機械原理第十二章_機器的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)

1、12-1 研究機器運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)的目的研究機器運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)的目的12-2 機器等效力學(xué)模型機器等效力學(xué)模型12-3 機器運動方程式的建立及解法機器運動方程式的建立及解法12-4 機器周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法和設(shè)計指標(biāo)機器周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法和設(shè)計指標(biāo)12-5 飛輪的設(shè)計飛輪的設(shè)計12-6 機器非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法機器非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法第十二章第十二章 機器的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)機器的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)節(jié)12-1 研究機器運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)的目的研究機器運轉(zhuǎn)及其速度波動調(diào)節(jié)的目的1.1.本章研究的內(nèi)容及目的本章研究的內(nèi)容及目的 機械系統(tǒng)的運動規(guī)律，是由各構(gòu)件

2、的機械系統(tǒng)的運動規(guī)律，是由各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量和和作用于各構(gòu)件上的力作用于各構(gòu)件上的力等多方面因素決定的。等多方面因素決定的。研究內(nèi)容研究內(nèi)容在外力作用下機械的真實運動規(guī)律及機械速在外力作用下機械的真實運動規(guī)律及機械速度波動的調(diào)節(jié)。度波動的調(diào)節(jié)。 研究目的研究目的使機械的轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)波動，保證機械使機械的轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)波動，保證機械正常工作。正常工作。機械主軸速度產(chǎn)生波動的原因機械主軸速度產(chǎn)生波動的原因 機械的輸入功與有用功機械的輸入功與有用功和有害功之和不能時時保證相等。和有害功之和不能時時保證相等。機械速度波動類型機械速度波動類型周期性速度波動周期性速度波動非周期性速

3、度波動非周期性速度波動一般機械的原動件運轉(zhuǎn)的速度并非絕對均勻，會產(chǎn)生忽快、一般機械的原動件運轉(zhuǎn)的速度并非絕對均勻，會產(chǎn)生忽快、忽慢的速度波動，這種速度波動會引起機械振動，從而降低忽慢的速度波動，這種速度波動會引起機械振動，從而降低機械的壽命、效率和工作質(zhì)量。機械的壽命、效率和工作質(zhì)量。 主要影響因素：主要影響因素：機械上的外力、各構(gòu)件的質(zhì)量、尺寸及轉(zhuǎn)動機械上的外力、各構(gòu)件的質(zhì)量、尺寸及轉(zhuǎn)動慣量慣量2. 機械運轉(zhuǎn)的三個階段機械運轉(zhuǎn)的三個階段 設(shè)：設(shè)：Wd 驅(qū)動功、驅(qū)動功、 Wr 有用功、有用功、 Wf 有用功有用功 EE (=E2- -E1) 動能增量動能增量 由動能定理，有由動能定理，有 Wd

4、 - - (Wr + Wf ) = E2- -E1w wt起動起動w wmT TT T穩(wěn)定運轉(zhuǎn)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)停車停車(2) 穩(wěn)定運轉(zhuǎn)穩(wěn)定運轉(zhuǎn) Wd = Wr + + Wf ， E = 0(1) 起動階段起動階段 Wd Wr + + Wf ，E = E2- -E1 0(3) 停車階段停車階段 Wd Wr + + Wf ，E = E2- -E1 0 ，用，用“+”號表示。號表示。虧功：虧功：E 0 ，用，用“-”號表示。號表示。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/)(22aeaaaeered

5、JJdMMEaaww經(jīng)過經(jīng)過Me和和Je的一個公共周期，機械的動能恢復(fù)到原來的值的一個公共周期，機械的動能恢復(fù)到原來的值等效構(gòu)件的角速度恢復(fù)到原來的數(shù)值。等效構(gòu)件的角速度恢復(fù)到原來的數(shù)值。等效構(gòu)件的角速度在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)周期性波動。等效構(gòu)件的角速度在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)周期性波動。2)(minmaxw ww ww w m二、設(shè)計指標(biāo)二、設(shè)計指標(biāo)（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) 機械運轉(zhuǎn)的速度波動對機械的工作是不利的，它不僅將影響機械機械運轉(zhuǎn)的速度波動對機械的工作是不利的，它不僅將影響機械的工作質(zhì)量，也會影響到機械的效率和壽命，必須加以控制和調(diào)的工作質(zhì)量，也

6、會影響到機械的效率和壽命，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)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撬俣鹊谋戎怠９こ躺嫌盟鼇肀硎緳C械運轉(zhuǎn)的工程上用它來表示機械運轉(zhuǎn)的速度波動程度。速度波動程度。mw ww ww w / )(minmax w wm 一定時，一定時， 越小越小， w wmax 與與w w min 的差值越小，機器的運轉(zhuǎn)的差值越小，機器的運轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。越平穩(wěn)。2)(minmaxw ww ww w mv mw ww ww w / )(minmax v設(shè)計機械時，應(yīng)滿足：設(shè)計機械時，應(yīng)滿足： 常用機

7、械運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的許用值常用機械運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的許用值一、周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法：一、周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪：安裝飛輪： 機械出現(xiàn)盈功時，飛輪以動能的形式存儲能量；機械出現(xiàn)盈功時，飛輪以動能的形式存儲能量； 機械出現(xiàn)虧功時，飛輪釋放機械出現(xiàn)虧功時，飛輪釋放其存儲的能量其存儲的能量。12-5 飛輪設(shè)計飛輪設(shè)計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) ，可通過給系統(tǒng)增加一個轉(zhuǎn)動慣量較大的回轉(zhuǎn)體，可通過給系統(tǒng)增加一個轉(zhuǎn)動慣量較大的回轉(zhuǎn)體飛輪飛

8、輪(其轉(zhuǎn)動慣量計為其轉(zhuǎn)動慣量計為J JF )。www22min2max2/)()()(meeeredJJdMMcb)/(2maxmeJWw2max)/(mFeJJWw1）飛輪調(diào)速的基本原理）飛輪調(diào)速的基本原理2）飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算）飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算 飛輪轉(zhuǎn)動慣量為飛輪轉(zhuǎn)動慣量為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：因為要求因為要求 ，而，而J Jf Mer ,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速將持續(xù)上升，嚴(yán)重時會系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速將持續(xù)上升，嚴(yán)重時會出現(xiàn)飛車現(xiàn)象；出現(xiàn)飛車現(xiàn)象；v如果長時間如果長時間MerMed ，會造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)速持續(xù)下降直至最，會造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)速持續(xù)下降直至最后停止運轉(zhuǎn)后停止運轉(zhuǎn) 。 1.當(dāng)機械的原動機所發(fā)出的驅(qū)動力矩是速度的函數(shù)時，機械當(dāng)機械的原動機所發(fā)出的驅(qū)動力矩是速度的函數(shù)時，機械具有自動調(diào)節(jié)非周期性波動的能力。具有自動調(diào)節(jié)非周期性波動的能力。v采用電動機作為原動機的機械屬于此類。采用電動機作為原動機的機械屬于此類。2.對于沒有自調(diào)性的機械系統(tǒng)，需安裝一種專門的調(diào)節(jié)裝置對于沒有自調(diào)性的機械