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標(biāo)題: 電機(jī)連接飛輪，飛輪連接油泵，這中間如何計(jì)算？ [打印本頁(yè)]
作者: crz222    時(shí)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(jì)算？
如圖，我們的機(jī)器靠瞬時(shí)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(gè)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(jì)算卻都說(shuō)不清，這幾天也查了很多資料，各種計(jì)算方法，一個(gè)一個(gè)驗(yàn)證下來(lái)看似正確卻都不對(duì)。

希望哪位大俠能夠指點(diǎn)一下這個(gè)保壓的時(shí)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(dòng)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(guò)載。


另外還有一個(gè)問(wèn)題：動(dòng)能=轉(zhuǎn)動(dòng)慣量*角速度平方/2  單位為焦耳      見設(shè)計(jì)手冊(cè)P1-91（化學(xué)工業(yè)出版）
     1 焦耳=1 N.m       但是公式里轉(zhuǎn)動(dòng)慣量單位為KG.m^2，這里面有矛盾嗎？

見到另一個(gè)電子書上單位為KG.m
作者: 番茄唐龍    時(shí)間: 2015-10-10 11:45
樓主的意思是飛輪里面儲(chǔ)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(shí)電機(jī)同時(shí)助力飛輪，也有可能飛輪讓電機(jī)飛車，這個(gè)蠻有意思的，研究研究
作者: lanyuedao    時(shí)間: 2015-10-10 11:50
是否為“要保證泵轉(zhuǎn)速在斷電后10秒時(shí)的轉(zhuǎn)速大于一個(gè)規(guī)定值”，而這個(gè)規(guī)定值和飛輪有關(guān)
作者: 愛貓人士薛定諤    時(shí)間: 2015-10-10 11:55
不太懂，簡(jiǎn)單說(shuō)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(dòng)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(dòng)”，由于飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)具有轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，對(duì)于實(shí)際上是油泵充當(dāng)飛輪和電機(jī)的“制動(dòng)器”，用理論力學(xué)的動(dòng)力學(xué)方程就能寫出來(lái)，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(gè)壓力時(shí)候要滿足條件，把這個(gè)條件放回到方程里面去，看多少制動(dòng)時(shí)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(shí)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(dòng)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(jì)算案例  好像在冶金機(jī)械書里面經(jīng)常看到     以前的軋機(jī) 為了降低功率  都在 高速軸  裝個(gè)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(méi)有看到誰(shuí)裝了。
作者: 番茄唐龍    時(shí)間: 2015-10-10 12:57
按樓主的參數(shù)再加一個(gè)泵的容積效率0.9，理論上估算下來(lái)飛輪只能作用0.157S左右，實(shí)際電機(jī)可以短時(shí)超負(fù)荷運(yùn)行，所以電機(jī)從加壓至過(guò)載的時(shí)間應(yīng)該會(huì)有所延長(zhǎng)，我只是從能量守恒的角度來(lái)考慮的
作者: 無(wú)敵老大    時(shí)間: 2015-10-10 13:05
作者: 709079691    時(shí)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(dòng)能=轉(zhuǎn)動(dòng)慣量*角加速度）沒(méi)別的？

作者: 番茄唐龍    時(shí)間: 2015-10-10 14:07
剛看了下內(nèi)燃機(jī)的飛輪設(shè)計(jì)，據(jù)書上講解問(wèn)題遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)我想的簡(jiǎn)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(shí)間）沒(méi)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(jì)算的飛輪在1000rpm時(shí)的儲(chǔ)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(cuò)了不好意思
作者: 設(shè)計(jì)夢(mèng)想    時(shí)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(jiǎn)單說(shuō)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(dòng)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(guò)程中，除了保持要大于某個(gè)規(guī)定值外，只有摩擦在消耗能量，檢測(cè)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(chǔ)存的總能量了，而摩擦做功的時(shí)間要在10S以上吧
作者: 塵世天涯    時(shí)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(jì)，據(jù)書上講解問(wèn)題遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)我想的簡(jiǎn)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(gè)計(jì)算方法初看沒(méi)問(wèn)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(huì)迅速降低，由于轉(zhuǎn)速的降低，油泵壓力和流量也會(huì)相應(yīng)降低。因此等飛輪的動(dòng)能完全釋放的時(shí)候，壓力已經(jīng)降低為0.

所以只能近似計(jì)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(gè)飛輪的動(dòng)能差值，使用這個(gè)差值進(jìn)行計(jì)算

但是這個(gè)方法也只能近似計(jì)算，因?yàn)樵谡麄€(gè)過(guò)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(shuō)的比較混亂，期待高人繼續(xù)這個(gè)話題。



作者: wl7263920    時(shí)間: 2015-10-10 20:51
泵需要的扭矩確定了，，時(shí)間確定了，飛輪角速度確定了，求轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(shí)間確定了，飛輪角速度確定了，求轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)
作者: hc2003    時(shí)間: 2015-10-10 21:40
是否可以考慮： 儲(chǔ)能器，儲(chǔ)存10秒
換一種思路
作者: 劉嵩    時(shí)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(gè)東西像不像沖床？電機(jī)直接帶飛輪？電機(jī)啟動(dòng)扭矩夠嗎？
我覺(jué)得可以加個(gè)離合器，到10s斷開，
樓主這個(gè)，應(yīng)該從整個(gè)系統(tǒng)上分析，而不是單改一個(gè)飛輪。
作者: 祥云飛魚    時(shí)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): 77)

這個(gè)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(lái)算 會(huì)對(duì)電機(jī)的 造成傷害啊 。
作者: 去缸活塞泵    時(shí)間: 2015-10-11 00:45
你的計(jì)算公式我不懂，但是我知道飛輪的動(dòng)量和它的直徑成正比，不知道對(duì)你是否有幫助。
作者: zerowing    時(shí)間: 2015-10-11 23:36
大俠，問(wèn)幾個(gè)問(wèn)題。
1.是不是定量泵。
2.保壓壓力和無(wú)負(fù)載時(shí)壓力是多少？
作者: zerowing    時(shí)間: 2015-10-12 00:40
大概說(shuō)說(shuō)個(gè)人見解。以電機(jī)不過(guò)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(wú)負(fù)載狀態(tài)下所能保持的最大轉(zhuǎn)速。一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該等于你的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。有了這些再回過(guò)頭來(lái)判斷負(fù)載情況。
我們先不分析彈性儲(chǔ)能問(wèn)題和摩擦損耗問(wèn)題。假定系統(tǒng)是一個(gè)定量泵。也就是說(shuō)，如果保持流量不變，從空載帶滿負(fù)載，其實(shí)會(huì)是一個(gè)無(wú)限大功率問(wèn)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(shuō)，加負(fù)載后，一定存在一個(gè)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(duì)你現(xiàn)場(chǎng)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(gè)最終態(tài)，并以此推斷可能性。
所謂最終態(tài)，無(wú)非兩種.一，10秒轉(zhuǎn)速持續(xù)降低，10秒后要么在某一時(shí)刻整個(gè)系統(tǒng)在一個(gè)低轉(zhuǎn)速內(nèi)運(yùn)行，要么堵轉(zhuǎn)在某一時(shí)刻?；蛘?0內(nèi)某一刻整個(gè)系統(tǒng)就維持一個(gè)速度運(yùn)行。但維持某一個(gè)低轉(zhuǎn)速狀態(tài)，要具體參考電機(jī)的控制情況。這個(gè)就不展開了。考慮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(shí)刻堵轉(zhuǎn)。
10秒后穩(wěn)定或堵轉(zhuǎn)。這種情況時(shí)，需要保證兩點(diǎn)。一方面飛輪在10秒內(nèi)有足夠的動(dòng)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(guò)載。對(duì)于前者，通過(guò)考量計(jì)算恒壓下轉(zhuǎn)速變化，可以直接由飛輪參數(shù)計(jì)算出消耗能量和殘余慣性勢(shì)能，并以此得出電機(jī)輸出扭矩，計(jì)算電機(jī)功率情況。通過(guò)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(lái)說(shuō)，這是一個(gè)需要同時(shí)考慮電機(jī)功率控制曲線和飛輪殘余慣性勢(shì)能的問(wèn)題。
淺見，僅供參考
作者: andyany    時(shí)間: 2015-10-12 08:49
測(cè)量如下情況下的全過(guò)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(shí)間: 2015-10-12 08:56
zerowing 發(fā)表于 2015-10-12 00:40
大概說(shuō)說(shuō)個(gè)人見解。以電機(jī)不過(guò)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(wú)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(shì)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(lái)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(zhǎng)期10秒堵轉(zhuǎn)的電機(jī)價(jià)格多少，所以勸樓主還是用液壓蓄能器和液壓來(lái)控制比較好點(diǎn)。
作者: crz222    時(shí)間: 2015-10-12 09:08
zerowing 發(fā)表于 2015-10-12 00:40
大概說(shuō)說(shuō)個(gè)人見解。以電機(jī)不過(guò)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(wú)負(fù)載狀態(tài)下 ...

大俠分析得非常對(duì)，“一方面飛輪在10秒內(nèi)有足夠的動(dòng)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(guò)載。”這兩個(gè)問(wèn)題我想先把第一個(gè)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(duì)非對(duì)的，大俠是否可以指導(dǎo)一下，非常感謝。
作者: shidajin    時(shí)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(dòng)，那為何不由液壓系統(tǒng)自己來(lái)解決呢？不清楚保壓具體指什么？

個(gè)人感覺(jué)還是儲(chǔ)能比較靠譜。單純加大飛輪，有可能會(huì)帶來(lái)副作用，比如油路的不穩(wěn)定等。
作者: zerowing    時(shí)間: 2015-10-12 12:39
指導(dǎo)談不上，只說(shuō)說(shuō)個(gè)人思路。
不知道大俠具體的加載情況是如何的，但是有幾個(gè)值可以預(yù)先確定以下?？蛰d穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，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(gè)最小堵轉(zhuǎn)情況（10秒堵）（PS，這里插一句，22樓大俠說(shuō)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(gè)假設(shè)前提下，我們可以得到一個(gè)速度首末值，從n1到0。同時(shí)，也知道負(fù)載扭矩恒定為（P2-P1)*a。其中a 為泵參數(shù)，這個(gè)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(cè)該狀態(tài)下的軸扭矩。設(shè)這個(gè)值為N3。那么此時(shí)，你要選擇一個(gè)速度曲線進(jìn)行分析。一般來(lái)說(shuō)，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(duì)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。扣除恒功率電機(jī)10提供的能量值，就是你飛輪必須儲(chǔ)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(duì) 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(jì)算得到的最小儲(chǔ)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(duì)比電機(jī)轉(zhuǎn)速扭矩圖，判斷是否過(guò)載。

以上條件都滿足時(shí)，再通過(guò)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(gè)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(shí)間: 2015-10-12 13:37
考慮過(guò)用布帶傳動(dòng)嗎？飛輪和工作機(jī)構(gòu)之間用布帶傳動(dòng)，能夠打滑。圖示的這種軸傳動(dòng)硬連接很容易憋電機(jī)。
作者: itwotwo    時(shí)間: 2015-10-14 01:06
如果依靠飛輪動(dòng)能做功，則是一直減速，而且輸出功率越來(lái)越小。帶動(dòng)泵實(shí)際做功時(shí)，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(méi)算入泄漏耗費(fèi)的無(wú)用功率。
I的單位是KG·m^2
作者: 我為人民    時(shí)間: 2015-10-14 09:06
期待專家
作者: 只要一杯咖啡    時(shí)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(chǔ)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(shí)電機(jī)同時(shí)助力飛輪， ...

你好，還在線么
作者: 武當(dāng)問(wèn)道    時(shí)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(gè)電磁閥就行了，多少秒都能



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