机械设计基础(第五版)讲义82859.ppt

第7章 机械运转速度波动的调节 一、调节的目的和方法 二、飞轮设计的近似方法 第8章 回转件的平衡 一、回转件平衡的目的 二、回转件的平衡计算 三、回转件的平衡试验 机械的调速与平衡 机械的运转过程 稳定运转阶段的状况有： ①匀速稳定运转：ω＝常数 稳定运转 ②周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+Tp) 启动 三个阶段：启动、稳定运转、停车。 ③非周期变速稳定运转 t ω 停止 ωm t ω 稳定运转 启动 停止 启动 ωm t ω 稳定运转 停止 匀速稳定运转时，速度不需要调节。 7 机械运转速度波动的调节 7 机械运转速度波动的调节 一、调节的目的和方法 机械速度波动导致： 1. 机械振动，在运动副中引起附加动压力， 降低机械效率，降低零件的强度和寿命； 2. 对机床等加工机械将使产品质量和精度下降。 速度波动的类型： 周期性速度波动、非周期性速度波动 1. 周期性速度波动 周期性速度波动 运动周期T 调节方法：飞轮 7 机械运转速度波动的调节 飞轮动能变化: 2. 非周期性速度波动 调节方法：调速器 7 机械运转速度波动的调节 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 7 机械运转速度波动的调节 二、飞轮设计的近似方法 1. 机械运转的平均速度和不均匀系数 7 机械运转速度波动的调节 7 机械运转速度波动的调节 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 /2π rpm ωmax－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。 ω φ ωmax ωmin 定义：δ＝(ωmax－ωmin)/ ωm 为机器运转速度 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 机械运转速度波动的调节 飞轮设计的基本问题： 已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，在[δ]的范围内，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量 JF 。 飞轮调速原理: J ≈ JF 在主轴上加装飞轮之后，总的转动惯量可近似认为： 加装飞轮的目的就是为了增加机器的转动惯量进而起到调节速度波动的目的。为什么加装飞轮之后就能减小速度的波动呢？ 2. 飞轮设计的基本原理 7 机械运转速度波动的调节 2. 飞轮设计的基本原理 7 机械运转速度波动的调节 在位置b处，动能和角速度为： Emin 、ωmin φ Md Mr a b c d e a φ E ω φ ωmin Emin 机器总的动能近似为： E=Jω2/2 而在位置c处为： Emax 、 ωmax 在b-c区间处盈亏功和动能增量达到最大值： Amax ＝△E ＝ Emax - Emin ＝J(ω2max - ω2min )/2 ＝Jω2mδ 得： J = Amax /ω2m δ ωmax Emax 称Amax为最大盈亏功 2. 飞轮设计的基本原理 当 Amax 与 ?m 一定时，J 与 ? 为等边双曲线的关系。 过分追求机械运转速度的平稳性，将使飞轮过于笨重。 2) 当 J 与 ?m 一定时，最大盈亏功 Amax 与不均匀系数? 成正比。 即Amax越大，机械运转速度越不均匀。 3) 当 Amax 与 ? 一定时，飞轮的转动惯量J与其角速度?m的平方 成反比 。即平均转速越高，所需飞轮的转动惯量越小。 7 机械运转速度波动的调节 δ J ?δ ?J 飞轮也可以安装在其它轴上，但必须保证两者所具有的动能相等，即： 得： 若ω’m ωm , 则： J ′ J 飞轮调速的实质：起能量储存器的作用。转速增高时，将多于能量转化为飞轮的动能储存起来，限制增速的幅度；转速降低时，将能量释放出来，阻止速度降低。 锻压机械在一个运动循环内，工作时间短，但载荷峰值大，利用飞轮在非工作时间内储存的能量来克服尖峰载荷，选用小功率原动机以降低成本。 应用： 帮助机械越过死点，如