相比，體積較大，價(jià)錢較貴。繞線型電動(dòng)機(jī):起動(dòng)力矩較大、起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)較高,可實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)的調(diào)速，且調(diào)速控制簡單；但與籠型電動(dòng)機(jī)相比，構(gòu)造復(fù)雜、維護(hù)較費(fèi)事、價(jià)錢較貴。繞線型電動(dòng)機(jī)廣泛用于起動(dòng)次數(shù)較多，起動(dòng)時(shí)負(fù)載較大、或需求小范圍調(diào)速的機(jī)械。如起重機(jī)、提升機(jī)、軋鋼機(jī)等。YZR系列冶金及起重三相異步電動(dòng)機(jī)是最簡單的繞線型電動(dòng)機(jī)。闡明：功率因數(shù)—每種電機(jī)系統(tǒng)均耗費(fèi)兩大功率，分別是真正的有用功及電抗性的無用功。功率因數(shù)是有用功與總功率間的比率。功率因數(shù)越高，有用功與總功率間的比率便越高，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)那么更有效率。②按外殼構(gòu)外型式分類三相異步電動(dòng)機(jī)按外殼構(gòu)外型式可分為：開啟式、防護(hù)式、封鎖式和防爆式。開啟式電動(dòng)機(jī)：外殼無專門的防護(hù)構(gòu)造，水滴、灰塵等雜物易侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，但散熱性能較好，只能用于環(huán)境清潔、枯燥的室內(nèi)。端蓋有開口，從外部能看到內(nèi)部。防護(hù)式電動(dòng)機(jī)：上部有防護(hù)罩，可防止各種雜物從上部浸入電動(dòng)機(jī)，適用于較清潔的環(huán)境。封鎖式電動(dòng)機(jī)：電機(jī)端蓋完全密封，可防止各類雜物從恣意方向侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，適用于多塵、風(fēng)沙較多的環(huán)境。Y系列電動(dòng)機(jī)屬于全封鎖電動(dòng)機(jī)。防爆式電動(dòng)機(jī)：可防止雜物侵入，用于環(huán)境有可燃?xì)怏w容易引起爆炸危險(xiǎn)如礦井等特殊環(huán)境的場所里。主要用于煤礦、是有、天然氣、石油化工等。采用隔爆外殼把能夠產(chǎn)生火花、電弧、和危險(xiǎn)溫度的電氣部分與周圍爆炸性氣體隔開。③按安裝型式分類三相異步電動(dòng)機(jī)可分為臥式和立式；又可分為機(jī)體帶底腳、端蓋有凸緣，既有底腳又有凸緣等型式。此外，還有齒輪減速異步電動(dòng)機(jī)〔電動(dòng)機(jī)上帶齒輪減速器，輸出減速后的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，在減速器分類時(shí)又叫聯(lián)體式減速器。〕、電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)、異步整流子變速電動(dòng)機(jī)，后兩種電動(dòng)機(jī)可輸出在一定范圍里變化的轉(zhuǎn)速。<2>三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性A.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S設(shè)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速〔輸出轉(zhuǎn)速〕為n，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為n0，并且滿足轉(zhuǎn)差率的定義為：轉(zhuǎn)差率是三相異步電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)，不同運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率不一樣?？蛰d時(shí)：滿載時(shí)：載荷越大，轉(zhuǎn)差率S越大。三相異步電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)差率S隨載荷變化不大的特點(diǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組有兩種接法：三角形接法(△型)和星形接法(Y型)。B.三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌上的參數(shù)三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌上應(yīng)標(biāo)明的參數(shù)：額定功率PN、額定電壓UN、額定電流IN、額定頻率fN、額定轉(zhuǎn)速nN、相數(shù)(三相、單相)、繞組接法、外殼防護(hù)類型、絕緣等級等內(nèi)容。ABCXYZAZBYXC常用的Y系列小型三相異步電動(dòng)機(jī)，采用△型接法，額定電壓為220V；采用Y型接法，額定電壓為380V。C.三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性以轉(zhuǎn)矩M為橫坐標(biāo)、轉(zhuǎn)速n為縱坐標(biāo)，就可以得到三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線，它表示的是電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩M間的關(guān)系。三相異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓UN、額定頻率fN下任務(wù)，按規(guī)定接線法接入電網(wǎng)，不在定子或轉(zhuǎn)子電路中接入電阻或阻抗，獲得的機(jī)械特性叫固有機(jī)械特性?！糇鴺?biāo)原點(diǎn)O左端是回饋制動(dòng)形狀，即別的機(jī)械帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的形狀。轉(zhuǎn)矩M<0，轉(zhuǎn)速n>n0，轉(zhuǎn)差率S<0。曲線闡明：◆固有機(jī)械特性坐標(biāo)軸上點(diǎn)H，表示的是電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n0〔旋轉(zhuǎn)磁極的轉(zhuǎn)速〕，轉(zhuǎn)差率SH=0，輸出的轉(zhuǎn)矩MH=0。◆坐標(biāo)原點(diǎn)O右端是電動(dòng)機(jī)形狀，即電動(dòng)機(jī)帶開任務(wù)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的形狀。轉(zhuǎn)矩M>0，轉(zhuǎn)速n<n0，轉(zhuǎn)差率0﹤S≤1。轉(zhuǎn)矩M>0闡明電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的是驅(qū)動(dòng)力矩，M<0闡明電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的是阻力矩。B點(diǎn)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速nN，轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩MN，功率為額定功率PN，電流為額定電流IN，其轉(zhuǎn)差率為：A點(diǎn)在橫坐標(biāo)軸上，轉(zhuǎn)速nA=0,轉(zhuǎn)差率SA=1，轉(zhuǎn)矩Mst為起動(dòng)力矩?；\型三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流Ist較大，Ist=〔4～7〕IN，IN為額定電流。在額定點(diǎn)B運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性最好。下面只討論O點(diǎn)右端部分的固有機(jī)械特性曲線上4個(gè)特殊點(diǎn)和3個(gè)線段：4個(gè)點(diǎn)：①起動(dòng)點(diǎn)A②額定任務(wù)點(diǎn)BH點(diǎn)在縱坐標(biāo)軸上，轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n0，轉(zhuǎn)差率SH=0，轉(zhuǎn)矩M=0，為空轉(zhuǎn)形狀。③同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)HMm又叫電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)矩。假設(shè)軸上負(fù)載大于Mm，那么電機(jī)停轉(zhuǎn)，易燒壞。④最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)P在P點(diǎn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩Mm，轉(zhuǎn)速為nm。其轉(zhuǎn)差率為：負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML≤MN，電機(jī)特性曲線近似于直線，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不論帶何種負(fù)載都能穩(wěn)定任務(wù)。由于HB線斜率較小，使得籠型電動(dòng)機(jī)特性較硬，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化，轉(zhuǎn)速變化較小。3條線段：⑤線段HB電動(dòng)機(jī)應(yīng)在HB段運(yùn)轉(zhuǎn)。ML>MN，S≥Sm，機(jī)械特性為一曲線，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩減小，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至?xí)罗D(zhuǎn)。時(shí)間長時(shí)，由于電流過大，電動(dòng)時(shí)機(jī)燒壞?！半妱?dòng)機(jī)不能在PA段任務(wù)。〞MN≤ML≤MM。此時(shí)假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩M加大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，但是電動(dòng)機(jī)仍可正常任務(wù)。因此，籠型三相異步電動(dòng)機(jī)有一定的超載才干。過載時(shí)利用此段。⑥線段BP⑦線段PA由電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性可得其兩個(gè)重要參數(shù)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)λst和過載倍數(shù)λM。對于籠型電動(dòng)機(jī)，滿足Mst>ML條件，電動(dòng)機(jī)才干起動(dòng)。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)λst反映電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)才干，λst越大，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能越好，λst可以在電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品目錄中查出。與籠型電動(dòng)機(jī)相比，繞線型電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子電路中串接附加電阻，可增大起動(dòng)力矩Mst，故繞線型電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)才干較強(qiáng)。▲起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)λst：▲過載倍數(shù)λm:過載倍數(shù)λm反映了電動(dòng)機(jī)的過載才干。λm越大，電動(dòng)機(jī)的過載才干越強(qiáng)?；\型異步電動(dòng)機(jī)λm=1.6～2.2，繞線型電動(dòng)機(jī)λm=2.2～2.8，λm的數(shù)值可從電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄中查出。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題：異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)位于A點(diǎn)，轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率SA=1。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML=MN時(shí)，電動(dòng)機(jī)在B點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為nN，SB=0.03~0.05。從起動(dòng)到額定任務(wù)形狀，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速提高，轉(zhuǎn)差率迅速減小。電動(dòng)機(jī)位于A點(diǎn)時(shí)，起動(dòng)電流Ist很大，Ist=(4~7)IN。所以由A點(diǎn)到B點(diǎn)，電流也要迅速下降。對于小型電動(dòng)機(jī)，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，電動(dòng)機(jī)可在極短的時(shí)間里從起動(dòng)形狀(A點(diǎn))到達(dá)額定負(fù)載形狀(B點(diǎn))，即轉(zhuǎn)速可迅速添加，轉(zhuǎn)差率可迅速減小，起動(dòng)電流Ist也迅速減小到額定電流IN。這個(gè)過程對電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)上其它電器影響忽略不計(jì)，因此，小功率異步電動(dòng)機(jī)可直接起動(dòng)。大型電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，起動(dòng)電流Ist減小較慢，不僅對電動(dòng)機(jī)有影響，而且影響電網(wǎng)上其它電器，因此不能直接啟動(dòng)。為減小起動(dòng)電流Ist，可設(shè)法減小電動(dòng)機(jī)的端電壓，詳細(xì)措施有：③采用自耦變壓器降低電動(dòng)機(jī)端電壓可減小起動(dòng)電流Ist，但也使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mst減小。①將△型接法改為Y型接法；②在定子電路中串入起動(dòng)電阻；思索題：2、什么是周期性載荷、非周期性載荷及隨機(jī)載荷？舉例闡明怎樣表示簡諧載荷，怎樣用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示復(fù)雜的周期性載荷，工程上如何描畫非周期性載荷。5、什么是任務(wù)機(jī)械的任務(wù)制？如何表示任務(wù)制？任務(wù)制與載荷類型有什么不同。4、進(jìn)展機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，如何確定載荷？3、什么是任務(wù)譜、載荷譜？什么是編譜任務(wù)？6、為機(jī)械設(shè)備選擇動(dòng)力機(jī)時(shí)應(yīng)思索哪些要素。7、什么是電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性？分析三相異步交流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。闡明起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)λst與過載轉(zhuǎn)矩倍數(shù)λM的物理意義。闡明如何利用人為機(jī)械特性改善三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和進(jìn)展調(diào)速。D.三相異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性改動(dòng)電動(dòng)機(jī)某些參數(shù)測得的機(jī)械特性叫電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。當(dāng)固有機(jī)械特性不能滿足要求時(shí),可改動(dòng)電動(dòng)機(jī)的某些參數(shù)從而改動(dòng)其機(jī)械特性.1在轉(zhuǎn)子電路中接入電阻為RQ：RQ1>RQ2>RQ3>RQ4由圖可看出：◆同步轉(zhuǎn)速n0和最大轉(zhuǎn)矩Mm不變，隨轉(zhuǎn)子電路串入電阻RQ加大，轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性變軟；◆串入電阻RQ較小時(shí)，隨RQ加大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mst加大；但RQ加大到一定值后，Mst反而減??；◆當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML=MN時(shí)，隨串入電阻RQ的加大，額定轉(zhuǎn)速nN減小?？蛇\(yùn)用后面兩點(diǎn)，經(jīng)過在轉(zhuǎn)子電路中串入電阻RQ，提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mst，還可以小范圍調(diào)速。由特性曲線可看出：人為機(jī)械特性和固有機(jī)械特性的同步轉(zhuǎn)速n0相等，但人為機(jī)械特性的最大轉(zhuǎn)矩MM'、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mst'和最大轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)差率都比固有機(jī)械特性減小了，即電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟了。利用在定子電路串接電阻或阻抗的方法，可以實(shí)現(xiàn)減小籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的目的，但同時(shí)起動(dòng)力矩Mst也減小了。利用在轉(zhuǎn)子電路并聯(lián)電阻或電抗的方法，可以改善繞線型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能，減小起動(dòng)次數(shù)，使電動(dòng)機(jī)平滑加速，同時(shí)還能到達(dá)減小起動(dòng)電流的作用。由特性曲線可以看出：在轉(zhuǎn)子電路并聯(lián)電阻或電抗后，人為機(jī)械特性的起動(dòng)力矩Mst'比固有機(jī)械特性加大了，而且得到了近似恒轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)特性(由A'P'段近似為鉛垂線可看出)。A'P'(由于起動(dòng)力矩大,大電機(jī)一次啟動(dòng)不起來,要分多次起動(dòng))2、其它類型交流電動(dòng)機(jī)的種類及其機(jī)械特性接入220V單相交流電就可任務(wù)，與三相異步電動(dòng)機(jī)比較，功率較小。廣泛運(yùn)用在家用電器、小型機(jī)械、辦公機(jī)械、工農(nóng)業(yè)消費(fèi)工具、醫(yī)療器械、儀器儀表上。但效率和功率因數(shù)較低，過載和起動(dòng)才干差，容量較小，不超越0.6KW。(1)單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)力矩Mst=0，不能起動(dòng)。須借助于其他方法起動(dòng).常用的起動(dòng)方法有兩種：電容分相式和罩極式。這樣就有電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)。其中電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩較大，起動(dòng)電流較小，運(yùn)用廣泛。而罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)功率較小(幾十瓦以下)，常在小電扇、電唱機(jī)、錄音機(jī)中運(yùn)用。同步電動(dòng)機(jī)不能直接起動(dòng)，需求異步起動(dòng)。先使電動(dòng)機(jī)在異步轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，再給轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通入直流電，就變成了同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：◆可在功率因數(shù)cosФ=1的形狀下運(yùn)轉(zhuǎn)，不用從電網(wǎng)吸收無功功率；◆可經(jīng)過改動(dòng)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流大小的方法，調(diào)理無功功率的大小，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。◆同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定，不隨外載變化。不少延續(xù)任務(wù)，不需求變速的大型機(jī)械，如大功率的離心水泵、鼓風(fēng)機(jī)等常用同步電動(dòng)機(jī)作為原電動(dòng)機(jī)。交流電→定子電樞繞組→建立旋轉(zhuǎn)磁場直流電→轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組→建立旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)磁場牽引旋轉(zhuǎn)磁極同步轉(zhuǎn)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)既需求交流電又需求直流電，其任務(wù)過程如下：(2)同步電動(dòng)機(jī)(3)三相交流換向器電動(dòng)機(jī)有并勵(lì)和串勵(lì)兩種型式，是一種恒轉(zhuǎn)矩交流調(diào)速電動(dòng)機(jī).◆在調(diào)速范圍R<3的條件下，可實(shí)現(xiàn)無級變速；優(yōu)點(diǎn)：◆有調(diào)理功率因數(shù)的功能,能補(bǔ)償電網(wǎng)中的功率因數(shù)。缺陷：構(gòu)造復(fù)雜、造價(jià)較高，換向困難。同步電動(dòng)機(jī)的這些優(yōu)點(diǎn)只能在容量很大(超越1000KW)和低速(極對數(shù)超越20極)的條件下才干顯示出來。而且構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)較高，轉(zhuǎn)速不可調(diào)理。要求長期延續(xù)任務(wù)，并堅(jiān)持轉(zhuǎn)速不變的機(jī)械，如大功率離心式水泵和通風(fēng)機(jī)常用同步電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)。與普通籠型三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)相比,起動(dòng)電流較小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。用于紡織、造紙、制糖、橡膠等領(lǐng)域中有求在寬范圍內(nèi)均勻調(diào)速時(shí)的電力拖動(dòng)。在造紙、化纖、印刷、軋鋼、國防等部門廣泛運(yùn)用。(4)無換向器電動(dòng)機(jī)具有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)：具有與直流電動(dòng)機(jī)相類似的調(diào)速性能，在調(diào)速范圍R>3的條件下，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；又具有與交流電動(dòng)機(jī)相類似的構(gòu)造簡單、維修方便、能在惡劣條件下任務(wù)的性能。能輸出直線運(yùn)動(dòng)。廣泛運(yùn)用在有直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件的機(jī)械、自動(dòng)消費(fèi)線的機(jī)械手以及高速列車上。磁懸浮列車上運(yùn)用這種電動(dòng)機(jī)。(5)直線異步電動(dòng)機(jī)普通三相異步電動(dòng)機(jī)隨旋轉(zhuǎn)磁場極對數(shù)不同有4種型式：二極-同步轉(zhuǎn)速n0=3000r/min、四極-n0=1500r/min、六極-n0=1000r/min和八極-n0=750r/min。(6)變極變速三相交流異步電動(dòng)機(jī)變極變速三相交流異步電動(dòng)機(jī)可改動(dòng)旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)，從而有級地改動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速。有雙速、三速、四速三種類型。調(diào)速時(shí)特性較硬，經(jīng)濟(jì)性較好。對要求有級調(diào)速的機(jī)械，如起重機(jī)、低速電梯，機(jī)床可采用這種電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)有：額定功率PN、額定電壓UN、額定電流IN、額定轉(zhuǎn)速nN、勵(lì)磁電壓Uf、勵(lì)磁電流If和勵(lì)磁方式。3、直流電動(dòng)機(jī)的種類及其機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)需求直流電源，與交流電動(dòng)機(jī)比較，直流電動(dòng)機(jī)具有起動(dòng)力矩大、起動(dòng)電流小、調(diào)速范圍廣且平滑等優(yōu)點(diǎn)。缺陷：原理和構(gòu)造復(fù)雜、造價(jià)高、維護(hù)管理費(fèi)事等。通常直流電動(dòng)機(jī)的主磁極不用永久磁鐵，而是在勵(lì)磁繞組中通入直流電建立磁場。按照勵(lì)磁繞組與電樞繞組關(guān)系的不同，直流電動(dòng)機(jī)可分為4類：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)。勵(lì)磁方式：直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組的供電方式?！羲麆?lì)直流電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組接在獨(dú)立的電源上，與電樞繞組沒有關(guān)系。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式◆并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組與電動(dòng)機(jī)用同一個(gè)電源，勵(lì)磁繞組分別與電樞繞組并聯(lián)或串聯(lián)。并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式勵(lì)磁繞組與電動(dòng)機(jī)用同一個(gè)電源，有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，分別與電樞繞組串聯(lián)和并聯(lián)?！魪?fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性◆他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性：見P58圖3-10。a〕他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載機(jī)械特性較硬，其固有機(jī)械特性曲線是一條斜率較小的下傾直線。轉(zhuǎn)矩變化，轉(zhuǎn)速變化較小。n0為理想空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，nN、MN分別為額定轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)矩。b〕改動(dòng)電樞電壓的人為機(jī)械特性，電壓減小，在一樣負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)速下降。c〕在電樞繞組上串聯(lián)電阻后，人為機(jī)械特性就軟，一樣負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)速降低。d〕電動(dòng)機(jī)磁通越小，人為機(jī)械特性越軟?！舨?lì)直流電動(dòng)機(jī)與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)制機(jī)械特性相類同。◆串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，如圖3-11所示。固有機(jī)械特性，它是一條下傾的曲線，比他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)硬度小。線1是在勵(lì)磁繞組上并聯(lián)電阻的人為機(jī)械特性，一樣負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，比固有機(jī)械特性轉(zhuǎn)速上升。線3是在電樞繞組上串聯(lián)電阻的人為機(jī)械特性一樣負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，比固有機(jī)械特性轉(zhuǎn)速下降。線4是在電樞繞組上并聯(lián)電阻的人為機(jī)械特性，一樣負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，比固有機(jī)械特性轉(zhuǎn)速下降。隨著電壓的降低，在一樣負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，比固有機(jī)械特性轉(zhuǎn)速下降?！魪?fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，見P59圖3-12。線1為固有機(jī)械特性，為下降的曲線。線2為串聯(lián)電阻的人為機(jī)械特性，在一樣負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)速下降。線3為能耗制動(dòng)的機(jī)械特性。線4為發(fā)電制動(dòng)的機(jī)械特性。電動(dòng)機(jī)計(jì)算的步驟：〔二〕電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算電動(dòng)機(jī)選擇的內(nèi)容：類型、構(gòu)造、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、額定功率選擇。電動(dòng)機(jī)選擇要思索的主要要素：運(yùn)用要求和經(jīng)濟(jì)性。◆進(jìn)展發(fā)熱、過載才干和起動(dòng)才干的校核?！纛A(yù)選電動(dòng)機(jī)的功率；電動(dòng)機(jī)類型選擇的原那么：滿足運(yùn)用要求的前提下，交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)先于直流電動(dòng)機(jī)；籠型電動(dòng)機(jī)優(yōu)先于繞線型電動(dòng)機(jī)；公用電動(dòng)機(jī)優(yōu)先于通用電動(dòng)機(jī)。1、電動(dòng)機(jī)類型和構(gòu)外型式的選擇〔1〕電動(dòng)機(jī)的類型選擇可按下面詳細(xì)情況選擇電動(dòng)機(jī)類型：1)普通情況下，對起動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)速無特殊要求的機(jī)械，如機(jī)床、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等，應(yīng)盡量用Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。對于調(diào)速范圍較大(R>3~10)具有恒功率機(jī)械特性(P=C)的機(jī)械，盡能夠選擇帶機(jī)械變速安裝的交流異步電動(dòng)機(jī)，或選無換向器交流電動(dòng)機(jī)。當(dāng)這些交流電動(dòng)機(jī)不能滿足要求時(shí)，才選直流電動(dòng)機(jī)。2)對于具有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性(M=C)及轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比負(fù)載特性(M=f〔n2)〕的機(jī)械，應(yīng)選用機(jī)械特性較硬的交流電動(dòng)機(jī)。3)對需求調(diào)速，但對調(diào)速平滑性無特別要求的機(jī)械，可進(jìn)展有級調(diào)速。為方便地實(shí)現(xiàn)有級變速，應(yīng)選YD系列變極變速三相交流異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)特性較硬、經(jīng)濟(jì)性好，在起重機(jī)、低速電梯以及一些機(jī)床中就采用這種電動(dòng)機(jī)。4)無調(diào)速要求，但需求高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)飛輪力矩較大，具有沖擊載荷、起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)次數(shù)較多的機(jī)械，可選YH系列高轉(zhuǎn)差率三相交流異步電動(dòng)機(jī)。剪床、沖床、鍛壓機(jī)、冶金機(jī)械、緊縮機(jī)、小型起重運(yùn)輸機(jī)常選這種電動(dòng)機(jī)。以上講的是交流異步電動(dòng)機(jī)的選用。在滿足4〕要求的同時(shí)，還需求小范圍內(nèi)變速(R<3)的機(jī)械，如起重機(jī)、礦井提升機(jī)可選YR系列繞線型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。5)斷續(xù)任務(wù)制(負(fù)荷繼續(xù)率FC=15%~60%)，頻繁起動(dòng)、制動(dòng)、反向、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的機(jī)械，如起重機(jī)、冶金輔助設(shè)備可選用YZ系列、YZR系列繞線型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。以上引見的是交流電動(dòng)機(jī)的選用。6)功率較大，負(fù)載較平穩(wěn)，無調(diào)速要求，且長期運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，如大容量空壓機(jī)、大型離心泵、大型鼓風(fēng)機(jī)等可選用T、TD、TDG等系列三相交流同步電動(dòng)機(jī)。對于功率雖然不大，轉(zhuǎn)速較低，長期運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，如各種磨機(jī)、往復(fù)緊縮機(jī)、軋機(jī)等可選用TM、TK、TZ等系列三相交流低速同步電動(dòng)機(jī)。7)要求調(diào)速范圍較大，且調(diào)速平滑，需準(zhǔn)確進(jìn)展位置控制的中小功率機(jī)械，如數(shù)控機(jī)床、龍門刨床、可逆軋鋼機(jī)、造紙機(jī)可選直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)。除上面要求以外，還要求有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的機(jī)械，如電車、電氣機(jī)車、重型起重機(jī)宜選用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。交流異步電動(dòng)機(jī)可進(jìn)展可控硅調(diào)速，變頻調(diào)速，如能取代上述直流電動(dòng)機(jī)，可顯示出較多的優(yōu)越性。直流電動(dòng)機(jī)需求直流電源、價(jià)錢為同功率交流電動(dòng)機(jī)的2~3倍，在高轉(zhuǎn)速、高電壓、大容量等方面均不如交流異步電動(dòng)機(jī)。選用直流電動(dòng)機(jī)要慎重，要有充分的理由。9)有公用電動(dòng)機(jī)的機(jī)械，應(yīng)選用公用電動(dòng)機(jī)，不要選普通電動(dòng)機(jī)。如深井泵、潛水泵就有公用電動(dòng)機(jī)。公用電機(jī)在滿足運(yùn)用要求和經(jīng)濟(jì)性方面更好。8)任務(wù)環(huán)境有易爆氣體時(shí)或塵埃較多時(shí)，應(yīng)選用防爆、防塵電動(dòng)機(jī)。(2)電動(dòng)機(jī)構(gòu)外型式的選擇1)普通情況下應(yīng)選用臥式電動(dòng)機(jī)，有特殊要求如立式機(jī)床、反響罐的攪拌等才選立式電動(dòng)機(jī)。2)根據(jù)任務(wù)環(huán)境的不同，可選擇開啟式、防護(hù)式、封鎖式、隔爆式等外殼防護(hù)方式的電動(dòng)機(jī)。普通任務(wù)條件下應(yīng)選用有防護(hù)外殼的電動(dòng)機(jī)；戶外運(yùn)用，不得選用開啟式電動(dòng)機(jī)；在有塵埃和有水濺的環(huán)境中運(yùn)用，應(yīng)選封鎖式電動(dòng)機(jī)；有防爆要求時(shí)，應(yīng)選有隔爆外殼防護(hù)的電動(dòng)機(jī)；對濕熱地帶和船用電動(dòng)機(jī)還有特殊要求，如既要求防潮又要求散熱。3)普通情況下電動(dòng)機(jī)軸從一端伸出，也有從兩端伸出軸的電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)可用于驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)機(jī)械任務(wù)。一樣額定功率的電動(dòng)機(jī)，有多種額定轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速越高，旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)越少，電動(dòng)機(jī)體積小、質(zhì)量輕、價(jià)錢低、功率因數(shù)高；同時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，起動(dòng)和制動(dòng)反響快，能量耗費(fèi)小，因此選用額定轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性好。但當(dāng)執(zhí)行構(gòu)件速度較低時(shí)，選用額定轉(zhuǎn)速較高的電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，影響傳動(dòng)系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)性。2、電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速選擇兼顧動(dòng)力系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)性，綜合思索任務(wù)機(jī)械的任務(wù)制以及起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的頻繁程度以及任務(wù)機(jī)械對從起動(dòng)到正常任務(wù)過渡過程的要求，來選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)由單獨(dú)的直流發(fā)電機(jī)供電時(shí)，普通額定電壓為220V或110V，大于20KW的直流電動(dòng)機(jī)額定電壓可用600~780V。3、電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇家庭和辦公室普通只需220V的單相交流電，應(yīng)選額定電壓220V的單相異步電動(dòng)機(jī)。消費(fèi)車間電網(wǎng)為380V三相交流電。中小型異步電動(dòng)機(jī)有220/380V(△/Y接法)及380/660V(△/Y接法)兩種額定電壓，大型交流異步電動(dòng)機(jī)，可選用3000V以上的高壓電源?！哺邏簜鬏斞赝緭p失小〕4、電動(dòng)機(jī)任務(wù)制的選擇任務(wù)機(jī)械的任務(wù)制〔延續(xù)任務(wù)、斷續(xù)任務(wù)和短時(shí)任務(wù)〕可用負(fù)荷繼續(xù)率FC表示，電動(dòng)機(jī)也有任務(wù)制〔負(fù)載功率P和溫升T隨時(shí)間t的變化曲線〕。國家規(guī)范規(guī)定三相異步交流電動(dòng)機(jī)的任務(wù)制分為9類：S1S2S3S4S5S6S7S8S9連續(xù)工作制短時(shí)工作制斷續(xù)周期工作制包括起動(dòng)的斷續(xù)周期工作制包括電制動(dòng)的斷續(xù)周期工作制連續(xù)周期工作制包括電制動(dòng)連續(xù)周期工作制包括負(fù)載和轉(zhuǎn)矩相應(yīng)變化的連續(xù)周期工作制負(fù)載和轉(zhuǎn)速非周期變化的工作制其中最根本的：S1-延續(xù)任務(wù)制；S2-短時(shí)任務(wù)制；S3-斷續(xù)周期任務(wù)制〔S4，S5〕；S6-延續(xù)周期任務(wù)制〔S7，S8〕；S9-負(fù)載和轉(zhuǎn)速非周期變化的任務(wù)制。不同任務(wù)制對電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱影響不同，從而影響電動(dòng)機(jī)的承載才干。下面以S1、S2、S3為例加以闡明。教材圖3-13。①延續(xù)任務(wù)制(S1)：電動(dòng)機(jī)長期穩(wěn)定任務(wù)，功率P=C，電動(dòng)機(jī)的溫度到達(dá)穩(wěn)定任務(wù)TW，這種任務(wù)制的電動(dòng)機(jī)如Y系列電動(dòng)機(jī)只需一個(gè)額定功率。②短時(shí)任務(wù)制(S2)：電動(dòng)機(jī)任務(wù)時(shí)間tw較短，休憩時(shí)間t0較長。任務(wù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的溫度達(dá)不到穩(wěn)定任務(wù)溫度TW，休憩時(shí)電動(dòng)機(jī)的溫度降到了環(huán)境溫度T0。對短時(shí)任務(wù)制的電動(dòng)機(jī)，規(guī)范規(guī)定了延續(xù)任務(wù)時(shí)間為：15min、30min、60min和90min的功率：P15，P30，P60，P90，滿足P15>P30>P60>P90的關(guān)系。

電動(dòng)機(jī)要頻繁地起動(dòng)和制動(dòng)，用負(fù)荷繼續(xù)率表示斷續(xù)周期任務(wù)制下電動(dòng)機(jī)的任務(wù)情況：③斷續(xù)周期任務(wù)制(S3)：電動(dòng)機(jī)任務(wù)時(shí)間tw和休憩時(shí)間t0都較短，而且周期性變化。電動(dòng)機(jī)的溫度T在Tmax~Tmin間變化，Tmin>T0(環(huán)境溫度)，Tmax<TW(穩(wěn)定溫度)。規(guī)范負(fù)荷繼續(xù)率有4種：15%、25%、40%、60%，電動(dòng)機(jī)的功率為負(fù)荷繼續(xù)率的函數(shù)P=f(FC)。規(guī)范為同一型號的電動(dòng)機(jī)規(guī)定了4個(gè)功率：P15，P25，P40，P60，分別表示在相應(yīng)負(fù)荷繼續(xù)率下的額定功率，有P15>P25>P40>P60的關(guān)系。YZR、YZ系列電動(dòng)機(jī)屬于斷續(xù)周期任務(wù)制電動(dòng)機(jī)。經(jīng)過計(jì)算負(fù)荷繼續(xù)率FC判別電動(dòng)機(jī)的任務(wù)制：15%≤FC≤60%—斷續(xù)周期任務(wù)制(S3)FC<15%—短時(shí)任務(wù)期(S2)選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，最好選擇與任務(wù)機(jī)任務(wù)制一樣或相近任務(wù)制的電動(dòng)機(jī)。FC>60%—延續(xù)任務(wù)制(S1)5、電動(dòng)機(jī)功率選擇與計(jì)算選擇電動(dòng)機(jī)功率要思索的要素：電力拖動(dòng)系統(tǒng)有良好的經(jīng)濟(jì)性，又能平安可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)?！艄β蔬x擇得太大，“大馬拉小車〞，呵斥設(shè)備浪費(fèi)，運(yùn)轉(zhuǎn)效率低，對電能利用不經(jīng)濟(jì)。②電動(dòng)機(jī)的過載才干；電動(dòng)機(jī)功率選擇應(yīng)適宜：◆功率選擇得太小，“小馬拉大車〞，長期超負(fù)載荷運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)呵斥電動(dòng)機(jī)絕緣過早燒壞，甚至繞組燒壞。(1)決議電動(dòng)機(jī)功率的要素①電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱；③電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)才干?！綦妱?dòng)機(jī)的發(fā)熱電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有銅損、磁損和摩擦損失，這些能量損失會(huì)使電動(dòng)機(jī)溫度升高。在電動(dòng)機(jī)里耐熱性最差的是繞組的絕緣資料，因此，把絕緣資料所允許的最高溫度作為限制電動(dòng)機(jī)任務(wù)才干的代表參數(shù)。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱計(jì)算是選擇電動(dòng)機(jī)功率的主要要素。在選擇電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，除短時(shí)任務(wù)制的電動(dòng)機(jī)外，都應(yīng)進(jìn)展發(fā)熱計(jì)算。發(fā)熱計(jì)算的方法后面講。◆電動(dòng)機(jī)的過載才干：對瞬時(shí)的最大負(fù)載需求進(jìn)展過載才干的校驗(yàn)。交流電動(dòng)機(jī)的過載才干遭到臨界轉(zhuǎn)矩Mm的限制；直流電動(dòng)機(jī)受換向器電火花的限制。交流電動(dòng)機(jī)的過載才干以允許轉(zhuǎn)矩的過載倍數(shù)λm表示。允許轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)λm是交流電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要目的，可從手冊中查出。表示這一限制的代表參數(shù)就是額定功率，額定功率是按照任務(wù)環(huán)境40℃，繞組最高溫度在答應(yīng)范圍，一定條件下帶載運(yùn)轉(zhuǎn)的輸出功率。直流電動(dòng)機(jī)的過載才干以電流過載倍數(shù)λI表示:式中：Imax—換向器允許的最大電流，IN—額定電流。對拖動(dòng)載荷變化較大的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)進(jìn)展過載才干校核。對平穩(wěn)載荷，如皮帶運(yùn)輸機(jī)等不計(jì)算過載才干。校核公式為P61(3-19)、(3-20)和(3-21)式：直流電動(dòng)機(jī)〔3-19〕異步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)〔3-20〕〔3-21〕◆電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)才干以交流異步電動(dòng)機(jī)為例，從固有機(jī)械特性可知其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為Mst，此時(shí)起動(dòng)電流Ist=(4~7)IN。當(dāng)起動(dòng)的負(fù)載力矩ML>Mst時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能帶負(fù)載起動(dòng)；當(dāng)ML≤Mst時(shí)，雖然電動(dòng)機(jī)可以負(fù)載起動(dòng)，但由于起動(dòng)電流Ist過大，會(huì)影響電動(dòng)機(jī)或電網(wǎng)上其它電器任務(wù)。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)才干可以用起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)表示：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)可用手冊中查出，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載下起動(dòng)時(shí)，應(yīng)校核電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)才干，如起重機(jī)械。由三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性可看出：從A點(diǎn)沿固有機(jī)械特性，經(jīng)P點(diǎn)到B點(diǎn)的起動(dòng)過程，轉(zhuǎn)矩M是變化的，因此不能按這個(gè)過程中的某一個(gè)轉(zhuǎn)矩來校核電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)才干。應(yīng)按平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Msa校核起動(dòng)才干。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，機(jī)械特性M=f(n)不是線性變化的，平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Msa難以準(zhǔn)確計(jì)算。對于各種交流電動(dòng)機(jī)，可按P61(3-22)到(3-26)式估算平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Msa。直流電動(dòng)機(jī)〔3-22〕同步電動(dòng)機(jī)〔3-23〕〔3-24〕當(dāng)Mst≥Mpi時(shí)當(dāng)Mst≤Mpi時(shí)普通籠型電動(dòng)機(jī)〔3-25〕〔3-26a〕〔3-26〕冶金起重機(jī)械冶金起重用繞線型電動(dòng)機(jī)式中：Mpi—牽入轉(zhuǎn)矩；MN，25—FC=25%時(shí)的額定轉(zhuǎn)矩；當(dāng)定子繞組接通電源后，電機(jī)以異步電動(dòng)機(jī)原理啟動(dòng)，加速運(yùn)轉(zhuǎn)至同步轉(zhuǎn)速時(shí)，由轉(zhuǎn)子永磁磁場和定子磁場產(chǎn)生的同步電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子牽入同步，電機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)矩叫牽入轉(zhuǎn)矩。假設(shè)交流電動(dòng)機(jī)功率低于7.5KW時(shí)，允許直接接入電網(wǎng)，按P62(3-27)式校核起動(dòng)才干?！?-27〕式中：MN—電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；Mrs—起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)軸上的靜阻轉(zhuǎn)矩；kU—最小起動(dòng)電壓與額定電壓之比，普通取kU=0.85；kmin—電動(dòng)機(jī)最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比；ks—起動(dòng)加速因數(shù)，普通取ks=1.2～1.5；(2)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖1〕動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械系統(tǒng)可以表示為:動(dòng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)機(jī)M、ωJtot動(dòng)力機(jī)驅(qū)開任務(wù)機(jī)械時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)的方程為：聯(lián)軸器聯(lián)軸器M，ω——電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩和角速度；Jtot——整個(gè)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。式中：Md-電機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩；MZ-折算到動(dòng)力機(jī)輸出軸上的任務(wù)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩；Jtot-機(jī)械系統(tǒng)折算到動(dòng)力機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。-動(dòng)力機(jī)輸出軸沿力矩Md方向的角加速度；動(dòng)力機(jī)驅(qū)開任務(wù)機(jī)械時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)的方程為：Jtot由三部分組成：動(dòng)力機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm，機(jī)械系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動(dòng)件的折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，機(jī)械系統(tǒng)中挪動(dòng)構(gòu)件的折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。即：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算是按動(dòng)能不變原理進(jìn)展的。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算是按動(dòng)能不變原理進(jìn)展的。轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算：設(shè)第J個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)能為：折算后的動(dòng)能為：式中：Jmj—第j個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件折算到動(dòng)力機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg.m2；Jj—第j個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg.m2；ωj—第j個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的角速度，rad/s；ωm—?jiǎng)恿C(jī)輸出軸角速度，rad/s；imj=ωm/ωj，從動(dòng)力機(jī)輸出軸到第j個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的速比。據(jù)動(dòng)能不變實(shí)際，令上兩式相等解得：挪動(dòng)構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算：設(shè)第i個(gè)挪動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)能為：折算到動(dòng)力機(jī)輸出軸上的動(dòng)能為：由動(dòng)能不變定了解得：Vi—第i個(gè)挪動(dòng)構(gòu)件的速度，m/s。式中：Jmi—第i個(gè)挪動(dòng)構(gòu)件折算到動(dòng)力機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg.m2；mi—第i個(gè)挪動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量，kg；將Jmj和Jmi代入到可以得到Jtot③減速運(yùn)動(dòng)形狀：Md<Mz;由運(yùn)動(dòng)方程可看出機(jī)械系統(tǒng)可處于三種運(yùn)動(dòng)形狀：①穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)或靜止形狀：Md-Mz=0；②加速運(yùn)動(dòng)形狀：Md>Mz；>0<0=0電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖表示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩M、功率P和電流I隨時(shí)間t變化的情況。即M=f(t)、P=f(t)、I=f(t)關(guān)系。2〕電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖是進(jìn)展發(fā)熱計(jì)算、校核電動(dòng)機(jī)的過載才干和起動(dòng)才干的根據(jù)。電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖應(yīng)根據(jù)任務(wù)機(jī)的負(fù)載圖制造。以卷揚(yáng)機(jī)為例闡明電動(dòng)機(jī)負(fù)載圖的制造方法。ts-穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間；tb-制動(dòng)時(shí)間；t0-停車時(shí)間;tst-起動(dòng)時(shí)間；tW-任務(wù)時(shí)間;T-任務(wù)周期;MZ'-卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩卷筒上的轉(zhuǎn)矩；MZ-折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；n'-卷筒轉(zhuǎn)速；tW=tst+ts+tbT=tW+t0=tst+ts+tb+t0twtMMZM′ZTt0tbtstst卷揚(yáng)機(jī)筒上的轉(zhuǎn)矩MZ'隨時(shí)間變化情況：它具有恒轉(zhuǎn)矩的機(jī)械特性。由MZ'求出電動(dòng)機(jī)軸上MZ時(shí)，思索效率η和速比i。i、η-從電機(jī)到卷筒的速比和效率；n'Ttwt0tbtststttst起動(dòng)階段轉(zhuǎn)速n'按線性關(guān)系增長；ts穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段轉(zhuǎn)速不變；tb制動(dòng)階段轉(zhuǎn)速n'按線性關(guān)系減小，t0停車階段，轉(zhuǎn)速n'=0。卷揚(yáng)機(jī)卷筒轉(zhuǎn)速n