Mechanical Shaft

Реализуйте механический вал

Библиотека

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

  • Mechanical Shaft block

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:

Tl=K(ωmωl)dt+B(ωmωl),

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

Коэффициент 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

Комментарии

Жесткость должна быть достаточно высокой, чтобы избежать больших угловых отклонений, которые могли вызвать неточное совмещение в подшипниках и повреждении.

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.

Технические требования 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.

Введен в R2006a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте