第7章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其調(diào)速波動(dòng)的調(diào)節(jié)

1、7-1 概述概述7-2 機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方程式7-3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解7-4 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)7-5 機(jī)械的非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)機(jī)械的非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)7-6 考慮構(gòu)件彈性時(shí)的機(jī)械動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介考慮構(gòu)件彈性時(shí)的機(jī)械動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介第7章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)7-1 概述概述1.1.本章研究的內(nèi)容及目的本章研究的內(nèi)容及目的 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是由各構(gòu)件的機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是由各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和和作作用于各構(gòu)件上的力用于各構(gòu)件上的力等多方面因素決定的。等多方面因素決

2、定的。研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容在外力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及機(jī)械速度在外力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)。波動(dòng)的調(diào)節(jié)。 研究目的研究目的使機(jī)械的轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)波動(dòng)，保證機(jī)械正使機(jī)械的轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)波動(dòng)，保證機(jī)械正常工作。常工作。機(jī)械主軸速度產(chǎn)生波動(dòng)的原因機(jī)械主軸速度產(chǎn)生波動(dòng)的原因 機(jī)械的輸入功與有用功和機(jī)械的輸入功與有用功和有害功之和不能時(shí)時(shí)保證相等。有害功之和不能時(shí)時(shí)保證相等。機(jī)械速度波動(dòng)類型機(jī)械速度波動(dòng)類型周期性速度波動(dòng)周期性速度波動(dòng)非周期性速度波動(dòng)非周期性速度波動(dòng)一般機(jī)械的原動(dòng)件運(yùn)轉(zhuǎn)的速度并非絕對(duì)均勻，會(huì)產(chǎn)生忽快、忽慢一般機(jī)械的原動(dòng)件運(yùn)轉(zhuǎn)的速度并非絕對(duì)均勻，會(huì)產(chǎn)生忽快、忽慢的

3、速度波動(dòng)，這種速度波動(dòng)會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)，從而降低機(jī)械的壽的速度波動(dòng)，這種速度波動(dòng)會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)，從而降低機(jī)械的壽命、效率和工作質(zhì)量。命、效率和工作質(zhì)量。 主要影響因素：主要影響因素：機(jī)械上的外力、各構(gòu)件的質(zhì)量、尺寸及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量機(jī)械上的外力、各構(gòu)件的質(zhì)量、尺寸及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2. 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段 設(shè)：設(shè)：Wd 驅(qū)動(dòng)功、驅(qū)動(dòng)功、 Wr 有用功、有用功、 Wf 有用功有用功 EE (=E2- -E1) 動(dòng)能增量動(dòng)能增量 由動(dòng)能定理，有由動(dòng)能定理，有 Wd - - (Wr + Wf ) = E2- -E1w wt起動(dòng)起動(dòng)w wmT TT T穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)停車(chē)停車(chē)(2) 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)

4、Wd = Wr + + Wf ， E = 0(1) 起動(dòng)階段起動(dòng)階段 Wd Wr + + Wf ，E = E2- -E1 0(3) 停車(chē)階段停車(chē)階段 Wd Wr + + Wf ，E = E2- -E1 0 ，用，用“+”號(hào)表示。號(hào)表示。虧功：虧功：E 0 ，用，用“-”號(hào)表示。號(hào)表示。在盈功區(qū)，在盈功區(qū)，等效構(gòu)件的等效構(gòu)件的 在虧功區(qū)，在虧功區(qū)，等效構(gòu)件的等效構(gòu)件的 在在Me和和Je的公共周期內(nèi)，的公共周期內(nèi)，Wd=Wr，02/2/)(22aeaaaeeredJJdMMEaaww經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)Me和和Je的一個(gè)公共周期，機(jī)械的動(dòng)能恢復(fù)到原來(lái)的值的一個(gè)公共周期，機(jī)械的動(dòng)能恢復(fù)到原來(lái)的值等效構(gòu)件的角速度

5、恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值。等效構(gòu)件的角速度恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值。等效構(gòu)件的角速度在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中呈現(xiàn)周期性波動(dòng)。等效構(gòu)件的角速度在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中呈現(xiàn)周期性波動(dòng)。2)(minmaxw ww ww w m2.周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)（1）平均角速度）平均角速度w wm和速度不和速度不均勻系數(shù)均勻系數(shù) 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動(dòng)對(duì)機(jī)械的工作是不利的，它不僅將影響機(jī)械機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動(dòng)對(duì)機(jī)械的工作是不利的，它不僅將影響機(jī)械的工作質(zhì)量，也會(huì)影響到機(jī)械的效率和壽命，必須加以控制和調(diào)的工作質(zhì)量，也會(huì)影響到機(jī)械的效率和壽命，必須加以控制和調(diào)節(jié)，將其限制在許可的范圍之內(nèi)。節(jié)，將其限制在許可的范圍之內(nèi)。速度不均勻系數(shù)

6、速度不均勻系數(shù) ：角速度變：角速度變化量和其平均角速度的比值?；亢推淦骄撬俣鹊谋戎?。工程上用它來(lái)表示機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的工程上用它來(lái)表示機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動(dòng)程度。速度波動(dòng)程度。mw ww ww w / )(minmax w wm 一定時(shí)，一定時(shí)， 越小越小， w wmax 與與w w min 的差值越小，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)的差值越小，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。越平穩(wěn)。2)(minmaxw ww ww w mv mw ww ww w / )(minmax v設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，應(yīng)滿足：設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，應(yīng)滿足： 常用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的許用值常用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的許用值周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法：周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪：

7、安裝飛輪： 機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪以動(dòng)能的形式存儲(chǔ)能量；機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪以動(dòng)能的形式存儲(chǔ)能量； 機(jī)械出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪釋放機(jī)械出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪釋放其存儲(chǔ)的能量其存儲(chǔ)的能量。（2）飛輪的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)方法飛輪的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)方法1）飛輪調(diào)速的基本原理）飛輪調(diào)速的基本原理W max = E max即：即： W max =J Je w w2 2m 調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)方法：在在W max一定的情況下，為了使系統(tǒng)速度不均勻系數(shù)一定的情況下，為了使系統(tǒng)速度不均勻系數(shù) ，可通過(guò)給系統(tǒng)增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的回轉(zhuǎn)體，可通過(guò)給系統(tǒng)增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的回轉(zhuǎn)體飛輪飛輪(其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)為其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)為J JF )。www22min2m

8、ax2/)()()(meeeredJJdMMcb)/(2maxmeJWw2max)/(mFeJJWw2）飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算）飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J JF ，于是有，于是有 W max = (J Je + J JF ) w w2 2m 一般情況，一般情況， J Je J JF 。討論：討論：因?yàn)橐笠驗(yàn)橐?，而，而J Jf Mer ,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速將持續(xù)上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速將持續(xù)上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)飛車(chē)現(xiàn)象；出現(xiàn)飛車(chē)現(xiàn)象；v如果長(zhǎng)時(shí)間如果長(zhǎng)時(shí)間MerMed ，會(huì)造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)速持續(xù)下降直至最，會(huì)造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)速持續(xù)下降直至最后停止運(yùn)轉(zhuǎn)后停止運(yùn)轉(zhuǎn) 。 1.當(dāng)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)所發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力矩是速度的函數(shù)時(shí)，機(jī)械當(dāng)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)所發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力矩是速度的函數(shù)時(shí)，機(jī)械具有自動(dòng)調(diào)節(jié)非周期性波動(dòng)的能力。具有自動(dòng)調(diào)節(jié)非周期性波動(dòng)的能力。v采用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械屬于此類。采用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械屬于此類。2.對(duì)于沒(méi)有自調(diào)性的機(jī)械系統(tǒng)，需安裝一種專門(mén)的調(diào)節(jié)裝置對(duì)于沒(méi)有自調(diào)性的機(jī)械系統(tǒng)