机械的调速与平衡- 机械运转速度波动的调节、回转件的平衡.ppt
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1、第7章 机械运转速度波动的调节 一、调节的目的和方法 二、飞轮设计的近似方法第8章 回转件的平衡 一、回转件平衡的目的 二、回转件的平衡计算 三、回转件的平衡试验,机械的调速与平衡,稳定运转阶段的状况有:,匀速稳定运转:常数,周期变速稳定运转:(t)=(t+Tp),三个阶段:启动、稳定运转、停车。,非周期变速稳定运转,匀速稳定运转时,速度不需要调节。,7 机械运转速度波动的调节,7 机械运转速度波动的调节,一、调节的目的和方法,机械速度波动导致: 1. 机械振动,在运动副中引起附加动压力, 降低机械效率,降低零件的强度和寿命; 2. 对机床等加工机械将使产品质量和精度下降。,速度波动的类型:
2、周期性速度波动、非周期性速度波动,1. 周期性速度波动,周期性速度波动 运动周期T,调节方法:飞轮,7 机械运转速度波动的调节,飞轮动能变化:,2. 非周期性速度波动,调节方法:调速器,7 机械运转速度波动的调节,油箱供油,离心式调速器的工作原理,7 机械运转速度波动的调节,二、飞轮设计的近似方法,1. 机械运转的平均速度和不均匀系数,7 机械运转速度波动的调节,7 机械运转速度波动的调节,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
3、绝对不均匀度。但在差值相同的情况下,对平均速度的影响是不一样的。,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:,7 机械运转速度波动的调节,飞轮设计的基本问题: 已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律,在的范围内,确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量 JF 。,飞轮调速原理:,J JF,在主轴上加装飞轮之后,总的转动惯量可近似认为:,加装飞轮的目的就是为了增加机器
4、的转动惯量进而起到调节速度波动的目的。为什么加装飞轮之后就能减小速度的波动呢?,2. 飞轮设计的基本原理,7 机械运转速度波动的调节,2. 飞轮设计的基本原理,7 机械运转速度波动的调节,在位置b处,动能和角速度为: Emin 、min,机器总的动能近似为:,E=J2/2,而在位置c处为: Emax 、 max,在b-c区间处盈亏功和动能增量达到最大值:,Amax E Emax - Emin,J(2max - 2min )/2,J2m,得: J = Amax /2m ,称Amax为最大盈亏功,2. 飞轮设计的基本原理,当 Amax 与 m 一定时,J 与 为等边双曲线的关系。 过分追求机械运转
5、速度的平稳性,将使飞轮过于笨重。,2) 当 J 与 m 一定时,最大盈亏功 Amax 与不均匀系数 成正比。 即Amax越大,机械运转速度越不均匀。,3) 当 Amax 与 一定时,飞轮的转动惯量J与其角速度m的平方 成反比 。即平均转速越高,所需飞轮的转动惯量越小。,7 机械运转速度波动的调节,飞轮也可以安装在其它轴上,但必须保证两者所具有的动能相等,即:,得:,若m m , 则: J J,飞轮调速的实质:起能量储存器的作用。转速增高时,将多于能量转化为飞轮的动能储存起来,限制增速的幅度;转速降低时,将能量释放出来,阻止速度降低。,锻压机械在一个运动循环内,工作时间短,但载荷峰值大,利用飞轮
6、在非工作时间内储存的能量来克服尖峰载荷,选用小功率原动机以降低成本。,应用:,帮助机械越过死点,如缝纫机。,7 机械运转速度波动的调节,8 回转件的平衡,回转件(或转子) - 绕定轴作回转运动的构件。,F = mr2,当质心离回转轴的距离为r 时,离心力为:,F = ma = Ge2/g,举例:已知图示转子的重量为G=10 N,重心与回转轴线的距离为1 mm,转速为n=3000 rpm ,求离心力F的大小。,= 1010-323000/602/9.8= 100 N,如果转速增加一倍: n = 6000 rpm,F = 400N,由此可知:不平衡所产生的惯性力对机械运转有很大的影响。 大小方向变
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