聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)剛度分析
以提升離心機系統(tǒng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度為目標(biāo),聯(lián)軸器的設(shè)計選型顯然期望其既能夠濾除伺服驅(qū)動系統(tǒng)自生及內(nèi)部的擾動扭矩一即選用剛性較低的聯(lián)軸器,又能夠有利于調(diào)整扭矩的傳遞一即選用剛性較高的聯(lián)軸器。因此,離心機系統(tǒng)對聯(lián)軸器的設(shè)計選型綜合聯(lián)軸器的扭矩傳導(dǎo)頻響特性、系統(tǒng)擾動扭矩組成與系統(tǒng)實際工況等因素。由此可得,典型離心機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中(聯(lián)軸器兩端分別連接拖動電機轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)負載,拖動電機產(chǎn)生的扭矩經(jīng)電機轉(zhuǎn)子一聯(lián)軸器一系統(tǒng)負載完成力傳遞過程),在忽略外界擾動扭矩71及高階扭轉(zhuǎn)阻尼的影響后,聯(lián)軸器兩端的輸出扭矩T與輸入扭矩7e+的關(guān)系表達如式⑷所示:由此聯(lián)軸器的扭矩傳導(dǎo)頻響特性可等效為一個二階濾波器,基于典型濾波器參數(shù)計算公式可計算出其對應(yīng)截止頻率F,(單位:Hz)如式(7)所示。聯(lián)軸器的扭矩傳導(dǎo)頻響范圍隨其扭轉(zhuǎn)剛度k的增大逐漸變寬,且成0.5次方正比關(guān)系;并受到聯(lián)軸器兩端轉(zhuǎn)動慣量的共同影響,且與之成近似0.5次方反比關(guān)系。
由于離心機系統(tǒng)中聯(lián)軸器在面向扭矩傳輸功能時的濾波器特性,可認為聯(lián)軸器的設(shè)計選型決定了伺服驅(qū)動系統(tǒng)的 高調(diào)速頻率?。ㄏ到y(tǒng)的動態(tài)性能越好,反之系統(tǒng)則具備好的穩(wěn)態(tài)性能),即決定了離心機系統(tǒng)的動穩(wěn)態(tài)性能一一當(dāng)調(diào)速扭矩頻率大于聯(lián)軸器扭矩傳導(dǎo)截止頻率Fr時,其對系統(tǒng)負載的影響將逐漸降低直至歸零。3系統(tǒng)仿真基于上述離心機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)與聯(lián)軸器動力傳遞過程公式,并結(jié)合離心機系統(tǒng)中常用的矢量控制交流同步電機方案,建立如所示的整合了聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的離心機伺服驅(qū)動系統(tǒng)Matlab/Simulink數(shù)學(xué)仿真模型,并利用聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)剛度對離心機系統(tǒng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性的影響開展仿真分析。