Mechanical Shaft

Реализуйте механический вал

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электроприводы / Валы и Редукторы Скорости

Описание

Выходные параметры модели переданный крутящий момент через вал относительно различия в скорости между ведущей стороной и загруженной стороной вала.

Переданный крутящий момент _Tl дан следующим уравнением:

$T_{l} = K \int (ω_{m} - ω_{l}) d t + B (ω_{m} - ω_{l}),$

где K (N.m) является жесткостью вала, B (N.m.s) является внутренним затуханием, и _ωm и _ωl являются скоростями (rad/s) ведущей стороны и загруженной стороны, соответственно. Следующий рисунок показывает внутреннюю схематическую из модели. В этой модели скорости преобразованы от об/мин до rad/s.

Механическая схематичная модель вала

Жесткость задана как

K = T / θ,

то, где T является крутильным крутящим моментом, применилось к валу и θ получившееся угловое отклонение (рад).

Жесткость может также быть определена

K = GJ / l,

где G является модулем сдвига, J полярный момент инерции и l длина вала.

Для стали модуль сдвига G обычно равен приблизительно 80 Гпа, и полярным моментом инерции J вала с круговым разделом диаметра D дают

J = πD ⁴ / 32.

Механические валы имеют очень маленькие угловые отклонения, чтобы не переносить проблемы. Как пример, следующая таблица дает соответствующую жесткость для угловых отклонений 0,1 градусов в максимальном крутящем моменте относительно степени и скорости электрических двигателей, соединенных с ведущим концом вала. Максимальный крутящий момент здесь принят, чтобы быть в 1.5 раза больше, чем номинальный крутящий момент.

Жесткость вала K

P (HP)	N (об/мин)	T (N.m)	Tmax (N.m) (=1.5 T)	K (N.m)
5	1750	20	30	17190
200	1750	815	1223	700730
200	1200	1190	1785	1022730

Фактор затухания B представляет внутреннее трение. Этот фактор увеличивается с жесткостью вала. Как пример, следующая таблица дает некоторые значения B для жесткости предыдущей таблицы.

Вал внутреннее затухание B

K (N.m)	B (N.m.s)
17190	600
700730	24460
1022730	35700

Схематичный Simulink

Для соответствующих результатов симуляции внутреннее затухание должно быть достаточно высоким, чтобы избежать нежелательной переходной скорости и колебаний крутящего момента.

Модель дискретна. Хорошие результаты симуляции были получены с 10-µs временным шагом.

Параметры

Preset model: Это всплывающее меню позволяет вам выбирать предварительно установленные параметры модели. Когда вы выбираете предварительно установленную модель, другие параметры блоков становятся недоступными. Значением по умолчанию является No.
Stiffness: Жесткость вала (N.m). Значением по умолчанию является 17190.
Damping: Внутреннее затухание вала (N.m.s). Значением по умолчанию является 600.

Блокируйте вводы и выводы

Входные параметры

Блок имеет два входных параметров: Nm и Nl.

Первый вход, Nm, является скоростью (об/мин) ведущего конца вала.

Второй вход, Nl, является скоростью (об/мин) загрузки, соединенной со вторым концом вала.

Выходные параметры

Блок имеет тот выход: Tl .

Tl выход является крутящим моментом, переданным от ведущего конца вала к загрузке.

Спецификации модели

Библиотека содержит три предварительно установленных модели. Номинальные крутящие моменты этих механических моделей вала показывают в следующей таблице:

Задайте механические модели вала

	1-й	2-й	3-й
Номинальный крутящий момент (N.m)	20	815	1190

Предварительно установленные модели были спроектированы для того, чтобы представить 0,1 градуса углового отклонения в максимальном крутящем моменте (предполагаемый быть 1.5 раза номинальным крутящим моментом).

Примеры

shaft_example иллюстрирует механическую модель вала.

Ссылки

[1] Нортон, Роберт Л., проект машины, Prentice Hall, 1998.

[2] Nise, Норман С., разработка систем управления, издательство Аддисона-Уэсли, 1995.

Документация