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一、为了使问题清晰,我将真个机械传动过程分为动作执行机构和驱动电机两部分。

二、在这里我找到一个很好的切入点就是减速器(增速器)我想用传动比i来表示,从这个传动比i进入我们的话题。

无论如何总是从驱动电机到执行机构中间有个传动比i暂且忽略传动效率。

传动比i(减速箱)有三个作用:

1、转速匹配;2、转矩匹配;3、惯量匹配

(1)什么叫转速匹配

我们的电机有额定转速,我们总是希望她工作在额定转速下但我们的执行机构却有自己的运动速度这就需要减速器(增速器)i来完成速度的匹配满足执行机构的要求,通过各种齿轮齿条、涡轮蜗杆、链轮带轮等等实现这一过程(液压气动有自己的一套理论有机会会另开贴讨论)。

执行机构决定电机的额定转速,传动比i在其中调节。转速与传动比i成反比,假设电机转速n,经过传动比i后得到的转速为n/i

(2)什么叫转矩匹配

与转速匹配相似,运动需要力反映在电机上就是转矩,转矩有额定转矩,同样需要去匹配,需要的转矩要和电机的额定转矩相互匹配,这中间也需要传动比i只是转矩与传动比i成正比,假设电机转矩T,经过传动比i后得到的转矩为iT。

到这我们就会稍微有点思路,原来选电机就是选电机的额定转速和额定扭矩,中间的机械结构只是一些传递这两个参数的机构,我们要做的只是去找一个合适的两边都能接受的i。

问题好像得到解决了,那就太简单了,事实要比这复杂的多,下面就是其中一个。

(3)、什么叫惯量匹配

电机具有转动惯量J,这是电机一个很重要的参数,很多情况下我们发现根据公式转速,扭矩都吻合但我们选的电机依然会有问题这时候我们就需要关注一下这个转动惯量J了,

不同结构的转动惯量计算有不同的公式,我会在后面慢慢贴上(包括上面提到的转速、转矩)。这里主要说下是负载转动惯量在归算到电机轴上时是按传动比平方的倒数倍减小,1/i的平方倍。

1、在解决问题的时候可以先将复杂的问题简单化,然后再从中找出一两个切入点,应用现有的理论公式进行演绎推算得出结果,然后对比,讨论,探讨所选公尺的准确,可靠性,各个参数赋值的依据,列出其他干扰因素,排除次要条件,得出结论。

2、加入边界条件验证结论可靠性,这里我们暂时不去考虑什么普通三相异步电机,变频电机,伺服电机,直流电机等等的区别。

那么简单的说我们就是在凑那个i,让有限的电机型号应用在更广阔的空间,看似这样的话只要我们有不同的速比i那么只要一台电机就能完成所有工作了,这显然也是妄想,因为我们的电机还有一个更重要的参数额定功率,到此我们才开始提到。

功率这是一个比较抽象的概念,这里不便展开,我简单说这几点:

1、使动作执行机构运动要做功,不同的动作执行机构和同一动作执行机构的不同状态需要的功不同。


2、功遵循能量守恒。转速、转矩匹配比较容易理解,可能惯量匹配大家比较关心,以下是我个人在工作中学习、参考的一些资料列出供大家参考。

(1)一般选择伺服电动机时需考虑系统的转动惯量匹配问题,原因是;负载惯量对电动机的控制特性和快速移动的加/减速时间有很大的影响,数控设备中这会直接影响执行机构的响应速度,如数控机床中会直接影响其加工精度。

(2)为了保证系统的反应灵敏性和满足系统的稳定性要求,负载惯量JL 应限制在2.5~5 倍的电动机惯量JM 之内,我个人一般选2倍左右一点。

(3)以下是一点计算公式,大家参考慢慢体会应用,也可以自己查阅相关书籍手册都有介绍,大家想学要自己动手查查才会体会深刻,我全贴出来意义不大。


作者语:我想再多说一点,希望能给那些想学液压和初学液压的朋友一点个人经验,液压看似简单,实则比机械结构设计要繁琐,但是只要正真入门了,有了广度和深度,实际操作起来又会比较简单,应为液压中很多泵,阀,马达包括液压附件都已定型模块化。


当然你要非和我谈伺服,那我只能说那是另外一个层次的人干的事情,对我们平常的工程人员来说多看书,样本是基础,然后关键是现场的实践,没有这一步现场实践,不自己动手调,亲自上手摸,理论的东西永远飘在天上,到头来自我感觉良好,真要你动起手来又无从下手,连个简单阀都选不出来,液压现场实践占60%,有实践机会一定不能放过,对于那些出于爱好又没有任何实践经验的社友我只能说这就像一个不会游泳的人在看奥运会游泳比赛,什么比赛规则细则,自由泳,蛙泳,蝶泳,仰泳你都清楚,但把你推下水呢,所以大家还是要谨慎。


今天我想从一个全新的切入点,液压传动,谈论一下电机的选定。

首先我想和大家明确一个概念,为什么叫“液压传动”,记得几年前在和一位老工控专家现场调试液压站时,他对我讲,电器,液压说到底都只是为了服务于机械的,机械才是根本,有了机械对动作的需求,才有电器,液压去配合完成,电器,液压只是整个过程中的一个部分。(我想他这里的机械也是一个宽泛的概念)

这样的话似乎问题回到了我在(个人经验(一))中的第一条假设——我们将真个机械传动过程分为动作执行机构和驱动电机两部分,而液压传动和我们之前的齿轮齿条,链轮链条,带轮等等所起的作用一样都只是从电机到动作执行机构的一个媒介,这就是我们为什么称其为“液压传动”就是因为它和其他传动方式一样,只是众多传动方式中的一种。

事实也是这样在一些谨慎的地方人们常常会用“液压传动”而非液压等一些模糊的概念,只是这个概念一般常被我们忽略。当然液压的应用场合非常广泛,润滑冷却,大型设备的动、静压导轨,重载高速的动、静压轴承,小到工程机械上的一个闭式系统大到轧钢线上的一套伺服系统。无论大小,复杂都应归结于“液压传动”

机械传动中有转速,扭矩,惯量,i等。液压传动中我们暂时只考虑两个因素:1,压力,2,流量。后面我提到的一些关于流体的概念如果一些没有任何关于这反面知识的社友理解不了的话可以随便找一本介绍液压与气动的书查看前面几页都会问题不大了。

关于压力和流量有两个概念我想大家必须要理解透彻,可以说这两个概念贯穿于液压传动,这两个概念你理解越深越透彻,那么你对液压传动的应用就会越熟练,越老道,这两个概念你理解几层功力就会提高几层。

这两个概念是:1、压力取决于负载;2、速度取决于流量。

这两个概念我相信搞液压的都应该深有体会,这两句话在学校老师也应该早就跟我们灌输过了。这里也许有人要问这根我们选电机有什么关系,那么我先把我的结论写在这:


1、液压传动中我们不是首先来选电机的,我们往往首先选的是电机后面的泵,和上面的概念一样这是一个谁决定谁的问题,大家好好体会,1,和2,这是两个很好的话题本来计划详谈今天铺开的太多不能详谈了。


2、一旦我们给系统选定了合适的泵,应为在液压泵的规格表中,会给出泵的额定压力,额定转速,额定排量(少数会给流量)当然对我们今天来说最关键的是,一般它还会给出额定工况下的驱动功率,大家想想这时候对于一台电机所有的参数似乎都有了。

这是我这一系列里第二次提到功率,这里我只想说功率是个美妙的参数,运算中用好了会有意外的效果。


3、当然很多情况下我们所选的泵不是在额定工况下工作(同一台泵与电机相比泵的工作范围要广的多)就需要我们按泵的实际使用情况计算功率了。

转自知乎

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