文档介绍：机械运转速度波动调节课程讲座
§1 机械运转速度波动调节的目的和方法
§2 飞轮的近似设计方法
§3 飞轮主要尺寸的确定
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。前述运动分析曾假定是常数,但实际上是变化的
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。
§1 机械运转速度波动调节的目的和方法
运动分析时,都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)
力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量
机械的运转过程
稳定运转阶段的状况有:
①匀速稳定运转:ω=常数
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
t
ω
停止
ωm
t
ω
稳定运转
启动
停止
启动
ωm
t
ω
稳定运转
停止
匀速稳定运转时,速度不需要调节。
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、产生周期性波动的原因
作用在机械上的驱动力矩Md (φ)和阻力矩Mr (φ)往往是原动机转角的周期性函数。
动能增量:
Md
Mr
a
b
c
d
e
a'
φ
在一个运动循环内,驱动力矩和阻力矩所作的功分别为:
Md
φ
a
Mr
φ
a
Md
Mr
a
b
c
d
e
a'
φ
力矩所作功及动能变化:
↓
↓
Md<Mr
亏功“-”
a-b
↑
↑
Md>Mr
盈功“+”
b-c
↓
↓
Md<Mr
亏功“-”
c-d
↑
↑
Md>Mr
盈功“+”
d-e
↓
↓
Md<Mr
亏功“-”
e-a’
在一个循环内:
这说明经过一个运动循环之后,机械又回复到初始状态,其运转速度呈现周期性波动。
Ad=Ar
即:
= 0
φ
E
ω
φ
△E=0
ωa
ωa’
区间
外力矩所作功
主轴的ω
动能E
三、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。
离心式调速器的工作原理,见教材图7-2,P96
一、机械运转的平均速度和不均匀系数
平均角速度:
T
额定转速
已知主轴角速度:ω=ω(t)
不容易求得,工程上常采用算术平均值:
ωm=(ωmax +ωmin)/2
对应的转速: n = 60ωm /2π rpm
ωmax-ωmin 表示了机器主轴速度波动范围的大小,称为绝对不均匀度。但在差值相同的情况下,对平均速度的影响是不一样的。
ω
φ
§2 飞轮的近似设计方法
ωmax
ωmin
如:ωmax-ωmin=π, ωm1=10π,ωm2=100π
则:δ1=(ωmax-ωmin)/ ωm1 =
δ2=(ωmax-ωmin)/ ωm2 =
定义:δ=(ωmax-ωmin)/ ωm 为机器运转速度不均匀系数,它表示了机器速度波动的程度。
ωmax=ωm(1+δ/2)
可知,当ωm一定时,δ愈小,则差值ωmax-ωmin也愈小,说明机器的运转愈平稳。
ωmin=ωm(1-δ/2)
ω2max-ω2min = 2δω2m
由ωm=(ωmax +ωmin)/2 以及上式可得:
对于不同的机器,因工作性质不同而取不同的值[δ]。
设计时要求:δ≤[δ]
造纸织布 1/40~1/50
纺纱机 1/60`~1/100
发电机 ~
机械名称[δ]
机械名称[δ]
机械名称[δ]
碎石机 1/5~1/10
汽车拖拉机 1/20~1/60
冲床、剪床 1/20~3/20
切削机床 1/30~1/40
轧压机 1/10~1/20
水泵、风机 ~
表1 机械运转速度不均匀系数δ的取值范围
二、飞轮设计的基本原理
飞轮设计的基本问题:已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律,在[δ]的范围内,确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量 JF 。