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1、第7章 机械的运转及其速度波动的调节,主讲：曹国忠,第7章 机械的运转及其速度波动的调节,71 机械运转速度波动调节的目的和方法,72 飞轮的近似设计方法,73 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,设计新的机械，或者分析现有机械的工作性能时，往往想知道机械运转的稳定性、构件的惯性力以及在运动副中产生的反力的大小、Vmax amax的大小，因此要对机械进行运动分析。而前面所介绍的运动分析时，都假定运动件作匀速运动(const)。但在大多数情况下，const，而是力、力矩、机构位置、
2、构件质量、转动惯量等参数的函数：F(P、M、m、J)。只有确定了的原动件运动的变化规律之后，才能进行运动分析和力分析，从而为设计新机械提供依据。这就是研究机器运转的目的。,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。,71 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:const,实际上是多个参数的函数：F(P、M、m、J),力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量,速度波动产生的不良后果：,在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作可 靠性降低。,引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。,影响机械的工艺过程，使产品质量下
3、降。,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。,机械运转的三个阶段,二、产生周期性波动的原因,油箱供油,三、速度波动调节的方法,1.对周期性速度波动，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。,2.对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。,离心式调速器的工作原理,一、机械运转的平均速度和不均匀系数,平均角速度：,额定转速,已知主轴角速度：=(t),不容易求得，工程上常采用算术平均值：,m(max +min)/2,对应的转速： n 60m /2 rpm,maxmin 表示了机器主轴速度波动范围的大小，称为绝对不
4、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。,对于周期性速度波动的机械，加装飞轮可以对速度波动的范围进行调节。下面介绍有关原理。,72 飞轮的近似设计方法,如:maxmin， m110，m2100,则：1(maxmin)/ m1 =0.1,2(maxmin)/ m2 =0.01,定义：(maxmin)/ m 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。,maxm(1+/2),可知，当m一定时，愈小，则差值maxmin也愈小，说明机器的运转愈平稳。,minm(1-/2),2max2min 22m,由m(max +min)/2 以及上式可得：,机器1速度波动对平均速度的影响
5、程度为1%，而机器2的影响程度达到10%,对于不同的机器，因工作性质不同而取不同的值。,设计时要求：,造纸织布 1/401/50,纺纱机 1/601/100,发电机 1/1001/300,碎石机 1/51/20,汽车拖拉机 1/201/60,冲床、剪床 1/71/10,切削机床 1/301/40,轧压机 1/101/20,水泵、风机 1/301/50,表7-1 机械运转速度不均匀系数的取值范围,驱动发电机的活塞式内燃机，主轴速度波动范围太大，势必影响输出电压的稳定性，故这类机械的应取小些；反之，如冲床、破碎机等机械，速度波动大也不影响其工作性能，故可取大些,二、飞轮设计的基本原理,三、最大盈亏
6、功的确定方法,举例：已知驱动力矩为常数，阻力矩如图所示，主轴的平均角速度为：m=25 1/s,不均匀系数0.05，求主轴飞轮的转动惯量J。,解：1)求Md , 在一个循环内，Md和Mr所作的功相等，于是：,作代表 Md的直线如图。,2)求Amax,各阴影三角形的面积分别为：,三个三角形面积之和,0/4,/43/4,3/49/8,9/811/8,11/813/8,13/815/8,15/82,10/16,-20/16,15/16,-10/16,10/16,-10/16,5/16,Mr,作能量指示图,书上例题自学,由能量指示图，得：,Amax10/83.93 KN-m,J Amax /2m,3.9310/(0.05252), 126 kgm2,73 飞轮主要尺寸的确定,
