文档介绍：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
青岛科技大学专用潘存云教授研制
§7-1 研究的目的及方法
一、研究内容及目的
,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
概述: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,都假定原动件作匀速运动(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。
,目的是使机械的转
速在允许范围内波动,而保证正常工作。速度波动过大,会产生恶果
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稳定运转阶段的状况有:
①匀速稳定运转:ω=常数
t
ω
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
停止
ωm
t
ω
稳定运转
启动
停止
ωm
t
ω
稳定运转
启动
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:
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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
,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。
,需采用专门的调速器才能调节。
本章仅讨论飞轮调速问题。
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三、作用在机械上的驱动力和生产阻力
驱动力是由原动机提供的动力,根据其特性的不同,它们可以是不同运动参数的函数:
蒸汽机与内然机发出的驱动力是活塞位置的函数:
电动机提供的驱动力矩是转子角速度的函数:
机械特性曲线-原动机发出的驱动力(或力矩)与运动参数之间的函数关系曲线。
当用解析法研究机械在外力作用下,驱动力必须以解析表达式给出。一般较复杂
工程上常将特性曲线作近似处理,如
Md=M(s)
Md=M()
B
N
ω
Md
交流异步电动机的机械特性曲线
A
C
用通过额定转矩点N的直线NC代替曲线NC
ωn
ω0
ω
Md=Mn(0-)/ (0-n)
其中Mn-额定转矩, n -额定角速度, 0 -同步角速度机器铭牌
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生产阻力取决于生产工艺过程的特点,有如下几种情况:
①生产阻力为常数,如车床;
②生产阻力为机构位置的函数,如压力机;
③生产阻力为执行构件速度的函数,如鼓风机、搅拌机等;
驱动力和生产阻力的确定,涉及到许多专门知识,已超出本课程的范围。
本课程所讨论机械在外力作用下运动时,假定外力为已知。
④生产阻力为时间的函数,如球磨机、揉面机等;
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一、机器运动方程的一般表达式
动能定律:机械系统在时间△t内的的动能增量△E应等于作用于该系统所有各外力的元功△W。
举例:图示曲柄滑块机构中,设已知各构件角速度、质量、质心位置、质心速度、转动惯量,驱动力矩M1,阻力F3。
动能增量为:
外力所作的功:
dW=Ndt
dE=d(J1ω21 /2
§7-2 机械的运动方程式
写成微分形式: dE=dW
瞬时功率为:
N=M1ω1+F3 v3cosα3
= M1ω1-F3 v3
ω2
+Js2ω22 /2+m2v2s2 /2
+m3v23 /2)
M1
ω1
x
y
1
2
3
s2
O
A
B
φ1
v3
v2
F3
=(M1ω1+F3 v3cosα3 ) dt
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运动方程为:
d(J1ω21/2+Jc2ω22/2+m2v2c2 /2+m3v23 /2)
推广到一般,设机械系统有n个活动构件,用Ei表示其动能。则有:
设作用在