10-机器的运转及其速度波动的调.ppt

第10章 机器的运转及其速度波动的调节 * * 10-1 研究机器运转及其速度波动调节的目的 一、研究机器运转的目的 确定原动件真实运动规律 →确定其它运动构件的运动规律，参数 二、调节机器速度波动的目的 1、周期性速度波动 危害： ①引起动压力，效率η和可靠性↓ 。 ②可能在机器中引起振动，影响寿命、强度。 ③影响工艺，产品质量↓ 。 2、非周期性速度波动 危害：机器因速度过高而毁坏，或被迫停车。 作用在机械上的力 一、工作阻力 机械族时需要克服的工作负荷，它决定于机械的工作特点。 二、驱动力 驱使原动件的力，其变化规律决定于原动机的机械特性。 驱动力 工作阻力 常数：车床 执行构件位置的函数：曲柄压力机 执行构件速度的函数：鼓风机、搅拌机 时间的函数：球蘑机、揉面机 输出构件位置的函数：蒸汽机 、内燃机 输出构件角速度的函数：电动机 机械运转的三个阶段 一、启动阶段 原动件角速度由零逐渐上升，直到达到运转的平均角速度。机械所受驱动力所做的功大于各种阻力、工作阻力所做的功。 二、稳定运转阶段 总驱动功等于总阻抗功，但原动件的角速度会有周期性的波动。 三、停机阶段 损耗功将机械具有的动能消耗完。 10-2 机械的运动方程式 根据动能定理, 此动能增量应该等于在该瞬间作用于该机械系统的各外力所作的元功之代数和d W 作用有驱动力矩M1与工作阻力F3 ，在d t瞬间其对机构所作的功为： 10-2 机械的运动方程式 设外力在dt瞬时的功率为N， 则上式可改写为 如果构件由n个活动构件组成，并且用EVI 则有： 表示第I个构件的功能，则机构的总动能为 如果作用在构件I上的力为FI 作用在构件I上的力矩为Mi 力的作用点速度为vi 角速度速度为ωi 10-2 机械的运动方程式 则瞬时的功率为N，的一般表达式为： 表示在构件I上，力矩与角速度间方向的异同，如果方向相同，则取正号，反之去负号。 机械系统的等效动力学模型 单自由度的机械系统： 某一构件的运动确定了 →整个系统的运动确定了。 ∴整个机器的运动问题化为某一构件的运动问题。 为此，引出等效力、等效力矩、等效质量、等效转动惯量概念 一、等效力和等效力矩 研究机器在已知力作用下的运动时，作用在机器某一构件上的假想F或M代替作用在机器上所有已知外力和力矩。 代替条件：机器的运动不变 通常，选择根据其位置便于进行机器运动分析的构件为等效构件。 等效力或等效力矩所产生的功率 等效质量或等效转动惯量所产生的动能 等效构件 例1：以构件1为等效构件求Je 例2：以构件3为等效构件求等效质量me 例3：以构件1为等效构件求等效力矩Me 例4：以构件3为等效构件求等效力Fe 以等效构件来建立机械的运动方程 1）以转动构件1为等效构件建立机械的运动方程 2）以移动构件3为等效构件建立机械的运动方程 3）以转动构件1为等效构件，且Je ，Me为常数 4）以移动构件3为等效构件，且me ，Fe为常数 1. 产生速度波动的原因 10-4 在稳定状态下机械的周期性速度波动及其调节 在一个周期内 一、调节方法 机器中某一回转轴上加一适当的质量——飞轮 飞轮：调速，克服载荷的提高 二、设计指标 φT→一个运动循环中等效构件的转角 工程中 绝对不均匀度： 2、周期性速度波动的调节 衡量机器运转的不均匀程度。 如知： δ和ωm便可求的 三. 飞轮的简易设计方法 为了调节机械的周期性速度波动, 可以在机械上安装飞轮。设机械的等效转动惯量为J e ,飞轮的转动惯量为 JF , 则由式(10.46)可得： ΔW max--最大盈亏功 如果J e JF , 则 J e可以忽略不计 例题10.1 在柴油发电机机组中，设以柴油机曲轴为等效构件，其等效驱动力矩Md——曲线和等效阻力矩M r—— 曲线如图10.7a所示。 已知两曲线所围各面积代表的盈、亏功为：W1=-50N·m、W2=+550N·m 、W3=-100N·m 、W4=+125N·m 、W5=-500N·m 、W6=+25N·m 、W7=-50N·m ；曲轴的转速为600r／min；许用不均匀系数[δ]= 。若飞轮装在曲轴上，试确定飞轮的转动惯量JF 。 W max =(＋550－100＋125)N·m = 575 N·m 10.5 在图示定轴轮系中，已知各轮齿数分别为z1 = z2’= 20 ，z2 = z3 = 40，各轮对其轮心的转动惯量分别为J1 = J2’ = 0.01kg·m2，J2 = J3 = 0.04kg·m2 ，作用在轮1上的驱动力矩M d＝60N·m ，作用在轮3上的阻力矩M r＝120 N·m 。 设该轮系原来静止,试