机械设计基础十五章-机械的调速和平衡课件.讲解学习.ppt

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1、机械设计基础十五章-机械的调速和平衡课件.1、周期性速度波动盈亏功呈周期性变化，速度波动也呈周期性变化。周期可以是一周（机床主轴、冲床等）、二周（四冲程内燃机）、数周（轧钢机）调节方法：采用飞轮。2、非周期性速度波动对于机械传动中盈亏功呈无规律变化，速度波动也是无规律的，当一段时间内总出现盈功，则速度越来越快，造成飞车，若总出现亏功，速度会越来越慢，甚至停车。调节方法：采用调速器，有机械式和电子式机械式调速器见图15-3。二、周期性速度波动的调节——飞轮设计1、机械运转的平均速度和速度不均匀系数1）、平均速度：ωm2）、名义转速由于实际的速度变化规律不易获得，工程上常用机械标牌上标出的

2、转速（称为名义转速或额定转速）代替平均速度：ωm3）、速度不均匀系数δ用来表示机械速度波动的程度部分机械的许用运转不均匀系数机器名称不均匀系数机器名称不均匀系数石料破碎机造纸机、织布机农业机械压缩机冲床、剪床、锻床纺纱机轧钢机内燃机金属切削机床直流发电机汽车、拖拉机交流发电机水泵、鼓风机汽轮发电机δ越小，运动越平稳。2、飞轮设计的近似方法简介1)基本要求：确定飞轮的转动惯量J，使机械的δ<[δ]2)基本原理a、同一运动系统中，其他构件的动能与飞轮相比，可忽略不计。b、飞轮角速度最大ωmax时，动能最大Emax，反之亦然。在一个周期内，动能的最大变化量（Emax-Emin）即为最大盈

3、亏功Wmax。飞轮转动惯量c、飞轮转动惯量JFn为转速（r/min）,则ωm=πn/30d、结论a）当Wmax和ωm一定时，JF与δ为等边双曲线关系，过分要求δ很小，势必造成JF很大，使飞轮质量很大，导致尺寸加大。b）当JF和ωm一定时，Wmax与δ成正比。c）当Wmax与δ一定时,JF和ωm成反比。所以应将飞轮装在系统的高速轴上，可减小飞轮的尺寸。3、飞轮尺寸的确定1)、圆环体：求出质量：求出质量m后，就可以确定飞轮的尺寸：m=πDmHBγ(Kg)γ：材料密度（Kg/m3）2、实心轮为防止过高的离心力对飞轮的破坏，应注意：铸铁飞轮：vmax<36m/s铸钢飞轮：vmax<50m/s例

4、在电动机驱动的剪床中,已知剪床主轴上的阻力矩变化曲线Mr-φ如图所示。电动机驱动，可认为驱动力矩Md为常数，电动机转速为1500r/min。求许用不均匀系数δ=0.05时，所需安装在电动机主轴上的飞轮转动惯量。解（1）求驱动力矩Md在一个运动周期中，驱动力矩Md和阻力矩Mr所作的功分别为根据稳定运转时，一个周期中功相等的原理求出驱动力矩为：（2）确定最大盈亏功Wmax图中标有正号的面积为盈功，标有负号的面积为亏功。Md-φ与Mr-φ所包围的各小块面积及其所代表的功分别为：最大盈亏功为：S2=1256.3(J)若用实心轮飞轮若用圆环体飞轮第二节回转件的平衡一、不平衡的产生假如回转件质量不

5、均匀，有一块质量m，偏离回转中心r，当回转件以ω做匀速转动时，离心力为：使轴弯曲，产生振动、噪音，甚至破坏机件。二、回转件平衡的目的和分类1、目的对于重要的高速回转件，如机床主轴、电机转子等都要进行平衡试验，调整其上所有质量产生的离心力的合力为零，达到新的平衡。2、分类1）回转件的平衡2）机械的平衡1．回转件的平衡绕固定轴线回转的构件称为回转件（转子）。回转件回转时，本身变形很小，可以忽略不计的称为刚性回转件，本身变形不可忽略的称为挠性回转件。回转件的平衡，就是将其质量的大小分布，重新调整，使惯性力形成一平衡力系。2．机械的平衡若机械中包含有作往复运动或作平面运动构件，则此机构不能采用

6、各个构件分别进行平衡的方法来解决，而必须就整个机构来研究，使其在机架上得到平衡，这类平衡称为机构在机架上的平衡。本章节只讨论最常见的刚性回转件的平衡问题。三、刚性回转件的平衡设计刚性回转件（转子）的平衡，按照回转件质量分布的情况不同可分为静平衡和动平衡两类1、静平衡设计质量分布在同一回转平面内当轴向尺寸很小，宽径比l/D≤1/5的回转件可以认为质量分布在同一回转平面内，如砂轮，飞轮、叶轮等。1）当回转件以ω等速转动时，回转件上各质量产生的离心力分别为：Fm1、Fm2、…Fmi，合力为：FmH，2）为使其平衡，在合力FmH方向上，半径rb处减去一质量mb,使：FmH=mbrbω2或在合力

7、FmH相反的方向上，半径rb’处，加上一质量mb’,使：FmH=mb’rb’ω2这样，可以使离心力的合力为0。达到新的平衡即：Fm=Fmi+Fmb=0也可写成：mrω2=miriω2+mbrbω2=0可得到静平衡条件：mr=miri+mbrb=0或：mgr=migri+mbgrb=0式中：mi、ri原有不平衡部分质量和向径mb、rb须加装的平衡质量和向径mgr=0表明回转体可以在停止任何位置。3、重径积、mgr，静平衡:mgr=04、平