第7章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其調(diào)速波動的調(diào)節(jié)

1、7-1 概述概述7-2 機(jī)械的運(yùn)動方程式機(jī)械的運(yùn)動方程式7-3 機(jī)械運(yùn)動方程式的求解機(jī)械運(yùn)動方程式的求解7-4 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動及其調(diào)節(jié)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下機(jī)械的周期性速度波動及其調(diào)節(jié)7-5 機(jī)械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)機(jī)械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)7-6 考慮構(gòu)件彈性時(shí)的機(jī)械動力學(xué)簡介考慮構(gòu)件彈性時(shí)的機(jī)械動力學(xué)簡介第7章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)7-1 概述概述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(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律，是由各構(gòu)件的機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律，是由各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量和和作作用于各構(gòu)件上的力用于各構(gòu)件上的力等多方面因素決定的。等多方面因素決

2、定的。研究內(nèi)容研究內(nèi)容在外力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動規(guī)律及機(jī)械速度在外力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動規(guī)律及機(jī)械速度波動的調(diào)節(jié)。波動的調(diào)節(jié)。 研究目的研究目的使機(jī)械的轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)波動，保證機(jī)械正使機(jī)械的轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)波動，保證機(jī)械正常工作。常工作。機(jī)械主軸速度產(chǎn)生波動的原因機(jī)械主軸速度產(chǎn)生波動的原因 機(jī)械的輸入功與有用功和機(jī)械的輸入功與有用功和有害功之和不能時(shí)時(shí)保證相等。有害功之和不能時(shí)時(shí)保證相等。機(jī)械速度波動類型機(jī)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(jī)械的原動件運(yùn)轉(zhuǎn)的速度并非絕對均勻，會產(chǎn)生忽快、忽慢一般機(jī)械的原動件運(yùn)轉(zhuǎn)的速度并非絕對均勻，會產(chǎn)生忽快、忽慢的

3、速度波動，這種速度波動會引起機(jī)械振動，從而降低機(jī)械的壽的速度波動，這種速度波動會引起機(jī)械振動，從而降低機(jī)械的壽命、效率和工作質(zhì)量。命、效率和工作質(zhì)量。 主要影響因素：主要影響因素：機(jī)械上的外力、各構(gòu)件的質(zhì)量、尺寸及轉(zhuǎn)動慣量機(jī)械上的外力、各構(gòu)件的質(zhì)量、尺寸及轉(zhuǎn)動慣量2. 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)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 - - (Wr + Wf ) = E2- -E1w wt起動起動w wmT TT T穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)停車停車(2) 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)

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(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/)(22aeaaaeeredJJdMMEaaww經(jīng)過經(jīng)過Me和和Je的一個(gè)公共周期，機(jī)械的動能恢復(fù)到原來的值的一個(gè)公共周期，機(jī)械的動能恢復(fù)到原來的值等效構(gòu)件的角速度

5、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(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)周期性速度波動的調(diào)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(shù)均勻系數(shù) 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動對機(jī)械的工作是不利的，它不僅將影響機(jī)械機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動對機(jī)械的工作是不利的，它不僅將影響機(jī)械的工作質(zhì)量，也會影響到機(jī)械的效率和壽命，必須加以控制和調(diào)的工作質(zhì)量，也會影響到機(jī)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)

6、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?。工程上用它來表示機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的工程上用它來表示機(jī)械運(yùn)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(shí)，一定時(shí)， 越小越小， w wmax 與與w w min 的差值越小，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)的差值越小，機(jī)器的運(yùn)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(jì)機(jī)械時(shí)，應(yīng)滿足：設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，應(yīng)滿足： 常用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的許用值常用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的許用值周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法：周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪：

7、安裝飛輪： 機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪以動能的形式存儲能量；機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪以動能的形式存儲能量； 機(jī)械出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪釋放機(jī)械出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪釋放其存儲的能量其存儲的能量。（2）飛輪的簡易設(shè)計(jì)方法飛輪的簡易設(shè)計(jì)方法1）飛輪調(diào)速的基本原理）飛輪調(diào)速的基本原理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(gè)轉(zhuǎn)動慣量較大的回轉(zhuǎn)體，可通過給系統(tǒng)增加一個(gè)轉(zhuǎn)動慣量較大的回轉(zhuǎn)體飛輪飛輪(其轉(zhuǎn)動慣量計(jì)為其轉(zhuǎn)動慣量計(jì)為J JF )。www22min2m

8、ax2/)()()(meeeredJJdMMcb)/(2maxmeJWw2max)/(mFeJJWw2）飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算）飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)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?yàn)橐笠驗(yàn)橐?，而，而J Jf Mer ,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速將持續(xù)上升，嚴(yán)重時(shí)會系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速將持續(xù)上升，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)飛車現(xiàn)象；出現(xiàn)飛車現(xiàn)象；v如果長時(shí)間如果長時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)后停止運(yùn)轉(zhuǎn) 。 1.當(dāng)機(jī)械的原動機(jī)所發(fā)出的驅(qū)動力矩是速度的函數(shù)時(shí)，機(jī)械當(dāng)機(jī)械的原動機(jī)所發(fā)出的驅(qū)動力矩是速度的函數(shù)時(shí)，機(jī)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(jī)作為原動機(jī)的機(jī)械屬于此類。采用電動機(jī)作為原動機(jī)的機(jī)械屬于此類。2.對于沒有自調(diào)性的機(jī)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(jī)械系統(tǒng)