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§5-1机器速度波动的调节§5-2机械的平衡第五章机械的调速和平衡§5-1机器速度波动的调节（一）调节机器速度波动的目的和方法机器速度波动的原因机器运转时其驱动功与总消耗功并不是在每一瞬时都相等的。由能量守恒定律可知，在任一时间间隔内驱动功和总消耗功之差应等于该时间间隔内机器动能的变化，即式中Wed和Wer分别为任意时间间隔内的驱动功和阻力功，E1和E2分别为该时间间隔开始时和终止时机器的动能。机器速度波动的分类（1）周期性速度波动（2）非周期性速度波动§5-1机器速度波动的调节非周期性速度波动：机械运转过程中，驱动力或阻力发生非周期性变化时，机械出现的速度波动。工作阻力或驱动力在机械运转过程中发生突变，从而使输入能量和输出能量在较长一段时间内失衡造成的。若长时间内MedMer,系统的转速将持续上升，严重时会出现飞车现象；如果长时间MedMer，会造成系统转速持续下降直至最后停止运转。调节原理采用调速器使输入功与输出功趋于平衡，以达到新的稳定运转。§5-1机器速度波动的调节§5-1机器速度波动的调节（二）周期性速度波动的调节运动周期大多数机器在稳定运转阶段的速度并不是恒定的。机器主轴的速度从某一值开始又回复到这一值的变化过程，称为一个运动循环，其所对应的时间T称为运动周期。§5-1机器速度波动的调节1.机械运转的平均角速度和不均匀系数周期性运转的机器在一个周期内主轴的角速度是绕某一角速度变化的。其平均角速度ωm为式中ωmax、ωmin分别为一个周期内主轴的最大角速度和最小角速度。工程上往往用角速度波动幅度与平均角速度的比值来衡量机器运转的不均匀程度。这个比值称为机械运转的不均匀系数δ，即由上式可知，当ωm一定时，δ越小则ωmax与ωmin之差越小，表示机械运转越均匀，运转的平稳性越好。不同机械其运转平稳性的要求也不同，也就有不同的许用不均匀系数[δ]，表5-l列出了一些机械的许用不均匀系数[δ]的值。§5-1机器速度波动的调节若已知机械的ωm和δ值，可求得最大角速度ωmax和最小角速度ωmin，即§5-1机器速度波动的调节2.飞轮转动惯量的计算飞轮设计的基本问题是根据机械主轴实际的平均角速度ωm和许用不均匀系数[δ]，按功能原理确定飞轮的转动惯量JF。在一般机械中，飞轮以外构件的转动惯量与飞轮相比都非常小，故可用飞轮的动能来代替整个机械的动能。当机械的转动处在最大角速度ωmax时，具有最大动能Emax；当其处在最小角速度ωmin时，具有最小动能Emin。机械在一个运动周期内从ωmax到ωmin时的能量变化称为最大盈亏功，它也是飞轮在一个周期内动能的最大变化量，因此式中Wmax为最大盈亏功；JF为飞轮的转动惯量。即§5-1机器速度波动的调节§5-2机械的平衡机械运转时各运动构件将产生大小及方向均发生周期性变化的惯性力，这将在运动副中引起附加动压力，增加摩擦力而影响构件的强度。这些周期性变化的惯性力会使机械的构件和基础产生振动，从而降低机器的工作精度、机械效率及可靠性，缩短机器的使用寿命。尤其当振动频率接近系统的固有频率时会引起共振，造成重大损失。因此必须合理地分配构件的质量，以消除或减少动压力，这个问题称为机械平衡。（一）机械的平衡问题（二）回转构件的静平衡对于轴向宽度小（轴向长度与外径的比值L／D≤0.2）的回转件，例如砂轮、飞轮、盘形凸轮等，可以将偏心质量看作分布在同一回转面内，当回转件以角速度ω回转时，各质量产生的离心惯性力构成一个平面汇交力系，如该力系的合力不等于零，则该回转件不平衡。此时在同一回转面内增加或减少一个平衡质量，使平衡质量产生的离心惯性力Fb与原有各偏心质量产生的离心惯性力的矢量和ΣFi相平衡，即F＝ΣFi＋Fb＝0上式可改写成§5-2机械的平衡（5-1）式中、分别为回转平面内各偏心质量及其向径；、分别为平衡质量及其向径；m、e分别为构件的总质量及其向径。mr称为质径积。当e=0，即总质量的质心与回转轴线重合时，构件对回转轴线的静力矩等于0，称为平衡。可见机械系统处于静平衡的条件是所有质径积的矢量和等于0。如图a所示的盘形转子，已知同一回转平面内的不平衡质量，，它们的向径分别为则代入式（5-1），得此向量方程式中只有未知，可用图解法进行求解。§5