機(jī)械原理速度波動課件

1、機(jī)械原理速度波動課件機(jī)械原理速度波動課件 有害影響主軸速度過大的波動變化會影響機(jī)器的正常工作，增大運(yùn)動副中的動載荷，加劇運(yùn)動副的磨損，降低機(jī)器的工作精度和傳動效率，縮短機(jī)器的使用壽命。周期性的速度波動還會激發(fā)機(jī)器振動，產(chǎn)生噪聲，甚至引起機(jī)器共振，造成意外事故。 有害影響 一、概述 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)動慣量和作用于各構(gòu)件上的力等多方面因素決定的。研究內(nèi)容在外力作用下機(jī)械的真實運(yùn)動規(guī)律及機(jī)械速度波動的調(diào)節(jié)。 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)械正常工作。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有害功之和不能時時保證相等。機(jī)械速度波動類型周期性速度波動非周期

2、性速度波動 一、概述 工作角速度nn額定角速度 1. 作用在機(jī)械上的驅(qū)動力和生產(chǎn)阻力的性質(zhì)驅(qū)動力常數(shù) 如重力 FdC位移的函數(shù) 如彈簧力 Fd Fd(s)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動力矩Md Md(s)速度的函數(shù) 如電動機(jī)驅(qū)動力矩Md Md()Md BNAC0 0 同步角速度工作角速度nn額定角速度 1. 作用在機(jī)械 生產(chǎn)阻力 生產(chǎn)阻力是指機(jī)械工作時需要克服的工作負(fù)荷，它決定于機(jī)械的工藝特性。常數(shù) 如起重機(jī)、車床的生產(chǎn)阻力執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的函數(shù) 如曲柄壓力機(jī)、活塞式壓縮機(jī)的生產(chǎn)阻力執(zhí)行構(gòu)件速度的函數(shù) 如鼓風(fēng)機(jī)、離心泵的生產(chǎn)阻力時間的函數(shù) 如揉面機(jī)、球磨機(jī)的生產(chǎn)阻力 生產(chǎn)阻力機(jī)器動能方程式： Wd (Wr+Wf)=

3、Wd-Wc = E2 E1= E 驅(qū)動功 - 阻力功 = 系統(tǒng)動能的增量盈功：驅(qū)動力作的功大于阻力作的功虧功：驅(qū)動力作的功小于阻力作的功機(jī)器動能方程式：機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程（功、能轉(zhuǎn)換）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的三個階段1 起動階段(0 m) 特點：WdWr =m2 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段(m) 特點：Wd=Wr =m3 停車階段(m 0)特點： Wd0 ，用“+”號表示。虧功：E 0 ，用“+二、速度波動程度的衡量指標(biāo)1. 平均角速度 m2. 角速度的變化量max- min 例如：當(dāng)max- min=5rad/s時，對于m =10 rad/s 和m =100rad/s的機(jī)械，低速機(jī)械的速度波動要明顯一些。 可反映機(jī)械速度

4、波動的絕對量，但不能反映機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻程度。3. 速度不均勻系數(shù)：角速度變化量和其平均角速度的比值。工程上用它來表示機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動程度。二、速度波動程度的衡量指標(biāo)1. 平均角速度 m2. 角二、速度波動程度的衡量指標(biāo)（續(xù)）m 一定時， 越小， max 與 min 的差值越小，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。 設(shè)計機(jī)械時，應(yīng)滿足：常用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)的許用值d二、速度波動程度的衡量指標(biāo)（續(xù)）m 一定時， 越小， 三、周期性速度波動的調(diào)節(jié) 為了減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的周期性速度波動，常用的方法是在機(jī)械中安裝具有較大轉(zhuǎn)動慣量JF 的飛輪來進(jìn)行調(diào)節(jié)。 飛輪相當(dāng)于一個儲能器。當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時，它以動能的形式將多余

5、的能量儲存起來，使主軸角速度上升幅度減小；當(dāng)出現(xiàn)虧功時，它釋放其儲存的能量，以彌補(bǔ)能量的不足，使主軸角速度下降的幅度減小。三、周期性速度波動的調(diào)節(jié) 為了減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的周期設(shè)在機(jī)械上安裝的飛輪的等效轉(zhuǎn)動慣量為JF三、周期性速度波動的調(diào)節(jié)（續(xù)） 指一個周期內(nèi)，驅(qū)動功和阻抗功之差的最大值。或：一個周期內(nèi)，機(jī)械速度由min上升到max （或由max下降到min ）時，外力對系統(tǒng)所作的盈功（或虧功）的最大值。1. 最大盈虧功Wmax ：設(shè)在機(jī)械上安裝的飛輪的等效轉(zhuǎn)動慣量為JF三、周期性速度波動的三、周期性速度波動的調(diào)節(jié)（續(xù)） 圖(b)所示為某機(jī)械系統(tǒng)的動能E()在一個周期 T 內(nèi)的變化曲線。b 處

6、：Emin ，c 處：Emax ， Wmax ：在b 與c 之間能量指示圖：以a 點為起點，按一定比例用向量線段依次表示相應(yīng)位置Med和Mer之間所包圍的面積Aab、Abc、Acd、Ade和Aea的大小和正負(fù)的圖形。Amax 代表最大盈虧功 Wmax的大小三、周期性速度波動的調(diào)節(jié)（續(xù)） 圖(b)所示為某機(jī)械系minmaxMvdMvr+MabcdeaTW1W2W3W4W5假設(shè)：W1=-100，W2=350，W3=-80， W4=330，W5=-500或例題：1700-1002505000minmaxMvdMvr+Mabcdea關(guān)鍵：根據(jù)wm、 確定飛輪的JF.最大盈虧功Amax與動能的增量的關(guān)系

7、：JF分析：(1) Amax、m=const.JF -成反比 -不宜選取過小的 -不能完全消除系統(tǒng)周期性速度波動 (2) JF 、m=const. Amax -成正比 - Amax 愈大機(jī)器速度波動愈嚴(yán)重 (3) Amax 、=const. JF -2m成反比 -為減少JF,飛輪宜安裝在轉(zhuǎn)速較高的軸上2. 飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF的計算 ：關(guān)鍵：根據(jù)wm、 確定飛輪的JF.JF分析：(1 7-5 機(jī)械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)非周期性速度波動：機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，等效力矩（Me= Med-Mer）非周期性變化時，機(jī)械出現(xiàn)的速度波動。 工作阻力或驅(qū)動力在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生突變，從而使輸入能量和輸出能量在較長

8、一段時間內(nèi)失衡造成的。若長時間內(nèi)MedMer ,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速將持續(xù)上升，嚴(yán)重時會出現(xiàn)飛車現(xiàn)象；如果長時間MedMer ，會造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)速持續(xù)下降直至最后停止運(yùn)轉(zhuǎn) 。 一、非周期性速度波動產(chǎn)生的原因及危害 7-5 機(jī)械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)非周期性速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)且具下降的趨勢時，機(jī)械具有自動調(diào)節(jié)非周期性波動的能力。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-調(diào)速器來調(diào)節(jié)機(jī)械出現(xiàn)的非周期性速度波動。 如采用蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或汽輪機(jī)為原動機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)二、非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法分為兩種情況：1. 當(dāng)機(jī)械的原動機(jī)所發(fā)

9、出的驅(qū)動力矩是速度的函數(shù)且具下降的離心式調(diào)速器離心式調(diào)速器例3：求：電動機(jī)所需的平均功率，以及JF 1)飛輪裝在曲柄軸上； 2)飛輪裝在電動機(jī)軸上，忽略減速器的轉(zhuǎn)動慣量。解：1. 求平均功率例3：求：電動機(jī)所需的平均功率，以及JF解：1. 求平均功3. 求飛輪轉(zhuǎn)動慣量2）飛輪裝在電動機(jī)軸上2. 求最大盈虧功例3（續(xù)）1)飛輪裝在曲柄軸上3. 求飛輪轉(zhuǎn)動慣量2）飛輪裝在電動機(jī)軸上2. 求最大盈例4：已知:求：1)2) 裝在曲軸上的飛輪 的轉(zhuǎn)動慣量JF解：一個循環(huán)內(nèi)驅(qū)動功應(yīng)等于阻抗功，1) 確定阻抗力矩M r例4：已知:求：1)2) 裝在曲軸上的飛輪 的轉(zhuǎn)動慣量3）求2）求例4（續(xù)）M rED3）求2）求例4（續(xù)）M rED基本要求 掌握機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程的三個階段，機(jī)械系統(tǒng)的功、能量和原動件運(yùn)動速度的特點。了解作用在機(jī)械中的力與某些運(yùn)動參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。 掌握