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機械社區(qū)

標題: 小車功率問題的延伸（功率部分） [打印本頁]

作者: zerowing 時間: 2013-4-26 13:40
標題: 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)運行速度：160m/min                接觸形式：鋼隊鋼滾動
其他條件：未知

好了�,，F(xiàn)在開始分析,。

1,。小車的運動分析。
   首先,，這不是一道高中計算題,，我們不能把整個過程理想化單一化。小車的整個運動過程分三個部分,。
   1）啟動加速階段,。字面上的意思，就是驅(qū)動電機把質(zhì)量1.5t的小車啟動并加速到預定速度160m/min,。這個階段受力不是平衡態(tài),，即牽引力一定大于合阻力。
   2）勻速運動階段,。小車保持160m/min運動,。這個階段受力是平衡態(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,，停止運動。這個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
   整個運動過程中的能量變化：
   動能：0——〉1/2*（1500)*(160/60)^2 ——〉0
   導軌摩擦內(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=0+E摩擦+E空氣% h  P1 q; Z8 a% l% @3 c
   請注意：這里沒有計算機械效率,，E電機即是指計算機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是小車風阻面積（正截面
4 f# k- B% ^4 L: L2 s- ^- W                                        面積）； N0是電機啟動扭矩,；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是電機轉(zhuǎn)速,，i是減速比,，P0是電機啟動功率。4 W9 f5 N, w7 P" u( M; X
   2）勻速運動階段,。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是電機勻速狀態(tài)扭矩,；P1是電機勻速狀態(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),；電機此時不輸出，按停機處理，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算,，其計算功率必然偏小。

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結(jié)論。
      結(jié)論1：假定電機啟動功率恒定,，則整個加速過程為運加速運動,，即da=0（過程不再推導，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為該階段運行時間。
      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則可以計算出電機需要的最大功率,。然后通過機械效率反算可得最重結(jié)果。

   B,。能量計算法,。
         當然，能量計算的前提是你明了啟動功率大于正常運行功率,。
         根據(jù)能量守恒得：E電機=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
         對于整個運行過程,，電機的平均功率Pa=mv1^2/2*T1/T0。其中,，T1是勻速過程的時間,，T0是過程總時間。

以上,。其實這個過程的難點在于其復雜的受力計算,。大家有興趣的不妨推推看。
歡迎斧正。

P.S: 強調(diào)一點,。我給出的只是理論推導和最終計算公式,。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)果的那個數(shù)的話,，您大可不必費神閱讀了,。

作者: 老鷹 時間: 2013-4-26 18:49
沒有高手參與？

作者: 害怕伏櫪 時間: 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，選一個滾動摩擦系數(shù)計算,，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 時間: 2013-4-26 23:42
如果小車的牽引力等于滾動摩擦力~~是一個怎么樣的狀態(tài),？？,？,？

作者: yy1028 時間: 2013-4-26 23:42
是行走還是~處于力平衡不動？,？

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

作者: yy1028 時間: 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160M一分鐘，時間很短很短,，也就是加速度很大,，車輪打滑車子是達不到這個速度的，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160M一分鐘,，時間很短很短,，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,。那個都不打滑,，你這0到10km/h就打滑了？開什么國際玩笑。,？這個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 時間: 2013-4-27 13:46
隨便問一下,， k是翻轉(zhuǎn)力臂,？這個是指什么？

作者: wxfcd 時間: 2013-4-27 22:14
小車的牽引力始終不等于滾動摩擦力.....這個是肯定的.

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

作者: alas99 時間: 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)起重機設(shè)計規(guī)范這個打滑驗算不是必須的

作者: 520zjwtcabc 時間: 2013-4-30 12:24
有一點我覺得有點,。,。。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
這也用強調(diào)？

作者: 禮瓊 時間: 2013-6-7 14:15
前輩您好,，看到這個帖子太高興了,，因為最近二個月在幫一個老師倒騰一個運送小車，老師是本科前倆年學機械后研究生,、博士是學物流的,，所以機械只知道一些基本知識，我在選行走電機的時候,，一開始直接用滑動摩擦系數(shù)算（第一次選電機,，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(估計是我沒有表達清楚,，我只說我的計算思路,，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)摩擦的倆個帖子，有幾個問題向前輩請教下,。
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.是不是我理解錯了望前輩指出。
3：前輩在結(jié)論1：假定電機啟動功率恒定,，則整個加速過程為運加速運動,，即da=0；有點沒有轉(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;是不是我理解錯了，望前輩指去,。
4：結(jié)論2：假定電機啟動功率恒定,，則P0=i*n*(m*v1/t+N*k/r+(1/2)*c*p*v1^2)/(9550*r)。其中,，t為該階段運行時間,。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;
是不是我自己算錯了,，望指正
5：前輩在能量計算法中,，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,，望前輩指點下。
由于自己第一次選電機,，很多不懂,，問題太多了，望前輩見諒,，其中肯定還有些自己錯誤,，望見諒！
期待前輩的回答,，謝謝了,！

作者: 禮瓊 時間: 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，看到這個帖子太高興了,，因為最近二個月在幫一個老師倒騰一個運送小車,，老師是本科前倆年學機械后 ...

thank you very much!

作者: 一2三 時間: 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 時間: 2013-10-27 23:19
專業(yè),！到位！嚴謹,！

作者: 真情永存 時間: 2013-10-28 14:01
值得學習

作者: mythmine 時間: 2014-8-19 18:43
您好,，我也是第一次設(shè)計類似的結(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 時間: 2014-8-19 19:21
不好意思,，沒注意到 i 是減速比。,。,。

作者: 739046455 時間: 2014-12-2 14:24
學校了，謝謝

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

作者: 宇宙一星 時間: 2015-5-19 17:55
理論設(shè)計基礎(chǔ)必備,，分析全面,，向樓主學習！贊一個,！

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

作者: JOYO 時間: 2017-5-15 00:07
學習

作者: 791585799 時間: 2020-10-27 14:40
后學者請教一個問題,，這個翻轉(zhuǎn)力臂是否是傾覆力臂,？怎么求取這個數(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，估計不好查到,，這個詞匯對我來說,，有點超綱，之前沒用過這種方式計算,，拜謝大神,！

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