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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 小車功率問題的延伸（功率部分） [打印本頁]

作者: zerowing 時(shí)間: 2013-4-26 13:40
標(biāo)題: 小車功率問題的延伸（功率部分）
本帖最后由 zerowing 于 2013-4-27 14:08 編輯

一直想把這部分寫完,，無奈最近事兒一件接著一件,。呵呵，今天把它補(bǔ)上吧,。
摩擦部分鏈接：http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=322867（后面可能會涉及到摩擦問題,，根據(jù)需要請翻閱）
功率部分：
首先,，還原問題。
整體質(zhì)量：1500kg             勻速狀態(tài)運(yùn)行速度：160m/min                接觸形式：鋼隊(duì)鋼滾動
其他條件：未知

好了�,，F(xiàn)在開始分析,。

1。小車的運(yùn)動分析。
   首先,，這不是一道高中計(jì)算題,，我們不能把整個(gè)過程理想化單一化。小車的整個(gè)運(yùn)動過程分三個(gè)部分,。
   1）啟動加速階段,。字面上的意思，就是驅(qū)動電機(jī)把質(zhì)量1.5t的小車啟動并加速到預(yù)定速度160m/min,。這個(gè)階段受力不是平衡態(tài),，即牽引力一定大于合阻力。
   2）勻速運(yùn)動階段,。小車保持160m/min運(yùn)動,。這個(gè)階段受力是平衡態(tài)，牽引力等于合阻力,。
   3）減速停止階段,。小車從160m/min減速到0，停止運(yùn)動,。這個(gè)階段跟第一階段類似,，牽引力小于合阻力。

2,。小車的能量分析,。
   我們不去考慮上述三個(gè)階段小車的具體受力情況，只是單純來研究小車的能量問題,。
   小車的能量來源：電機(jī)
   整個(gè)運(yùn)動過程中的能量變化：
   動能：0——〉1/2*（1500)*(160/60)^2 ——〉0
   導(dǎo)軌摩擦內(nèi)能: 滾動摩擦力產(chǎn)生的內(nèi)能
   空氣阻力內(nèi)能：空氣阻力產(chǎn)生的內(nèi)能
      得到能量方程：E電機(jī)=0+E摩擦+E空氣% h  P1 q; Z8 a% l% @3 c
   請注意：這里沒有計(jì)算機(jī)械效率,，E電機(jī)即是指計(jì)算機(jī)械效率損失之后的需求值。' Q4 n* }6 N! ?: t
/ O6 n# j) d' f/ }" L, D( o& m
3,。小車的受力分析,。
   分三個(gè)階段考慮：
   1）啟動加速階段。F牽-f摩擦-f空氣=ma……(1),； vi=v‘+at……(2);  f空氣=(1/2)*c*p*s*vi^2……(3) ;  F牽=N0*r/i……(4)
                              f摩擦=N*k/r……(5); N0=P0*9550/n……(t0);
                              其中：vi為即時(shí)速度,；v'前一速度； c是空氣阻力系數(shù),；p是空氣密度,；s是小車風(fēng)阻面積（正截面
4 f# k- B% ^4 L: L2 s- ^- W                                        面積）； N0是電機(jī)啟動扭矩,；r是小車輪半徑,；N是地面支撐力=G=m*g; g是重力加速度
6 _. y" u$ A; f) e( |8 [, E                                        k是翻轉(zhuǎn)力臂；n是電機(jī)轉(zhuǎn)速,，i是減速比,，P0是電機(jī)啟動功率,。4 W9 f5 N, w7 P" u( M; X
   2）勻速運(yùn)動階段。F牽-f摩擦-f空氣=0……(6); v1=160m/min……(7);  f空氣=(1/2)*c*p*s*v1^2……(8) ;F牽=N1*r/i……(9)
                              f摩擦=N*k/r……(5) N1=P1*9550/n……（t1),；
                              其中：v1是勻速速度,； N1是電機(jī)勻速狀態(tài)扭矩；P1是電機(jī)勻速狀態(tài)功率,；. I# J( I) k6 a$ S' K
   3）減速停止階段,。F剎-f摩擦-f空氣=ma……(10); vi=v1-at……(11);  f空氣=(1/2)*c*p*s*vi^2……(3)；F剎為定值,，由剎車
                              系統(tǒng)確定,。……(12),；電機(jī)此時(shí)不輸出,，按停機(jī)處理，功率為0,；

   由以上過程分析可以看出,，小車的牽引力始終不等于滾動摩擦力。因此,，如果只是拿滾動摩擦力計(jì)算,，其計(jì)算功率必然偏小。

4,。小車的功率分析,。
   A。受力分析法,。
      聯(lián)立(1)-(t0)方程,，可分別得到以下兩個(gè)結(jié)論。
      結(jié)論1：假定電機(jī)啟動功率恒定,，則整個(gè)加速過程為運(yùn)加速運(yùn)動,，即da=0（過程不再推導(dǎo)，如發(fā)現(xiàn)有問題請?zhí)岢�,，我們探討,。�?font class="jammer">* P/ Q. N/ m' L6 q7 x: g4 `
      結(jié)論2：假定電機(jī)啟動功率恒定，則P0=i*n*(m*v1/t+N*k/r+(1/2)*c*p*v1^2)/(9550*r),。其中,，t為該階段運(yùn)行時(shí)間,。
      聯(lián)立(6)-(t1)方程,，可得到下面結(jié)果。
      P1=i*n*(N*k/r+(1/2)*c*p*v1^2)/(9550*r)8 o( A: w  H( _
         由此看出,，P0>P1,。根據(jù)t則可以計(jì)算出電機(jī)需要的最大功率,。然后通過機(jī)械效率反算可得最重結(jié)果。

   B,。能量計(jì)算法,。
         當(dāng)然，能量計(jì)算的前提是你明了啟動功率大于正常運(yùn)行功率,。
         根據(jù)能量守恒得：E電機(jī)=E動+ E摩擦+E空氣
         則有：P0=(1/2)*m*v1^2+N*k/r*((1/2)*(v1/t)*t^2)+((1/2)*c*p*v1^2)/2*((1/2）*(v1/t))/t
            即：P0=mv1^2/(2t)+N*k*v1^2/(2r)+c*p*s*v1^4/8) {0 j2 m: k1 u& M
         對于整個(gè)運(yùn)行過程,，電機(jī)的平均功率Pa=mv1^2/2*T1/T0。其中,，T1是勻速過程的時(shí)間,，T0是過程總時(shí)間。

以上,。其實(shí)這個(gè)過程的難點(diǎn)在于其復(fù)雜的受力計(jì)算,。大家有興趣的不妨推推看。
歡迎斧正,。

P.S: 強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),。我給出的只是理論推導(dǎo)和最終計(jì)算公式。不涉及任何最終數(shù)據(jù)結(jié)果,。如果您的目的只是來看最終結(jié)果的那個(gè)數(shù)的話,，您大可不必費(fèi)神閱讀了。

作者: 老鷹 時(shí)間: 2013-4-26 18:49
沒有高手參與,？

作者: 害怕伏櫪 時(shí)間: 2013-4-26 19:13
樓主說的很對,，“小車的牽引力始終不等于滾動摩擦力”。
用小車的重量,，選一個(gè)滾動摩擦系數(shù)計(jì)算,，對其它因素作效率和安全考慮，再給以足夠的倍率增加,，這是個(gè)簡單的方法,。只有對影響到功率的各種因素充分了解以后，使用簡單方法才應(yīng)該可以被接受,。

作者: yy1028 時(shí)間: 2013-4-26 23:42
如果小車的牽引力等于滾動摩擦力~~是一個(gè)怎么樣的狀態(tài),？？,？,？

作者: yy1028 時(shí)間: 2013-4-26 23:42
是行走還是~處于力平衡不動？,？

作者: yy1028 時(shí)間: 2013-4-26 23:59
這么多公式~~到最后也要給個(gè)結(jié)果呀�,。�,！
不然一堆理論和公式之后~一頭霧水,！

作者: yy1028 時(shí)間: 2013-4-27 00:12
P=FV
F--最大牽引力（靜摩擦力）如果速度從0到達(dá)160M一分鐘,，時(shí)間很短很短，也就是加速度很大,，車輪打滑車子是達(dá)不到這個(gè)速度的,，那是沒有用的。
V--最大速度
最后得到功率,，簡單快捷,。

作者: yearstone 時(shí)間: 2013-4-27 13:43

yy1028 發(fā)表于 2013-4-27 00:12 ) R& u4 Y5 h7 R$ B0 p. g# E- K8 V
P=FV & B% ~/ A8 }9 a% h' \, ?* z
F--最大牽引力（靜摩擦力）如果速度從0到達(dá)160M一分鐘，時(shí)間很短很短,，也就是加速度很大,，車輪打滑 ...

1.5t的汽車從0加速到100km/h有的只需要4秒。那個(gè)都不打滑,，你這0到10km/h就打滑了,？開什么國際玩笑。,？這個(gè)是一般汽車的加速度,，輪子的接觸一般是橡膠，不是鋼輪,；你見過鋼輪接觸,，0加速到100km/h有的只需要4秒的嗎？

作者: yearstone 時(shí)間: 2013-4-27 13:46
隨便問一下,， k是翻轉(zhuǎn)力臂,？這個(gè)是指什么？

作者: wxfcd 時(shí)間: 2013-4-27 22:14
小車的牽引力始終不等于滾動摩擦力.....這個(gè)是肯定的.

作者: 終結(jié)2013 時(shí)間: 2013-4-28 08:24
平時(shí)疏于考慮深入,，樓主寫的不錯(cuò),，適合我們這類初級的人看看

作者: alas99 時(shí)間: 2013-4-28 16:05
在啟動過程中還是可能出現(xiàn)打滑，但是根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范這個(gè)打滑驗(yàn)算不是必須的

作者: 520zjwtcabc 時(shí)間: 2013-4-30 12:24
有一點(diǎn)我覺得有點(diǎn),。,。。就是樓主既然考慮空氣阻力的話,，那么你考慮的小車動能為什么只是整體小車1/2 MV的平方,，而不考慮小車車輪自身轉(zhuǎn)動的動能，是不是要考慮小車輪的能量1/2Jw的平方,。如果不對之處,，請樓主不吝賜教啊

作者: ANu1111 時(shí)間: 2013-5-2 23:15
小車的牽引力始終不等于滾動摩擦力
這也用強(qiáng)調(diào)？

作者: 禮瓊 時(shí)間: 2013-6-7 14:15
前輩您好,，看到這個(gè)帖子太高興了,，因?yàn)樽罱䝼€(gè)月在幫一個(gè)老師倒騰一個(gè)運(yùn)送小車，老師是本科前倆年學(xué)機(jī)械后研究生,、博士是學(xué)物流的,，所以機(jī)械只知道一些基本知識,，我在選行走電機(jī)的時(shí)候,，一開始直接用滑動摩擦系數(shù)算（第一次選電機(jī),，什么都不知道）算出來發(fā)現(xiàn)力矩怎么這么大啊,！就感覺不對勁了,，去找別的老師問我的算法有問題沒有，說沒有(估計(jì)是我沒有表達(dá)清楚,，我只說我的計(jì)算思路,，具體過程沒有給老師看），后來自己才意識到是滾動摩擦,，查資料,、百度了解了滾動摩擦與滑動摩擦的區(qū)別。剛拜讀前輩有關(guān)摩擦的倆個(gè)帖子,，有幾個(gè)問題向前輩請教下,。
1：小車在從靜止啟動過程中，是滾動摩擦還是滑動摩擦,？看前輩帖子是按滾動摩擦來算的
2：前輩在算啟動加速過程中,，F(xiàn)牽=N0*r/i……(4) ，我算了下感覺應(yīng)該是F牽=N0*i/r.N1=N0*i(N1輪子的扭矩) F牽=N1/r.是不是我理解錯(cuò)了望前輩指出,。
3：前輩在結(jié)論1：假定電機(jī)啟動功率恒定,，則整個(gè)加速過程為運(yùn)加速運(yùn)動，即da=0,；有點(diǎn)沒有轉(zhuǎn)過來,，功率一定，F(xiàn)牽一定,，f摩擦定值,，但f空氣隨著速度v在變，所以我覺得da=0;是不是我理解錯(cuò)了,，望前輩指去,。
4：結(jié)論2：假定電機(jī)啟動功率恒定，則P0=i*n*(m*v1/t+N*k/r+(1/2)*c*p*v1^2)/(9550*r),。其中,，t為該階段運(yùn)行時(shí)間。我算了下P0=r*n*(m*v1/t+N*k/r+(1/2)*c*p*v1^2)/(9550*i) N0=N1/i (N1輪子上力矩) N1=r*(m*v1/t+N*k/r+(1/2)*c*p*v1^2)

0=N0*n/9550;
是不是我自己算錯(cuò)了,，望指正
5：前輩在能量計(jì)算法中,，N*k/r*((1/2)*(v1/t)*t^2))+((1/*p2)*c*v1^2)/2*((1/2）*(v1/t))/t
，這部分是不是摩擦力的功率,，看不太懂,，望前輩指點(diǎn)下,。
由于自己第一次選電機(jī)，很多不懂,，問題太多了,，望前輩見諒，其中肯定還有些自己錯(cuò)誤,，望見諒,！
期待前輩的回答，謝謝了,！

作者: 禮瓊 時(shí)間: 2013-6-7 15:09

禮瓊發(fā)表于 2013-6-7 14:15 ( Q) R+ v7 @: R/ Q5 G
前輩您好,，看到這個(gè)帖子太高興了，因?yàn)樽罱䝼€(gè)月在幫一個(gè)老師倒騰一個(gè)運(yùn)送小車,，老師是本科前倆年學(xué)機(jī)械后 ...

thank you very much!

作者: 一2三 時(shí)間: 2013-9-29 20:30
我要是不翻到第2頁的話我還在糾結(jié)為什么“F牽=N0*r/i……(4) ” ”P0=i*n*(m*v1/t+N*k/r+(1/2)*c*p*v1^2)/(9550*r) “
兩式i和r的位置應(yīng)該對調(diào)下吧

作者: tr596 時(shí)間: 2013-10-27 23:19
專業(yè),！到位！嚴(yán)謹(jǐn),！

作者: 真情永存 時(shí)間: 2013-10-28 14:01
值得學(xué)習(xí)

作者: mythmine 時(shí)間: 2014-8-19 18:43
您好,，我也是第一次設(shè)計(jì)類似的結(jié)構(gòu)，想請問一下公式 F牽=N0*r/i……(4)里面的 i 指的是什么,，謝謝

作者: mythmine 時(shí)間: 2014-8-19 19:21
不好意思,，沒注意到 i 是減速比。,。,。

作者: 739046455 時(shí)間: 2014-12-2 14:24
學(xué)校了，謝謝

作者: 降臺詩春 時(shí)間: 2015-4-27 09:39
普及基礎(chǔ)知識

作者: 宇宙一星 時(shí)間: 2015-5-19 17:55
理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ)必備,，分析全面,，向樓主學(xué)習(xí)！贊一個(gè),！

作者: 917210116 時(shí)間: 2015-5-23 17:52
平時(shí)疏于考慮深入,，樓主寫的不錯(cuò)，適合我們這類初級的人看看

作者: JOYO 時(shí)間: 2017-5-15 00:07
學(xué)習(xí)

作者: 791585799 時(shí)間: 2020-10-27 14:40
后學(xué)者請教一個(gè)問題,，這個(gè)翻轉(zhuǎn)力臂是否是傾覆力臂,？怎么求取這個(gè)數(shù)值呢？我先在網(wǎng)上找了下,，大多沒有明確說法,，我再看下手冊，估計(jì)不好查到,，這個(gè)詞匯對我來說,，有點(diǎn)超綱，之前沒用過這種方式計(jì)算，拜謝大神,！

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