负载图和速度图解析

选择电动机的功率、速度等参数要依赖于生产机械的负载图和速度图（见图12-1）。负载图源于生产机械加到电动机轴上的随时间变化稳态负载转矩T_L=f（t）。负载图由生产机械的工艺特性计算得来。

电动机的转矩图描述的是电动机发出的转矩，这个转矩是负载转矩（静态转矩）和动态转矩的代数和，即T=T_L+T_dyn。速度图表示电动机转速（或工作机械的速度）与时间的关系ω=f（t）。

图12-1 负载图与速度图

实际的负载特性可能与绘出的负载图有些不同，这是因为各种机械的负载情况有所差异，也与操作者的经验有关。因此只能以典型的工作情况为例，做出具有代表性的负载图。

例题12.1绘出起重机械与电动机的负载图和速度图。提升的重物的质量为500kg，由开始提升重物到空钩下降构成一个工作周期。传动效率为0.9，钢绳转鼓直径0.6m（R_δ=0.3m），电动机额定转速为60rad/s（573.2r/min），提升线速度为1m/s，下降线速度为2m/s（弱磁工况）。机械部分和电动机（不含重物）的转动惯量为0.2kg·m²（已折算到电动机轴侧），吊钩运动时的摩擦转矩约为提升重物时转矩的1/10，提升高度为20m。

解：1.求出转鼓对电动机轴的减速比，电动机的额定转速对应提升线速度1m/s，则

2.提升重物时电动机轴上的负载转矩为

摩擦转矩的方向与运动方向相反，其值为

3.假设提升重物和下放重物时的加速度均为a₁·3=1.0m/s²，则

卸下重物的时间设为t₀=15s

4.负载质量折算到电动机轴上的等效转动惯量

提升重物时的总的转动惯量

5.加到电动机轴上的负载转矩

提升重物时 升速段(www.xing528.com)

匀速段

降速段

下放空钩时 升速段

匀速段

降速段

以上为例题12.1的计算过程，负载图和速度图如图12-2所示。

图12-2 例题12.1的负载图与速度图

如图12-3所示的是刨床的典型的负载图和速度图。刨床的行程分为工作行程和返回行程（退刀）。工作行程时，刨刀在加工切削工件；返回行程时，刨刀不切削工件，传动电动机处于空载状态，转速较高。

图12-3 刨床的典型的负载图和速度图

刨床的刀架开始起动到速度V₁，该段工作时间为t₁。电动机发出的转矩为T₁=T_max，这时的静态负载转矩T_2L对应于力F₁=μG_c，式中G_c是刀架质量；μ为刀架与导轨间的摩擦系数。这时的动态加速转矩为T₁-T_2L。在t₂时间段，刀架的速度V₁为常数，转矩T₂=T_2L。

在t₃时间段刨刀开始接触到工件，转矩对应于切削力F_Z与摩擦转矩之和，即F₃=μG_c+F_Z。接着工作台架开始提速到切削速度V_up，这时的加速转矩等于T₁-T₃，因为这时是带负载加速运行，所以加速度应当小于时间段t₁的加速度。

在t₅时间段转矩T₅=T₃，刨刀高速切削工件，速度高于t₃段。

在时间段t₆刀架处于制动运行，电动机的转矩T₆=-T_max，直至刀架速度降低到V₁。

在时间段t₇刀架保持匀速V₁运动，直至刀架与工件脱离，进入到时间段t₈。

在时间段t₈刀架继续以匀速V₁运动，转矩T₈=T₂。

在时间段t₉开始减速，直至速度为零，进入返回行程t₁₀。在返回行程刀架继续减速直至反方向最高速度V_dwn。在返回行程刀架受到的仅仅是摩擦力F₁₀=F₉=-F₁=-μG_c。

返回行程还包括匀速的t₁₁段和降速的t₁₂段。返回行程的终点速度为零，重新进入工作行程。