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联轴器刚度对离心机转速稳定性的影响

时间:2022-03-25      阅读:185

  装备环境工程联轴器刚度对离心机转速稳定性的影响,通过建立包含联轴器扭转刚度及阻尼特征模块的离心机转速伺服控制系统仿真模型,分析联轴器扭转刚度对离心机系统转速稳定度的影响。结果选用扭转刚度较高的联轴器有助于提升离心机系统对抗外界扰动扭矩的能力,选用扭转刚度较低的联轴器能够降低系统驱动环节固有扰动扭矩造成的影响。结论对联轴器扭转刚度的选择应根据离心机扰动扭矩的具体组成决定。

联轴器

  离心机系统结构中,在驱动系统与主体旋转结构之间需要通过动力传递装置进行连接。除少数采用电机转子一离心机主轴整体设计的特殊系统之外,常规离心机一般采用联轴器作为动力传递器件。根据联轴器是否包含弹性组件及扭转刚度的不同,可分为弹性联轴器与刚性联轴器两类,而不同大小的扭转外界扰动扭矩;T为驱动系统内部扰动扭矩;/为系统常规离心机的伺服驱动系统一般采用转速环转动惯量。

  联轴器刚度对离心机转速稳定性的理论分析,用于对刚度直接影响着系统性能。

  转速稳定度是多数离心机设备的主要性能指标之一,不同类型的离心机设备对转速稳定度指标的要求不尽相同,如精密离心机将其作为核心参数,而例行"向其所示的伺服控制结构中引入联轴器模拟环节,基于达朗伯原理的一个典型联轴器动力传递过程可由如下动力方程进行表述(忽略轴承摩擦阻尼)7-8:量,且/+石;T,r2为驱动系统与被驱动系统的扭矩及阻扭矩,且TL-TrfTl;心,心为联轴器两端驱动系统与被驱动系统的转动角,且心或02(由转速传感器的安装位置决定),C.分别为联轴器的扭转刚度与第i阶扭转阻尼系数;s为微分算子。由此可得整合了联轴器结构的伺服驱动系统控制过程的数学表达式,如式(2)―(5)所示,其中A为系统转速测量误差:为阻尼补偿电流值为电枢电流指令;iqa为电枢实际电流;!为电枢电压指令;Ra为电枢电阻;La为电枢分析式(3)―(5)可知,离心机伺服驱动系统一方面将根据测速结果与转速指令的差值(!-!m)生成调整扭矩抗扰动扭矩;另一方面还会因转速测量误差A!m产生伺服驱动系统原理影响系统转速;此外拖动电机还不可避免地存在固有转矩脉动,并构成了驱动系统内部扰动扭矩K的主要成分。

  综上所述,以提升联轴器离心机系统转速稳定度为目标,联轴器的设计选型显然期望其既能够滤除伺服驱动系统自生及内部的扰动扭矩一即选用刚性较低的联轴器,又能够有利于调整扭矩的传递一即选用刚性较高的联轴器。因此,离心机系统对联轴器的设计选型综合联轴器的扭矩传导频响特性、系统扰动扭矩组成与系统实际工况等因素。由此可得,典型离心机系统结构中(联轴器两端分别连接拖动电机转子与系统负载,拖动电机产生的扭矩经电机转子一联轴器一系统负载完成力传递过程),在忽略外界扰动扭矩71及高阶扭转阻尼的影响后,联轴器两端的输出扭矩T与输入扭矩7e+的关系表达如式⑷所示:由此联轴器的扭矩传导频响特性可等效为一个二阶滤波器,基于典型滤波器参数计算公式可计算出其对应截止频率F,(单位:Hz)如式(7)所示。联轴器的扭矩传导频响范围随其扭转刚度k的增大逐渐变宽,且成0.5次方正比关系;并受到联轴器两端转动惯量的共同影响,且与之成近似0.5次方反比关系。

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