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* 第七章 机械运转速度波动的调节 本章的主要内容：机械速度波动产生的原因、速度波动调节、飞轮设计的近似方法、飞轮尺寸确定方法等。 §7－1 机械运转速度波动调节的目的和方法 §7－2 飞轮设计的近似方法 §7－3 飞轮主要尺寸的确定 §7－1 机械运转速度波动调节的目的和方法 一、机械运转速度波动 输入功：驱动力所作的功 机械是在外力（驱动力和阻力）作用下运转。 输出功：阻力所作的功 = 如果 机械的主轴保持匀速转动 〉 如果 出现盈功，促使机械动能增加 〈 如果 出现亏功，导致机械动能减少 一、机械运转速度波动 显然，机械动能的增减产生机械运转速度波动。机械波动会产生附加的动压力，降低机械效率和工作可靠性；引起机械振动，影响零件的强度和寿命；降低机械的精度和工艺性能，使产品质量下降。因此，对机械的速度波动需要进行调节，使其速度在正常范围之内波动。 二、机械运转速度波动的调节方法 运动周期T：通常对应于机械主轴回转1转、2转或数转的时间。 1、周期性速度波动当外力作周期性变化时，速度也作周期性的波动。在一个周期中，外力功的和为零，角速度在经过一个周期后又回到初始状态。但是，在周期中的某一时刻，驱动力与阻力所作的功并不相等，因而出现速度的波动。这种速度变化称为周期性速度波动。 二、机械运转速度波动的调节方法 1、周期性速度波动 调节方法： 加“飞轮”就是加一个转动惯量很大的回转件。 由飞轮动能的变化 ，很大转动惯量的 飞轮，在盈亏功引起的动能变化一定时，J 越大，速度波动越小。如图示。 二、机械运转速度波动的调节方法 2、非周期性速度波动这种波动没有周期变化的特点，因此称为非周期性速度波动。如果驱动力所作的功始终大于阻力所作的功，则机械运转的速度将不断升高， 直至超越机械强度所容许的极限转速而导致机械损坏。反之，如驱动力所作的功总是小于阻力所作的功，则机械运转的速度将不断下降， 直至停车。 二、机械运转速度波动的调节方法 2、非周期性速度波动 调节方法：不能采用“飞轮” 原动机 工作机 蒸汽 机械式离心调速器 原动机2的输入功与供汽量大小成正比。当负荷突然减小时，2和1的主轴转速升高，重球因离心力增大而飞向上方，带动圆筒N上升，并通过套环和连杆将节流阀关小，使蒸汽输入量减少，实现减速。反之亦然。 自动保持速度稳定！ §7－2 飞轮设计的近似方法 一、机械运转的平均速度和不均匀系数 如图示，若已知机械主轴角速度随时间变化的规律?=f(t) 一个周期角速度平均值 这个值称为机器的“额定转速”由于?的变化规律很复杂，故在工程计算中都以算术平均值近似代替实际平均值，即 一、机械运转的平均速度和不均匀系数机械速度波动的相对程度用不均匀系数?表示：显然， ?越小，主轴越接近匀速运动。 一、机械运转的平均速度和不均匀系数反之，如冲床和破碎机等一类机械，速度波动稍大也不影响其工艺性能，这类机械的不均匀系数便可取大一些。 几种常见机械的不均匀系数可按表选取。 0.002~0.003 0.015~0.02 0.03~0.05 0.05~0.15 0.1~0.2 ? 发电机 减速机械 压缩机和水泵 冲压机械 破碎机械 机械类型 各种不同机械许用的不均匀系数?，是根据其工作要求确定的。例如驱动发电机的活塞式内燃机，如果主轴的速度波动太大，势必影响输出电压的稳定性，所以这类机械的不均匀系数应当取小一些； 二、飞轮设计的基本原理 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。 求：在机械运转速度不均匀系数?的容许范围内， 确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量 由： 二、飞轮设计的基本原理 Emax与Emin之差表示一个周期内动能的最大变化量。在一般机械中，其他构件所具有的动能与飞轮相比，其值甚小，因此，在近似设计中可以认为飞轮的动能就是整个机械的动能。 当飞轮处于最大角速度?max时，具有动能最大值Emax； 当飞轮处于最小角速度?min时，具有动能最小值Emin； 动能的最大变化量即最大盈亏功Amax 二、飞轮设计的基本原理 最大盈亏功Amax * *