第7章 機械運轉及其調速波動調節(jié)

1、7-1 概述概述7-2 機械的運動方程式機械的運動方程式7-3 機械運動方程式的求解機械運動方程式的求解7-4 穩(wěn)定運轉狀態(tài)下機械的周期性速度波動及其調節(jié)穩(wěn)定運轉狀態(tài)下機械的周期性速度波動及其調節(jié)7-5 機械的非周期性速度波動及其調節(jié)機械的非周期性速度波動及其調節(jié)7-6 考慮構件彈性時的機械動力學簡介考慮構件彈性時的機械動力學簡介第7章 機械的運轉及其速度波動的調節(jié)7-1 概述概述1.1.本章研究的內容及目的本章研究的內容及目的 機械系統(tǒng)的運動規(guī)律，是由各構件的機械系統(tǒng)的運動規(guī)律，是由各構件的質量、轉動慣量質量、轉動慣量和和作作用于各構件上的力用于各構件上的力等多方面因素決定的。等多方面因素決

2、定的。研究內容研究內容在外力作用下機械的真實運動規(guī)律及機械速度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節(jié)。波動的調節(jié)。 研究目的研究目的使機械的轉速在允許范圍內波動，保證機械正使機械的轉速在允許范圍內波動，保證機械正常工作。常工作。機械主軸速度產生波動的原因機械主軸速度產生波動的原因 機械的輸入功與有用功和機械的輸入功與有用功和有害功之和不能時時保證相等。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度波動非周期性速度波動一般機械的原動件運轉的速度并非絕對均勻，會產生忽快、忽慢一般機械的原動件運轉的速度并非絕對均勻，會產生忽快、忽慢的

3、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、效率和工作質量。命、效率和工作質量。 主要影響因素：主要影響因素：機械上的外力、各構件的質量、尺寸及轉動慣量機械上的外力、各構件的質量、尺寸及轉動慣量2. 機械運轉的三個階段機械運轉的三個階段 設：設：Wd 驅動功、驅動功、 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 - - (Wr + Wf ) = E2- -E1w wt起動起動w wmT TT T穩(wěn)定運轉穩(wěn)定運轉停車停車(2) 穩(wěn)定運轉穩(wěn)定運轉

4、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)，等效構件的等效構件的 在虧功區(qū)，在虧功區(qū)，等效構件的等效構件的 在在Me和和Je的公共周期內，的公共周期內，Wd=Wr，02/2/)(22aeaaaeeredJJdMMEaaww經過經過Me和和Je的一個公共周期，機械的動能恢復到原來的值的一個公共周期，機械的動能恢復到原來的值等效構件的角速度

5、恢復到原來的數值。等效構件的角速度恢復到原來的數值。等效構件的角速度在穩(wěn)定運轉過程中呈現(xiàn)周期性波動。等效構件的角速度在穩(wěn)定運轉過程中呈現(xiàn)周期性波動。2)(minmaxw ww ww w m2.周期性速度波動的調節(jié)周期性速度波動的調節(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均勻系數 機械運轉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量，也會影響到機械的效率和壽命，必須加以控制和調的工作質量，也會影響到機械的效率和壽命，必須加以控制和調節(jié)，將其限制在許可的范圍之內。節(jié)，將其限制在許可的范圍之內。速度不均勻系數

6、速度不均勻系數 ：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?。工程上用它來表示機械運轉的工程上用它來表示機械運轉的速度波動程度。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，機器的運轉的差值越小，機器的運轉越平穩(wěn)。越平穩(wěn)。2)(minmaxw ww ww w mv mw ww ww w / )(minmax v設計機械時，應滿足：設計機械時，應滿足： 常用機械運轉不均勻系數的許用值常用機械運轉不均勻系數的許用值周期性速度波動的調節(jié)方法：周期性速度波動的調節(jié)方法：安裝飛輪：

7、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。（2）飛輪的簡易設計方法飛輪的簡易設計方法1）飛輪調速的基本原理）飛輪調速的基本原理W max = E max即：即： W max =J Je w w2 2m 調節(jié)方法：調節(jié)方法：在在W max一定的情況下，為了使系統(tǒng)速度不均勻系數一定的情況下，為了使系統(tǒng)速度不均勻系數 ，可通過給系統(tǒng)增加一個轉動慣量較大的回轉體，可通過給系統(tǒng)增加一個轉動慣量較大的回轉體飛輪飛輪(其轉動慣量計為其轉動慣量計為J JF )。www22min2m

8、ax2/)()()(meeeredJJdMMcb)/(2maxmeJWw2max)/(mFeJJWw2）飛輪轉動慣量的計算）飛輪轉動慣量的計算 飛輪轉動慣量為飛輪轉動慣量為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)的轉速將持續(xù)上升，嚴重時會系統(tǒng)的轉速將持續(xù)上升，嚴重時會出現(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)轉速持續(xù)下降直至最，會造成系統(tǒng)轉速持續(xù)下降直至最后停止運轉后停止運轉 。 1.當機械的原動機所發(fā)出的驅動力矩是速度的函數時，機械當機械的原動機所發(fā)出的驅動力矩是速度的函數時，機械具有自動調節(jié)非周期性波動的能力。具有自動調節(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.對于沒有自調性的機械系統(tǒng)，需安裝一種專門的調節(jié)裝置對于沒有自調性的機械系統(tǒng)