第五章-機(jī)械的調(diào)速和平衡ppt課件

1、第五章第五章 機(jī)械的調(diào)速和平衡機(jī)械的調(diào)速和平衡本章主要引見機(jī)器速度動(dòng)搖調(diào)理的原理和方本章主要引見機(jī)器速度動(dòng)搖調(diào)理的原理和方法，機(jī)械靜平衡和動(dòng)平衡的方法，飛輪設(shè)計(jì)的方法，機(jī)械靜平衡和動(dòng)平衡的方法，飛輪設(shè)計(jì)的方法和目的。法和目的。第第 1 1 頁(yè)頁(yè) 重點(diǎn)內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容： 回轉(zhuǎn)構(gòu)件的靜平衡、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡回轉(zhuǎn)構(gòu)件的靜平衡、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡 飛輪設(shè)計(jì)的根本原理飛輪設(shè)計(jì)的根本原理 5-1 機(jī)械速度動(dòng)搖的調(diào)理機(jī)械速度動(dòng)搖的調(diào)理 5-2 機(jī)械的平衡機(jī)械的平衡第第 2 2 頁(yè)頁(yè)5-1 機(jī)器速度動(dòng)搖的調(diào)理一、調(diào)理機(jī)器速度動(dòng)搖的目的和方法一、調(diào)理機(jī)器速度動(dòng)搖的目的和方法1、盈虧功、盈虧功機(jī)器在外力的作用下運(yùn)轉(zhuǎn)，

2、機(jī)器在外力的作用下運(yùn)轉(zhuǎn)，并不是并不是驅(qū)動(dòng)力所作的功在每一瞬時(shí)都等于阻驅(qū)動(dòng)力所作的功在每一瞬時(shí)都等于阻力所作的功力所作的功 驅(qū)動(dòng)力所作的功就驅(qū)動(dòng)力所作的功就會(huì)出現(xiàn)多余或缺乏會(huì)出現(xiàn)多余或缺乏 盈虧功盈虧功 。 引起機(jī)器的動(dòng)能的增減引起機(jī)器的動(dòng)能的增減E= 導(dǎo)致機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的動(dòng)搖。速度的動(dòng)搖。221mv調(diào)理機(jī)構(gòu)：周期性速度動(dòng)搖調(diào)理機(jī)構(gòu)：周期性速度動(dòng)搖飛輪飛輪 非周期性速度動(dòng)搖非周期性速度動(dòng)搖調(diào)速器調(diào)速器, ,電子控制調(diào)理電子控制調(diào)理 2、周期性速度動(dòng)搖和非周期性速度動(dòng)搖、周期性速度動(dòng)搖和非周期性速度動(dòng)搖 危害：危害： 引起動(dòng)壓力，引起動(dòng)壓力，可靠性可靠性 能夠在機(jī)器中引起振動(dòng)，影響壽命、

3、強(qiáng)度。能夠在機(jī)器中引起振動(dòng)，影響壽命、強(qiáng)度。 影響工藝，影響工藝，產(chǎn)質(zhì)量量。產(chǎn)質(zhì)量量。 機(jī)器因速度過(guò)高而毀壞，或被迫停車。機(jī)器因速度過(guò)高而毀壞，或被迫停車。 )(pdpm01工程中工程中 2minmaxm絕對(duì)不均勻度：絕對(duì)不均勻度： max-minmax-min表示主軸速度表示主軸速度動(dòng)搖的大小。動(dòng)搖的大小。并不表示機(jī)器并不表示機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻的程度。程度。 二、機(jī)器主軸的平均角速度二、機(jī)器主軸的平均角速度 和運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)： 衡量機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻程度的目的。衡量機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻程度的目的。 mminmaxp一個(gè)運(yùn)

4、動(dòng)循一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中原動(dòng)件環(huán)中原動(dòng)件的轉(zhuǎn)角。的轉(zhuǎn)角。m最大角速度最大角速度 max 最小角速度最小角速度 min 如知：如知： 和和mm便可求得便可求得)21 (maxm)21 (minm22min2max2m又由式又由式 mminmaxm一定，max-min機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)愈平穩(wěn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)愈平穩(wěn)對(duì)于各種機(jī)器，對(duì)于各種機(jī)器，因任務(wù)性質(zhì)不同而不同見教材表表因任務(wù)性質(zhì)不同而不同見教材表表5-1 5-1 m m ，是設(shè)計(jì)飛輪的設(shè)計(jì)目的。是設(shè)計(jì)飛輪的設(shè)計(jì)目的。 三、飛輪設(shè)計(jì)的根本原理 飛輪相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能器：當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)盈功飛輪相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能器：當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)盈功W0時(shí)，飛輪時(shí)，飛輪將多余的動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，使將多余的動(dòng)能儲(chǔ)

5、存起來(lái)，使不致升得太高；當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)虧不致升得太高；當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)虧功功W(0.60.75)nc1)剛性轉(zhuǎn)子的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡 (n0時(shí)，飛輪時(shí)，飛輪將多余的動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，使將多余的動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，使不致升得太高；當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)虧不致升得太高；當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)虧功功W(0.60.75)nc1)剛性轉(zhuǎn)子的平衡剛性轉(zhuǎn)子的平衡 (n(0.60.75)nc1)(1) 回轉(zhuǎn)件的平衡回轉(zhuǎn)件的平衡:2、按平衡效果分：、按平衡效果分：(1) 靜平衡：慣性主矢為零。靜平衡：慣性主矢為零。(2) 動(dòng)平衡：慣性主矢為零，慣性主矩為零。動(dòng)平衡：慣性主矢為零，慣性主矩為零。機(jī)械平衡的目的是：平衡機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的不平衡慣性力系。(2)

6、機(jī)構(gòu)在機(jī)架上的的平衡機(jī)構(gòu)在機(jī)架上的的平衡: 機(jī)構(gòu)有作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件時(shí)，只能思索機(jī)構(gòu)總慣性機(jī)構(gòu)有作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件時(shí)，只能思索機(jī)構(gòu)總慣性力系在機(jī)架上的平衡。力系在機(jī)架上的平衡。第第 14 14 頁(yè)頁(yè)三、平衡方法三、平衡方法對(duì)于回轉(zhuǎn)構(gòu)件：采用重新分布其質(zhì)量的方法；對(duì)于回轉(zhuǎn)構(gòu)件：采用重新分布其質(zhì)量的方法；對(duì)于作挪動(dòng)、復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，其運(yùn)動(dòng)副中的動(dòng)壓力無(wú)法對(duì)于作挪動(dòng)、復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，其運(yùn)動(dòng)副中的動(dòng)壓力無(wú)法消除，本節(jié)不討論。消除，本節(jié)不討論。第第 15 15 頁(yè)頁(yè)四、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的靜平衡四、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的靜平衡 當(dāng)回轉(zhuǎn)件作勻速旋轉(zhuǎn)，由于各質(zhì)量產(chǎn)生慣性力當(dāng)回轉(zhuǎn)件作勻速旋轉(zhuǎn)，由于各質(zhì)量產(chǎn)生慣性力(離心力離心力

7、)，構(gòu)成一平面匯交于回轉(zhuǎn)中心的力系構(gòu)成一平面匯交于回轉(zhuǎn)中心的力系: 假設(shè)要堅(jiān)持平衡，應(yīng)在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)加假設(shè)要堅(jiān)持平衡，應(yīng)在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)加(或減或減)一一質(zhì)量質(zhì)量m b，使之產(chǎn)生的離心力與原一切質(zhì)量產(chǎn)生的離，使之產(chǎn)生的離心力與原一切質(zhì)量產(chǎn)生的離心力的合力心力的合力F 為零。為零。0Fi假設(shè)假設(shè) 平衡平衡0Fi假假設(shè)設(shè) 不平衡不平衡0FFFibFb 平衡質(zhì)量的離心力平衡質(zhì)量的離心力iF 原有質(zhì)量的離心力原有質(zhì)量的離心力 對(duì)于軸向?qū)挾群苄〉臉?gòu)件可近似以為質(zhì)量分布在同一回對(duì)于軸向?qū)挾群苄〉臉?gòu)件可近似以為質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)。轉(zhuǎn)面內(nèi)。(適用于適用于 )5/ bdF3r1r2m2m2r2r3m3m1m1

8、r1Fi1Fi2m3r3第第 16 16 頁(yè)頁(yè)平衡時(shí)平衡時(shí) 即總質(zhì)心經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)軸線。即總質(zhì)心經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)軸線。02233222211 bbrmrmrmrm設(shè)轉(zhuǎn)子以設(shè)轉(zhuǎn)子以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)角速度轉(zhuǎn)動(dòng), ,那么：那么：0332211 bbrmrmrmrmem靜平衡條件靜平衡條件 ： 分布于轉(zhuǎn)子上各質(zhì)量的慣性力分布于轉(zhuǎn)子上各質(zhì)量的慣性力( (離心力離心力) )的的 合力等于零。合力等于零。 或各質(zhì)量塊的質(zhì)徑積的矢量和為零！或各質(zhì)量塊的質(zhì)徑積的矢量和為零！m 轉(zhuǎn)子的總質(zhì)量。轉(zhuǎn)子的總質(zhì)量。 轉(zhuǎn)子的總質(zhì)心矢徑。轉(zhuǎn)子的總質(zhì)心矢徑。e，e平衡時(shí)回轉(zhuǎn)件總質(zhì)心的矢徑 質(zhì)徑積 i ir m 質(zhì)徑積。質(zhì)徑積。0rmrmemiib

9、b0FFFib或或e第第 17 17 頁(yè)頁(yè)0rmrmrmrmmebb332211m2m1mbm3r2r3rbr1Fi2F3Fi1Fbmbrbm1r1m2r2m3r3可用圖解法求平衡的質(zhì)徑積：可用圖解法求平衡的質(zhì)徑積：bbrm留意：也可在反方向上去掉一樣的質(zhì)量。留意：也可在反方向上去掉一樣的質(zhì)量。第第 18 18 頁(yè)頁(yè)靜平衡架靜平衡架 SSOmnnmS第第 19 19 頁(yè)頁(yè)lr2r1OO12S1S2Fi1Fi2S五、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡五、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡質(zhì)量分布在多個(gè)回轉(zhuǎn)面內(nèi) 5bd/ 如下圖的轉(zhuǎn)子，顯然已到如下圖的轉(zhuǎn)子，顯然已到達(dá)靜安靜。但其慣性力矩不等達(dá)靜安靜。但其慣性力矩不等于零。沒(méi)有到達(dá)動(dòng)

10、平衡。于零。沒(méi)有到達(dá)動(dòng)平衡。 對(duì)于對(duì)于Db5的轉(zhuǎn)子，其不平衡質(zhì)量不能簡(jiǎn)化為位于同的轉(zhuǎn)子，其不平衡質(zhì)量不能簡(jiǎn)化為位于同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的情況，應(yīng)視偏心質(zhì)量分布在假設(shè)干個(gè)不同的回一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的情況，應(yīng)視偏心質(zhì)量分布在假設(shè)干個(gè)不同的回轉(zhuǎn)面內(nèi)，各不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力不是一個(gè)平面匯交力系轉(zhuǎn)面內(nèi)，各不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力不是一個(gè)平面匯交力系而是一個(gè)空間力系。需作動(dòng)平衡計(jì)算而是一個(gè)空間力系。需作動(dòng)平衡計(jì)算!已達(dá)靜平衡，但未達(dá)動(dòng)平衡的不平衡景象稱為動(dòng)不平衡。已達(dá)靜平衡，但未達(dá)動(dòng)平衡的不平衡景象稱為動(dòng)不平衡。0 iF0 iM這種不平衡景象只需在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下才干顯示出來(lái)。這種不平衡景象只需在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下才干顯示

11、出來(lái)。第第 20 20 頁(yè)頁(yè)F3F1F1F3F3F1m3r3F2m2r2m1r1mIrII123IImIIrIIF2F2l1l2l3l1l2ll3m1r1m3r3m2r2mbrbmbrbm2r2m1r1m3r3(a)(b)(c) 為使轉(zhuǎn)子獲得動(dòng)平衡，應(yīng)選定兩個(gè)回轉(zhuǎn)面 I和 II 作為平衡基面(即預(yù)備加上或除去平衡配重的回轉(zhuǎn)面) 。 設(shè)剛性轉(zhuǎn)子有設(shè)剛性轉(zhuǎn)子有n個(gè)不平衡質(zhì)量，不同的回轉(zhuǎn)面內(nèi)。其中，個(gè)不平衡質(zhì)量，不同的回轉(zhuǎn)面內(nèi)。其中，第第i個(gè)不平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積為個(gè)不平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積為miri (i=1,n)。第第 21 21 頁(yè)頁(yè)0rmrmrmrm332211bbTI I平面：平面：0rmrmrmr

12、m332211bb IIII平面：平面：F3F1F1F3F3F1m3r3F2m2r2m1r1mIrII123IImIIrIIF2F2l1l2l3l1l2ll3m 1r1m 3r3m 2r2m brbm brbm 2r2m 1r1m 3r3(a)(b)(c)以上平衡那么稱為動(dòng)平衡，滿足以上平衡那么稱為動(dòng)平衡，滿足 0F 動(dòng)平衡條件：動(dòng)平衡條件：0Mi留意：對(duì)于動(dòng)平衡的構(gòu)件同時(shí)滿足靜平衡，反之那么不一定留意：對(duì)于動(dòng)平衡的構(gòu)件同時(shí)滿足靜平衡，反之那么不一定。第第 22 22 頁(yè)頁(yè)動(dòng)動(dòng)平平衡衡機(jī)機(jī) 1 021 11 211 34375689電機(jī)電機(jī)聯(lián)軸節(jié)聯(lián)軸節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器試件試件傳感器傳感器解算電路解算電路放大器放大器不平衡不平衡質(zhì)徑積質(zhì)徑積大小大小不平衡不平