Реализуйте механический вал
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:
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 |
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.
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.
Жесткость вала (N.m). Значением по умолчанию является 17190.
Внутреннее затухание вала (N.m.s). Значением по умолчанию является 600.
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.
Блок имеет тот выход: Tl .
Tl выход является крутящим моментом, переданным от ведущего конца вала к загрузке.
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).
[1] Нортон, Роберт Л., проект машины, Prentice Hall, 1998.
[2] Nise, Норман С., разработка систем управления, издательство Аддисона-Уэсли, 1995.