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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 電機(jī)連接飛輪,，飛輪連接油泵,，這中間如何計算？ [打印本頁]
作者: crz222    時間: 2015-10-10 11:17
標(biāo)題: 電機(jī)連接飛輪,，飛輪連接油泵,，這中間如何計算,？
如圖，我們的機(jī)器靠瞬時壓力,，所以采用飛輪結(jié)構(gòu),，這樣可以減小電機(jī)功率。目前我們都是依靠經(jīng)驗(yàn)值選擇飛輪大小和電機(jī)功率的,，上次有個客戶看了機(jī)器提出希望我們的壓力能保持10秒,，這樣大家都蒙了，雖然都知道這和飛輪慣量和飛輪速度有關(guān),，但怎么計算卻都說不清,，這幾天也查了很多資料，各種計算方法,，一個一個驗(yàn)證下來看似正確卻都不對,。

希望哪位大俠能夠指點(diǎn)一下這個保壓的時間、飛輪的大小,、速度,、電機(jī)功率之間的關(guān)系。

參數(shù)如下：油泵流量55ml/r   壓強(qiáng)21MPa  電機(jī)轉(zhuǎn)速1000r/min  電機(jī)功率15KW  飛輪轉(zhuǎn)動慣量1.86KG.m^2   飛輪重量80KG

現(xiàn)在是強(qiáng)行加壓,，1秒不到,，電機(jī)過載。


另外還有一個問題：動能=轉(zhuǎn)動慣量*角速度平方/2  單位為焦耳      見設(shè)計手冊P1-91（化學(xué)工業(yè)出版）
     1 焦耳=1 N.m       但是公式里轉(zhuǎn)動慣量單位為KG.m^2,，這里面有矛盾嗎,？

見到另一個電子書上單位為KG.m
作者: 番茄唐龍    時間: 2015-10-10 11:45
樓主的意思是飛輪里面儲存的能量能在滿足工作壓力的情況下連續(xù)釋放10s，飛輪釋放能量時電機(jī)同時助力飛輪,，也有可能飛輪讓電機(jī)飛車,，這個蠻有意思的，研究研究
作者: lanyuedao    時間: 2015-10-10 11:50
是否為“要保證泵轉(zhuǎn)速在斷電后10秒時的轉(zhuǎn)速大于一個規(guī)定值”,，而這個規(guī)定值和飛輪有關(guān)
作者: 愛貓人士薛定諤    時間: 2015-10-10 11:55
不太懂,，簡單說下我的理解，樓主看看是否合適
非工作狀態(tài)下電機(jī)帶動油泵平穩(wěn)運(yùn)行,，當(dāng)負(fù)載突然升高,，出現(xiàn)強(qiáng)行“制動”,，由于飛輪轉(zhuǎn)動具有轉(zhuǎn)動動能，對于實(shí)際上是油泵充當(dāng)飛輪和電機(jī)的“制動器”,，用理論力學(xué)的動力學(xué)方程就能寫出來,，然后要看看油泵輸入和得到壓力的特性，速度/輸入扭矩-和壓力的基本關(guān)系,，就是當(dāng)你需要某一個壓力時候要滿足條件,，把這個條件放回到方程里面去，看多少制動時間內(nèi)是滿足條件的,，當(dāng)然還要考慮電機(jī),，實(shí)際上比較復(fù)雜。
作者: 祥云飛魚    時間: 2015-10-10 12:41
10秒還是  油路上想辦法  2-4秒 可行  
另外 我的思路是   GD^2（飛輪力矩）=傳動系統(tǒng)（電機(jī)巔峰巔峰是轉(zhuǎn)子力矩 ）減去油泵力矩  PS:飛輪力矩單位是 噸,。平方米
得到飛輪距 在去算半徑   
這種飛輪計算案例  好像在冶金機(jī)械書里面經(jīng)�,？吹�     以前的軋機(jī) 為了降低功率  都在 高速軸  裝個大飛輪 （一般就持續(xù)2-4秒） ，現(xiàn)在控制方法改進(jìn)了 都沒有看到誰裝了,。
作者: 番茄唐龍    時間: 2015-10-10 12:57
按樓主的參數(shù)再加一個泵的容積效率0.9,，理論上估算下來飛輪只能作用0.157S左右，實(shí)際電機(jī)可以短時超負(fù)荷運(yùn)行,，所以電機(jī)從加壓至過載的時間應(yīng)該會有所延長,，我只是從能量守恒的角度來考慮的
作者: 無敵老大    時間: 2015-10-10 13:05
作者: 709079691    時間: 2015-10-10 13:22
  飛輪釋放的量能持續(xù)，不要一下子釋放,；只要在10秒內(nèi)釋放的能力讓壓力能保持在規(guī)定內(nèi)就可以,。
   為什么我查的是（動能=轉(zhuǎn)動慣量*角加速度）沒別的？

作者: 番茄唐龍    時間: 2015-10-10 14:07
剛看了下內(nèi)燃機(jī)的飛輪設(shè)計,，據(jù)書上講解問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒我想的簡單,，我是這樣假設(shè)的（假設(shè)的前提是外界需要多少功率飛輪就能輸出多少功率，在飛輪能力一定的情況下減少作用時間）沒我泵輸出功率為流量和壓力的乘積=19.25KW,，容積效率算0.9的話泵要吸收的功率為21.4KW,，電機(jī)功率為15WK，實(shí)際輸入功率與理論輸入功率相差6.4KW,，根據(jù)飛輪參數(shù)計算的飛輪在1000rpm時的儲能為10058J ,，如果要功率平衡的話飛輪釋放的功率+電機(jī)輸出功率應(yīng)該≥21.4KW ，那飛輪里的10058J的能量要產(chǎn)生6.4KW的功率 就只能作用1.57s ,，剛剛算錯了不好意思
作者: 設(shè)計夢想    時間: 2015-10-10 14:47
愛貓人士薛定諤 發(fā)表于 2015-10-10 11:55
不太懂,，簡單說下我的理解，樓主看看是否合適
非工作狀態(tài)下電機(jī)帶動油泵平穩(wěn)運(yùn)行,，當(dāng)負(fù)載突然升高,，出現(xiàn)強(qiáng) ...

主要看摩擦吧，在釋放過程中,，除了保持要大于某個規(guī)定值外,，只有摩擦在消耗能量,，檢測出摩擦損耗功率,，規(guī)定值和摩擦做功的總和應(yīng)該就是飛輪中要儲存的總能量了,，而摩擦做功的時間要在10S以上吧
作者: 塵世天涯    時間: 2015-10-10 15:25
番茄唐龍 發(fā)表于 2015-10-10 14:07
剛看了下內(nèi)燃機(jī)的飛輪設(shè)計，據(jù)書上講解問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒我想的簡單,，我是這樣假設(shè)的（假設(shè)的前提是外界需要多少功 ...

唐龍兄,，

這個計算方法初看沒問題，但細(xì)想就發(fā)現(xiàn),，跟實(shí)際情況是相悖的

樓主提供的油泵的壓力和流量應(yīng)該是基于額定輸入轉(zhuǎn)速的情況,，但是由于電機(jī)是小馬拉大車，一旦加上負(fù)載,，轉(zhuǎn)速會迅速降低,，由于轉(zhuǎn)速的降低，油泵壓力和流量也會相應(yīng)降低,。因此等飛輪的動能完全釋放的時候,，壓力已經(jīng)降低為0.

所以只能近似計算，給油泵增加比例調(diào)壓閥,，保證輸出壓力的恒定,。閥的工作應(yīng)力應(yīng)高于保壓壓力，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速應(yīng)高于保壓壓力和保壓流量需要的轉(zhuǎn)速,。
根據(jù)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和保壓轉(zhuǎn)速,，就能得到一個飛輪的動能差值，使用這個差值進(jìn)行計算

但是這個方法也只能近似計算,，因?yàn)樵谡麄�過程中流量是在變化的,，而電機(jī)的輸入功率也是變化的（轉(zhuǎn)差率逐漸變大）

說的比較混亂，期待高人繼續(xù)這個話題,。



作者: wl7263920    時間: 2015-10-10 20:51
泵需要的扭矩確定了,，，時間確定了,，飛輪角速度確定了,，求轉(zhuǎn)動慣量套公式 J(ω-ω0)＝Tt，不應(yīng)該相差這么遠(yuǎn)吧,？也可以同上面的用能量守恒算啊,。
作者: wl7263920    時間: 2015-10-10 21:15
wl7263920 發(fā)表于 2015-10-10 20:51
泵需要的扭矩確定了，,，時間確定了,，飛輪角速度確定了，求轉(zhuǎn)動慣量套公式 J(ω-ω0)＝Tt,，不應(yīng)該相差這么遠(yuǎn) ...

泵在一定壓力上的扭矩是恒定的,，可以找選型手冊
作者: hc2003    時間: 2015-10-10 21:40
是否可以考慮： 儲能器,，儲存10秒
換一種思路
作者: 劉嵩    時間: 2015-10-10 21:58
保持壓力，能不能用伺服閥,？

補(bǔ)充內(nèi)容 (2015-10-11 16:13):
樓主這個東西像不像沖床,？電機(jī)直接帶飛輪？電機(jī)啟動扭矩夠嗎,？
我覺得可以加個離合器,，到10s斷開，
樓主這個,，應(yīng)該從整個系統(tǒng)上分析,，而不是單改一個飛輪。
作者: 祥云飛魚    時間: 2015-10-11 00:35
本帖最后由 祥云飛魚 于 2015-10-11 00:37 編輯
塵世天涯 發(fā)表于 2015-10-10 15:25
(, 下載次數(shù): 69)

這個確實(shí)是要考慮 轉(zhuǎn)差率差率 和電機(jī)負(fù)荷曲線,。 單純能量守恒來算 會對電機(jī)的 造成傷害啊 ,。
作者: 去缸活塞泵    時間: 2015-10-11 00:45
你的計算公式我不懂，但是我知道飛輪的動量和它的直徑成正比,，不知道對你是否有幫助,。
作者: zerowing    時間: 2015-10-11 23:36
大俠，問幾個問題,。
1.是不是定量泵,。
2.保壓壓力和無負(fù)載時壓力是多少？
作者: zerowing    時間: 2015-10-12 00:40
大概說說個人見解,。以電機(jī)不過載為前提,，首先判定飛輪的最大蓄能極限，也就是1/2*J*ｗ^2,。w是你無負(fù)載狀態(tài)下所能保持的最大轉(zhuǎn)速,。一般來說應(yīng)該等于你的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。有了這些再回過頭來判斷負(fù)載情況,。
我們先不分析彈性儲能問題和摩擦損耗問題,。假定系統(tǒng)是一個定量泵。也就是說,，如果保持流量不變,，從空載帶滿負(fù)載，其實(shí)會是一個無限大功率問題,。因此一定存在一定的轉(zhuǎn)速損失或者丟轉(zhuǎn),。如果是變量泵就是另一回事兒。
我們繼續(xù)討論定量泵情況,。也就是說,，加負(fù)載后，一定存在一個先轉(zhuǎn)速降低，壓力驟升的階段,，然后才可能有轉(zhuǎn)速回升或穩(wěn)定,，流量回升或穩(wěn)定的情況。針對你現(xiàn)場電機(jī)偏小的情況,，回升基本不可能了,。那么我們只研究一個最終態(tài)，并以此推斷可能性,。
所謂最終態(tài),，無非兩種.一,，10秒轉(zhuǎn)速持續(xù)降低,，10秒后要么在某一時刻整個系統(tǒng)在一個低轉(zhuǎn)速內(nèi)運(yùn)行，要么堵轉(zhuǎn)在某一時刻,�,；蛘�10內(nèi)某一刻整個系統(tǒng)就維持一個速度運(yùn)行。但維持某一個低轉(zhuǎn)速狀態(tài),，要具體參考電機(jī)的控制情況,。這個就不展開了�,？紤]到本題中既定的小馬拉大車事實(shí),，因此排除穩(wěn)態(tài)，只考慮10后某一時刻堵轉(zhuǎn),。
10秒后穩(wěn)定或堵轉(zhuǎn),。這種情況時，需要保證兩點(diǎn),。一方面飛輪在10秒內(nèi)有足夠的動能殘留,，另一方面，電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出扭矩組成的功率曲線必須滿足不過載,。對于前者,，通過考量計算恒壓下轉(zhuǎn)速變化，可以直接由飛輪參數(shù)計算出消耗能量和殘余慣性勢能,，并以此得出電機(jī)輸出扭矩,，計算電機(jī)功率情況。通過驗(yàn)證10秒內(nèi)所有情況,，判斷是否應(yīng)該增大飛輪或者換大功率電機(jī),。

總的來說，這是一個需要同時考慮電機(jī)功率控制曲線和飛輪殘余慣性勢能的問題,。
淺見,，僅供參考
作者: andyany    時間: 2015-10-12 08:49
測量如下情況下的全過程壓力流量曲線，然后再分析。
1 飛輪電機(jī)都不變,；
2 飛輪慣量加倍,，電機(jī)功率不變；
3 飛輪慣量不變,，電機(jī)功率加倍,；
4 飛輪慣量加倍，電機(jī)功率加倍,。
供參考,。
作者: 709079691    時間: 2015-10-12 08:56
zerowing 發(fā)表于 2015-10-12 00:40
大概說說個人見解。以電機(jī)不過載為前提,，首先判定飛輪的最大蓄能極限,，也就是1/2*J*ｗ^2。w是你無負(fù)載狀態(tài)下 ...

     定量泵的概念好像是額定轉(zhuǎn)速下輸出的流量是定值不可調(diào)吧,！如果這系統(tǒng)使用定量泵,，飛輪釋放最大勢能后，轉(zhuǎn)速降低,、流量減小,，能抵消液壓系統(tǒng)自己的壓降速度也很關(guān)鍵。
     樓主這結(jié)構(gòu)本來是用做沖擊的,，沖擊是講究一下子釋放,；現(xiàn)在需要保持10秒，做肯定能做到,；但不能想象長期10秒堵轉(zhuǎn)的電機(jī)價格多少,，所以勸樓主還是用液壓蓄能器和液壓來控制比較好點(diǎn)。
作者: crz222    時間: 2015-10-12 09:08
zerowing 發(fā)表于 2015-10-12 00:40
大概說說個人見解,。以電機(jī)不過載為前提,，首先判定飛輪的最大蓄能極限，也就是1/2*J*ｗ^2,。w是你無負(fù)載狀態(tài)下 ...

大俠分析得非常對,，“一方面飛輪在10秒內(nèi)有足夠的動能殘留，另一方面,，電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出扭矩組成的功率曲線必須滿足不過載,。”這兩個問題我想先把第一個解決掉,，可惜本人愚鈍,，找了很多資料，看了都是迷迷糊糊,，似對非對的,，大俠是否可以指導(dǎo)一下，非常感謝。
作者: shidajin    時間: 2015-10-12 11:41
wydabl 發(fā)表于 2015-10-12 11:02
如果保壓是指液壓系統(tǒng)中的油缸不動,，那為何不由液壓系統(tǒng)自己來解決呢,？不清楚保壓具體指什么？

個人感覺還是儲能比較靠譜,。單純加大飛輪,，有可能會帶來副作用，比如油路的不穩(wěn)定等,。
作者: zerowing    時間: 2015-10-12 12:39
指導(dǎo)談不上,，只說說個人思路。
不知道大俠具體的加載情況是如何的,，但是有幾個值可以預(yù)先確定以下,。空載穩(wěn)定狀態(tài)時,，電機(jī)的輸出扭矩N1,，轉(zhuǎn)速n1，泵壓P1,，流量q1。
加載后,，溢流保壓,，泵壓P2，流量f(q2),，轉(zhuǎn)速f(n2),，電機(jī)輸出扭矩f(N2)。
所有的f()都是函數(shù)相,，需要求解,。
假定一個最小堵轉(zhuǎn)情況（10秒堵）（PS，這里插一句,，22樓大俠說的堵轉(zhuǎn)10秒是不恰當(dāng)?shù)�,。我們的目�?biāo)是不堵轉(zhuǎn)，而不是維持堵轉(zhuǎn)狀態(tài),。堵轉(zhuǎn)和降速升矩是兩回事兒,。）。在這個假設(shè)前提下,，我們可以得到一個速度首末值,，從n1到0。同時,，也知道負(fù)載扭矩恒定為（P2-P1)*a,。其中a 為泵參數(shù)，這個值具體怎么算，要參考泵的類型,，內(nèi)泄情況,，流體參數(shù)等，也可以實(shí)測該狀態(tài)下的軸扭矩,。設(shè)這個值為N3,。那么此時，你要選擇一個速度曲線進(jìn)行分析,。一般來說,，我們分析最惡劣情況，那么速度曲線可以看作是最速降曲線,，也就是擺線,。根據(jù)首末值，確定擺線方程f(n2),。函數(shù)求導(dǎo),，得到角加速度函數(shù)df(n2). 對速度曲線和恒定負(fù)載扭矩的乘積作10秒積分（注意單位換算）。得到這10秒所需提供的最小能量值,�,？鄢愎β孰姍C(jī)10提供的能量值，就是你飛輪必須儲備的最小能量值,。當(dāng)然,，這里還需要再驗(yàn)證一步。
用角加速度函數(shù)同飛輪慣性矩乘積,，得到飛輪的輸出扭矩函數(shù) f(NL). 對 飛輪矩函數(shù)和轉(zhuǎn)速函數(shù)乘積作10秒積分（注意單位換算）,，得到飛輪輸出總能量，驗(yàn)證該值是否大于等于之前計算得到的最小儲備能量值,。如果該值小,，則表明飛輪尺寸不夠，增加I值再次校核,。大于,，則可能僅表示實(shí)際轉(zhuǎn)速曲線更平滑，曲率更大,。
再用負(fù)載扭矩減飛輪輸出扭矩得到電機(jī)端輸出扭矩函數(shù),。畫函數(shù)曲線圖對比電機(jī)轉(zhuǎn)速扭矩圖，判斷是否過載,。

以上條件都滿足時,，再通過其它參數(shù)比如轉(zhuǎn)差之類進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，即可得到所需的參數(shù),。

以上分析僅為個人觀點(diǎn),，不代表前人研究成果,。歡迎懂行大俠排磚，亦供樓主參考,。
作者: 去缸活塞泵    時間: 2015-10-12 13:37
考慮過用布帶傳動嗎,？飛輪和工作機(jī)構(gòu)之間用布帶傳動，能夠打滑,。圖示的這種軸傳動硬連接很容易憋電機(jī),。
作者: itwotwo    時間: 2015-10-14 01:06
如果依靠飛輪動能做功，則是一直減速,，而且輸出功率越來越小,。帶動泵實(shí)際做功時，扭矩保持不變才有穩(wěn)定壓力,，還要考慮到泄漏,，流量要大于泄漏臨界值，要求轉(zhuǎn)速>某值w0,，有P*10=E0-E10=1/2*I*[（-10a+w0）^2-w0^2], a為角加速度=Tq/I, 其中還沒算入泄漏耗費(fèi)的無用功率,。
I的單位是KG·m^2
作者: 我為人民    時間: 2015-10-14 09:06
期待專家
作者: 只要一杯咖啡    時間: 2016-9-14 14:40
番茄唐龍 發(fā)表于 2015-10-10 11:45
樓主的意思是飛輪里面儲存的能量能在滿足工作壓力的情況下連續(xù)釋放10s，飛輪釋放能量時電機(jī)同時助力飛輪,， ...

你好,，還在線么
作者: 武當(dāng)問道    時間: 2016-9-14 16:06
為什么要保持10S，這10S是什么狀態(tài),，如果可以的話,，換個電磁閥就行了，多少秒都能



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