机械运转速度波动调节(I)

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1、第7章机械运转速度波动调节§7－1机械运转速度波动调节的目的和方法§7－2飞轮的近似设计方法§7－3飞轮主要尺寸的确定一、研究内容及目的1.研究在外力作用下机械的真实运动规律，目的是为运动分析作准备。前述运动分析曾假定是常数，但实际上是变化的设计新的机械，或者分析现有机械的工作性能时，往往想知道机械运转的稳定性、构件的惯性力以及在运动副中产生的反力的大小、Vmaxamax的大小，因此要对机械进行运动分析。而前面所介绍的运动分析时，都假定运动件作匀速运动(ω＝const)。但在大多数情况下，ω≠const，而是力、力矩、机构位置、构件质量、转动

2、惯量等参数的函数：ω＝F(P、M、φ、m、J)。只有确定了的原动件运动ω的变化规律之后，才能进行运动分析和力分析，从而为设计新机械提供依据。这就是研究机器运转的目的。2.研究机械运转速度的波动及其调节方法，目的是使机械的转速在允许范围内波动，而保证正常工作。§7－1机械运转速度波动调节的目的和方法运动分析时，都假定原动件作匀速运动:ω＝const实际上是多个参数的函数：ω＝f(F、M、φ、m、J)力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量机械的运转过程三个阶段：启动、稳定运转、停车。稳定运转阶段的状况有：①匀速稳定运转：ω＝常数②周期变速稳定运转

3、：ω(t)=ω(t+Tp)③非周期变速稳定运转稳定运转启动tω停止ωmtω稳定运转启动停止启动ωmtω稳定运转停止匀速稳定运转时，速度不需要调节。后两种情况由于速度的波动，会产生以下不良后果：§7－1机械运转速度波动调节的目的和方法速度波动产生的不良后果：①在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作可靠性降低。②引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。③影响机械的工艺过程，使产品质量下降。④载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故。为了减小这些不良影响，就必须对速度波动范围进行调节。§7－1机械运转速度波动调节的目的和方法二、产生周期性波动的

4、原因作用在机械上的驱动力矩M,(φ)和阻力矩M"(φ)往往是原动机转角的周期性函数。分别绘出在一个运动循环内的变化曲线。动能增量：M'M"abcdea'φ在一个运动循环内，驱动力矩和阻力矩所作的功分别为：分析以上积分所代表的的物理含义根据能量守恒，外力所作功等于动能增量。M'φaM"φa§7－1机械运转速度波动调节的目的和方法MdMrabcdea'φ力矩所作功及动能变化:↓↓M'M"盈功“＋”b-c↓↓M'M"盈功“＋”d-e↓↓M'

5、";△E=0这说明经过一个运动循环之后，机械又回复到初始状态,其运转速度呈现周期性波动。即：φEωφωaωa’区间外力矩所作功主轴的ω动能E§7－1机械运转速度波动调节的目的和方法三、速度波动调节的方法1.对周期性速度波动，可在转动轴上安装一个质量较大的回转体（俗称飞轮）达到调速的目的。2.对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。离心式调速器的工作原理油箱供油发动机用油油箱供油发动机用油油箱供油发动机用油离心式调速器的工作原理§7－1机械运转速度波动调节的目的和方法一、机械运转的平均速度和不均匀系数平均角速度：T已知主轴角速度：ω=ω

6、(t)工程上常采用算术平均值：ωm＝(ωmax+ωmin)/2对应的转速：n＝60ωm/2πrpmωmax－ωmin表示了机器主轴速度波动范围的大小，称为绝对不均匀度。但在差值相同的情况下，对平均速度的影响是不一样的。ωφ对于周期性速度波动的机械，加装飞轮可以对速度波动的范围进行调节。下面介绍有关原理。§7－2飞轮的近似设计方法ωmaxωmin如:ωmax－ωmin＝π，ωm1＝10π，ωm2＝100π则：δ1＝(ωmax－ωmin)/ωm1=0.1δ2＝(ωmax－ωmin)/ωm2=0.01定义：δ＝(ωmax－ωmin)/ωm为机器运转

7、速度不均匀系数，它表示了机器速度波动的程度。ωmax＝ωm(1+δ/2)可知，当ωm一定时，δ愈小，则差值ωmax－ωmin也愈小，说明机器的运转愈平稳。ωmin＝ωm(1-δ/2)ω2max－ω2min＝2δω2m由ωm＝(ωmax+ωmin)/2以及上式可得：§7－2飞轮的近似设计方法对于不同的机器，因工作性质不同而取不同的值[δ]。设计时要求：δ≤[δ]造纸织布1/40～1/50纺纱机1/60`～1/100发电机1/100～1/300机械名称[δ]机械名称[δ]机械名称[δ]碎石机1/5～1/20汽车拖拉机1/20～1/60冲床、剪床1

8、/7～1/10切削机床1/30～1/40轧压机1/10～1/20水泵、风机1/30～1/50表7-1机械运转速度不均匀系数δ的取值范围二、飞轮设计的基本原理飞轮设计