机械的运转及速度波动.ppt

第12章 机械的运转及速度波动的调节 §12－1 概述 * 机械原理系列教材 * §12－1 概述 §12－2 等效力矩和等效转动惯量 §12－4 机械系统的速度波动及其调节 §12－6 飞轮的转动惯量及主要尺寸 §12－3 机械系统的运动方程式 §12－5 机械转动的平均角速度和不均匀系数 机构运动分析时，一般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) 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。 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。 二、机械的运转过程 1.启动阶段 稳定运转 启动 t ω 停止 驱动力的功大于阻力的功，主动件的速度从零值 上升到正常工作速度，机器动能增加 2.稳定运转阶段 （1）匀速稳定运转：ω＝常数 （2）周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+T) （3）非周期变速稳定运转 机器启动后，原动件以正常工作速度运转，此阶段，原动件角速度会 出现下列情况之一： 3.停车阶段 切断动力源，撤去驱动力，机器进入停车阶段，原动件从正常速度 降低到零。 §12－2 等效力矩和等效转动惯量 一、等效的概念 ? ? Jv Mv 等效构件+等效质量(等效转动惯量)+等效力(等效力矩) 等效力学模型 二、等效力矩 等效力矩可以根据等效前后功率相等的原则求取。 三、等效转动惯量 等效转动惯量可以根据等效前后动能相等的原则求取。 §12－3 机械系统的运动方程 等效构件在等效力矩作用下绕定轴转动，其等效转动惯量为Jv，角速度w， 根据动能定理的微分形式可得机械系统运动的微分方程式 即 其中 所以 得 §12－4 机械系统速度的波动及调节 一、周期性速度波动及其调节 调节方法: 机器中某一回转轴上加一适当的质量——飞轮 二、非周期性速度波动及其调节 用调速器调速 离心式调速器的工作原理 油箱供油 原理：主要是飞轮的储能作用。由于飞轮有很大的转动惯量，当机械出现盈功时， 飞轮将多余能量储存起来；当机械出现亏功时，机械运转速度减慢，飞轮将储存 的能量释放，弥补能量不足。使记协转速维持在一定范围内。 §12－5 机械运转的平均角速度和不均匀系数 一、平均角速度 (1) 二、速度不均匀系数 (2) 于是可得 由(1)和(2)解得 §12－6 飞轮的转动惯量及主要尺寸 一、飞轮转动惯量的确定 要求安装飞轮的机械系统，其飞轮的转动惯量较其它构件的转动惯量大得多， 可只考虑飞轮的转动惯量。通过计算得： 由上式可知： （1）设计飞轮时，不宜选过小的许用不均匀系数，否则将使 机器笨重，成本增加。 （2）为减小飞轮的转动惯量，一般应将飞轮安装在转速较高的轴上。 Wmax：最大盈亏功，等于等效驱动力矩的功与等效阻力矩的功之差的最大值。 （3）由于JF不可能为无穷大，Wmax与n又都为有限值，因此，[δ]不可能为零， 即安装飞轮后机械的转速仍有周期波动，只是波动的幅度减小了。 例：由电动机驱动的某机械系统，电动机的转速为1440r/min，转化到电机轴上的等效力矩Mvr变化情况如图所示，且等效驱动力矩为常数，若不计机械中其它构件的转动惯量,只考虑飞轮转动惯量, 运转不均匀系数?=0.05,试计算飞轮的转动惯量JF。 Mv (N.m) Mvr o Mvr W1(+) W2(-) W3(+) 1800 200 500 a b c a 解 （1）根据一个周期的时间间隔,等效驱动力矩Mvd等于等效阻力矩Mvr的功，求出等效驱动力矩矩Mvd ； （2）画能量指示图，确定最大盈亏功Wmax 由左图知，W1、W3为盈功， W2为亏功。 W1=(500-200) ×π/2=150 π Nm