Mechanical Shaft
Реализуйте механический вал
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:
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 = πD4 / 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).
Ссылки
[1] Нортон, Роберт Л., проект машины, Prentice Hall, 1998.
[2] Nise, Норман С., разработка систем управления, издательство Аддисона-Уэсли, 1995.