机械原理课件：第十七章机械调速.ppt

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1、第十七章机械速度波动的调节§17－1机械速度波动调节的目的和方法§17－2飞轮的近似设计方法§17－3飞轮主要尺寸的确定浙江大学专用§17－1机械速度波动调节的目的和方法机械是在驱动力作用下克服阻力而运转的。根据功能原理，若机械在工作过程的任意时间间隔内，驱动力对机械所作的功与机械克服阻力所作的功完全相等，则机械的动能不变，其主轴将保持匀速运转。机械在某段工作时间内，若驱动力所作的功大于阻力所作的功，则出现盈功；若驱动力所作的功小于阻力所作的功，则出现亏功。盈功和亏功将引起机械动能的增加和减少，从而引起机械运转速度的波动。机械速度波动会使运动副中产生①附加

2、的动压力，②降低机械效率，③产生振动，④影响机械的质量和寿命。采取措施把速度波动控制在许可范围内，以减小其产生的不良影响，称为速度波动的调节。浙江大学专用§17－1机械速度波动调节的目的和方法机械是在驱动力作用下克服阻力而运转的。根据功能原理，若机械在工作过程的任意时间间隔内，驱动力对机械所作的功与机械克服阻力所作的功完全相等，则机械的动能不变，其主轴将保持匀速运转。机械在某段工作时间内，若驱动力所作的功大于阻力所作的功，则出现盈功；若驱动力所作的功小于阻力所作的功，则出现亏功。盈功和亏功将引起机械动能的增加和减少，从而引起机械运转速度的波动。机械速度波动

3、会使运动副中产生:①附加的动压力，②降低机械效率，③产生振动，④影响机械的质量和寿命。采取措施把速度波动控制在许可范围内，以减小其产生的不良影响，称为速度波动的调节。机械速度波动有周期性和非周性两类。浙江大学专用一、周期性的速度波动当机械动能的增减作周期性变化时，其主轴的角速度也作周期性的变化，如图17-1实线所示。在这种情况下，主轴角度ω在经过一个变化周期T之后又回到初始状态，这说明就整个周期而言，动能没有增减，驱动力所作的功与阻力所作的功是相等的；但是，在周期中的某段时间内，驱动力所作的功与阻力所作的功动却是不相等的，因而出现速度变化。这种有规律的、周

4、期性的变化称为周期性速度波动。其变化周期T，通常对应于主轴回转一转(如蒸汽机、冲床、单缸二冲程内燃机)或若干转(如单缸四冲程内燃机为曲轴转两转)。周期性速度波的调节方法是在机械中加上一个转动惯量J很大的回转体—飞轮。飞轮以角速度ω回转时的动能为E＝，盈功时飞轮动能增加，亏功时飞轮动能减少，由于飞轮的转动惯量J很大，显然，在动能变化量∆E相同的条件下，其角速度ω波动值将减小。也就是说，当动能的变化规律一定时，安装飞轮后可以使机械速度的波动变小。图17-1中的实线和虚线分别表示未安装飞轮时和安装飞轮后主轴的速度波动。浙江大学专用产生周期性波动的原因作用在机械上

5、的驱动力矩Md(φ)和阻力矩Mr(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：MdMrabcdea'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。MdφaMrφa浙江大学专用MdMrabcdea'φ力矩所作功及动能变化:↓↓MdMr盈功“＋”b-c↓↓MdMr盈功“＋”d-e↓↓Md

6、期性波动。Ad=Ar即：=0动能的变化曲线E(φ)、和速度曲线ω(φ)分别如图所示：φEωφ△E=0ωaωa’区间外力矩所作功主轴的ω动能E浙江大学专用对周期性速度波动，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。对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。二、非周期性速度波动如果驱动力或阻力突然发生变化，使驱动力所作的功总是大于或总是小于阻力所作的功则机械的速度将持续上升或持续下降，将导致机械因速度上升到过高而损坏或因速度持续下降甚至可能使运动停止。如汽轮发电机组在供气量不变而用电量突然减少或增加时就会出现上述情况。这种速度变化是

7、随机的、无规则的，称为非周期性速度波动。浙江大学专用发动机用油油箱供油油箱供油发动机用油离心式调速器的工作原理油箱供油进油减少转速降低开口增大回油增加浙江大学专用一、机械运转的平均速度和不均匀系数平均角速度：T额定转速已知主轴角速度：ω=ω(t)不容易求得，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。§17

8、－2飞轮的近似设计方法ωmaxωmin浙江大学专用如:ωmax－ω