第七章机械的运转机器速度波动的调节课件.ppt

作者：潘存云教授 φ Md Mr a b c d e a φ E ω φ 1、飞轮的调速原理 在位置b处，动能和角速度为： Emin 、ωmin 在主轴上加装飞轮之后，总的转动惯量为： 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？ 机器总的动能为： E=Jω2/2 而在位置c处为： Emax 、 ωmax 在b-c区间处动能增量达到最大值： △Emax＝Emax - Emin ＝J(ω2max-ω2min )/2 ＝(Je+JF )ω2mδ 得： Je+JF=Wmax /ω2m δ 称Wmax为最大盈亏功 ωmax Emax ωmin Emin J=Je+JF 此时盈亏功也将达到最大值： Wmax＝Emax 或 δ= Wmax /(Je+JF )ω2m δ= Wmax /(Je+JF )ω2m= Wmax /Jω2m 飞轮调速原理： 对于一台具体的机械而言，△Wmax、ωm、Je 都是定值， 当JF↑ →运转平稳。 →δ↓ 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：玩具小车、锻压机械、缝纫机 缝纫机等机械利用飞轮顺利越过死点位置。 玩具小车利用飞轮提供前进的动力； 作者：潘存云教授 2、飞轮转动惯量JF的近似计算： 所设计飞轮的JF应满足： δ≤[δ] ，即： 一般情况下，Je JF ,故Je可以忽略，于是有： JF≥△Wmax/[δ]ω2m 用转速n表示：JF≥900△Wmax/[δ]n2π2 [δ]从下表中选取。 得： JF≥△Wmax/[δ]ω2m －Je δ= Wmax /(Je+JF )ω2m ≤[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 1/7～1/10 切削机床 1/30～1/40 轧压机 1/10～1/20 水泵、风机 1/30～1/50 * 第七章 机械的运转及其速度波动的调节 §7－1 研究目的及方法 §7－2 机械的运动方程式 §7－3 机械运动方程的求解 §7－4 机械周期性速度波动及其调节 §7－5 机械非周期性速度波动及其调节 §7－1 研究的目的及方法 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、Vmax amax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。 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(P、M、φ、m、J) 力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 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。 后两种情况由于速度的波动，会产生以下不良后果： 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。 二、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