復(fù)旦大學(xué)機械設(shè)計基礎(chǔ)課件07機械速度波動的調(diào)節(jié)

1、第七章 機械速度波動的調(diào)節(jié)7.1機械速度波動調(diào)節(jié)的目的和方法7.2機械運轉(zhuǎn)的平均速度和不均勻系數(shù)7.1機械速度波動調(diào)節(jié)的目的和方法 機械工作時，不僅受驅(qū)動力的作用，同時也受各種阻力的作用。在機械工作的某個時間段內(nèi)，驅(qū)動力所作的功與各種阻力所作的功相比，不同的比值對速度的變化是不同。（1）恒功當(dāng)驅(qū)動力所作的功等于阻力所作的功時，稱為恒功，則機械為勻速運動；（2）盈功當(dāng)驅(qū)動力所作的功大于阻力所作的功時，稱為盈功，則機械作增速運動；（3）虧功當(dāng)驅(qū)動力所作的功小于阻力所作的功時，稱為虧功， 則機械作減速運動。當(dāng)機械工作速度發(fā)生變化時，機械中將產(chǎn)生附加的動載荷，會造成機械的振動，這樣會降低機械的效率、可

2、靠性和精度，影響機械零件的強度和壽命等。一般來說，機械速度的波動對機械將產(chǎn)生不良后果，應(yīng)加以控制。7.1.1周期性速度波動7.1.2非周期性速度波動7.1.1周期性速度波動 當(dāng)外力（驅(qū)動力和阻力）作周期性變化時，機械的運動速度（如主軸的角速度）也會作周期性的波動。另外，在一個運動周期T內(nèi)，當(dāng)驅(qū)動力所作的功與阻力所作的功相等時，以主軸回轉(zhuǎn)為例，角速度的波動如圖所示。由圖可見，在周期中的某個時刻，驅(qū)動力所作的功與阻力所作的功并不相等，因而造成了速度的波動，但速度的平均值還是穩(wěn)定在一定值上。 對于周期性速度波動，調(diào)節(jié)的主要方法是在機械中加入一個轉(zhuǎn)動慣量很大的回轉(zhuǎn)件飛輪，以增加系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量來減小速度

3、變化的幅度。由飛輪動能的變化計算式得，在動能變化值相同時，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量J越大，角速度的波動越小。上圖中虛線為沒有安裝飛輪時的速度波動，實線是安裝飛輪后的速度波動。7.1.2非周期性速度波動 當(dāng)外力（驅(qū)動力和阻力）的變化是隨機的、不規(guī)則的，沒有一定的周期性時，機械和速度也呈非周期性波動。當(dāng)盈功過多時，速度可能變得太快；當(dāng)虧功過多時，速度可能變得太慢。為此，必須調(diào)節(jié)驅(qū)動力作功和阻力作功的比值，此時飛輪已不能滿足要求，只能采用特殊的裝置使驅(qū)動力所作的功隨阻力作功的變化而變化，并使兩兩功穩(wěn)于平衡，以使機械平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。這種特殊的裝置稱為調(diào)整器。 左圖所示為機械式離心調(diào)整器的工作原理簡圖。汽輪機的輸入功與供汽量的大小成正比。當(dāng)負(fù)荷減小時，汽輪機的主軸轉(zhuǎn)速升高，由于離心力的作用，N滑塊上升，并由桿機構(gòu)帶動進(jìn)汽節(jié)流閥使進(jìn)汽量減少，即減少輸入功。反之則增大進(jìn)汽量，從而使輸入功與輸出功趨于平衡，以保證速度的穩(wěn)定。 機械式調(diào)速器體積大、靈敏度低，現(xiàn)多數(shù)已改由自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。7.2機械運轉(zhuǎn)的平均速度和不均勻系數(shù) 若已知機械主軸角速度隨時間變化的規(guī)律時，一個周期角速度的實現(xiàn)平均值m為： 一般來說m的變化規(guī)律較復(fù)雜，為了便于計算，在工程上實現(xiàn)平均值m計算式改為 式中max和min分別為機械的最大角速度和最小角速度。為了衡量機械速度波動的相對程度，引入不均勻系數(shù)，即若已知m和，則 各