13机械的平衡和调速111解析.ppt

第十三章 机械的调速和平衡 第一节 机械运转速度波动的调节 二.周期性速度波动的调节 1、求各盈亏功：两曲线交点a，b，c，d应是速度增加或减少的转折点，两曲线所包围的面积S1、S2、S3、S4、S5代表两点之间的盈功或亏功Aoa、 Aab、 Abc、 Acd和Ado 。 例题求解 已知某机械在一个运动周期内阻力矩Mr＝Mr（φ）如图。驱动力矩为常数，主动额定转速n＝800r/min，运动不均匀系数δ＝0.05，求所需飞轮的转动惯量. 第二节 机械的平衡 一、机械平衡的目的和分类 二、刚性回转件平衡计算 * * 第一节 机械运转速度波动的调节 第二节 机械的平衡 一、机械的运动过程 二、周期性速度波动的调节 三、非周期性速度波动的调节 一、机械的运转过程 1、机械运动方程式 当机械运转时，能量守恒定律，在任意间隔时间内，各外力对机械所做功等于机械所具有机械能的增量。动能表达方程： 单自由度机械系统，建立机械系统的等效动力学模型。选系统内某一构件为等效构件，该构件具有等效转动惯量（质量），作用有等效驱动力矩和阻力矩（等效驱动力和等效阻力） 等效构件 如图 Fe 定轴转动构件为等效构件 往复移动构件为等效构件 稳定运转阶段（工作阶段）的状况有： ①匀速稳定运转：ω＝常数 ②周期变速稳定运转：ω(t)=ω(t+Tp) 三个阶段：启动、稳定运转、停车。 ③非周期变速稳定运转 匀速稳定运转时，速度不需要调节。 2、机械运动三阶段 驱动力所做的功阻力所做的功 任意瞬时 驱动力所做的功阻力所做的功 驱动力所做的功=阻力所做的功 机械速度波动原因 出现盈功，机械动能增加， 转速增高。 出现亏功，机械动能减少， 转速下降。 机械匀速转动 驱动力所作的功是机械的输入功，阻力所作的功是机械的输出功。 输入功-输出功=机械动能的增减 采取措施把机械运转速度波动控制在容许范围之内，以减小其产生的不良影响，称为机械速度波动的调节。 盈功转化为动能，促使机械动能增加。亏功需动能补偿，导致机械动能减小。 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。 1、周期性速度波动的描述 实际机械标牌上标出的转速。 平均速度 工程中通常用计算式 名义转速(额定转速) (13-5) 若巳知?m和δ，则由式(13-6)和(13-5)可得 速度不均匀系数 许用值 反映速度波动不均匀程度 (13-6) 2、周期性速度波动的调节原理 周期可以是 一周（机床主轴、冲床等） 二周（四冲程内燃机） 数周（轧钢机） 调节方法 加转动惯量大的飞轮。增加机械系统的转动惯量。当出现 盈功时，将盈功变为动能储存起来，减少增速幅度；当出现亏功能， 将动能释放出来补偿亏功，使得减速幅度小 后果 波动过大，影响机械系统正常工作。 根本原因 盈亏功呈周期性变化，速度波动也呈周期性变化。 基本要求 确定飞轮的转动惯量J，使机械的 δ [δ] 基本原理 假定：运动系统中，其他构件的动能与飞轮相比，可忽略不计。 当飞轮处于ωmax时，具有动能的最大值Emax； 当飞轮处于ωmin时，具有动能的最小值Emin。 机械的最大盈亏功：一个周期内动能的最大变化量 飞轮设计的转动惯量计算 当 Wmax 与 δ 一定时， J 和 ωm 成反比。 应将飞轮装在系统的高 速轴上，可减小飞轮的尺寸。 结论 当 Wmax 和 ωm 一定时，J与δ为等边双曲线关系，过分要求δ 很小， 势必造成 J 很大，使飞轮质量很大，导致尺寸加大。 当 J 和 ωm 一定时， Wmax 与 δ 成正比。 最大盈亏功求法 确定飞轮转动惯量的关键是求最大盈亏功Wmax 图所示为一个周期循环中驱动力矩曲线M′—φ和阻力矩曲线M″—φ 。各自与横坐标轴所包围的面积分别表示一个周期循环中驱动力矩和阻力矩所作的功，显然二者是相等的。 (13-8) 2、确定机械最大动能和最小动能出现的位置，即ωmax 和ωmin的位置。动能变化可用能量指示图来表示 按一定比例从o点出发，用矢量线段依次表示相应的盈亏功Aoa、 Aab、 Abc、 Acd和Ado 飞轮结构尺寸的设计 求出转动惯量，确定飞轮直径、宽度。轮缘厚度 飞轮不一定是外加构件，也可以增大带轮或齿轮的齿轮 和质量，兼起飞轮作用 图中最高点d和最低点a就是最大动能和最小动能处，对应于ωmax和ω