第10章平衡和调速

1、第第10章章 机械平衡与周期性速度波动调节10.1 机械平衡的目的及内容机械平衡的目的及内容10.2 刚性转子的平衡计算刚性转子的平衡计算 10.3 刚性转子的平衡实验刚性转子的平衡实验10.4 机器的运转和速度波动的调节机器的运转和速度波动的调节10.5 非周期性速度波动的调节非周期性速度波动的调节10.1 机械平衡的目的与内容机械平衡的目的与内容一、平衡的目的一、平衡的目的大多数机械都是由回转构件和作往复运动的构件所组成，除了大多数机械都是由回转构件和作往复运动的构件所组成，除了中心惯性主轴与回转轴线重合，且作等速回转的构件外，其它中心惯性主轴与回转轴线重合，且作等速回转的构件外，其它所有

2、的构件都要产生惯性力。所有的构件都要产生惯性力。P=ma=GP=ma=Ge e2 2/g/g举例：举例：已知图示转子的重量为已知图示转子的重量为G=10N，重心与，重心与回转轴线的距离为回转轴线的距离为1 mm，转速为，转速为n=3000 rpm, 求离心力求离心力P P的大小。的大小。=10=101010-3-3223000/603000/602 2/9.8/9.8 =100 N如果转速增加一倍，如果转速增加一倍，n=6000 rpm P=400 N由此可知：由此可知：不平衡所产生的惯性力对机械运不平衡所产生的惯性力对机械运转有很大的影响转有很大的影响。附加动压力会产生一系列不良后果：附加动

3、压力会产生一系列不良后果：PeGGPP力的大小方向始终都在变化，将对运动副力的大小方向始终都在变化，将对运动副产生动压力。产生动压力。N21N21N21增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命。增加运动副的摩擦，降低机械的使用寿命。产生有害的振动，使机械的工作性能恶化。产生有害的振动，使机械的工作性能恶化。降低机械效率。降低机械效率。平衡的目的：平衡的目的：研究惯性力分布及其变化规律，并采取相应的研究惯性力分布及其变化规律，并采取相应的措施对惯性力进行平衡，从而减小或消除所产生的附加动压措施对惯性力进行平衡，从而减小或消除所产生的附加动压力、减轻振动、改善机械的工作性能和提高使用寿命。力、减轻振动

4、、改善机械的工作性能和提高使用寿命。二、二、 平衡的内容平衡的内容根据构件运动特点形式的不同，平衡问题可归纳为如下两个方面：1. 回转件的平衡回转件的平衡a. 刚性转子的平衡刚性转子的平衡工作转速工作转速n(0.60.75)ne1转子一转子一阶自振频率。可忽略运动时的阶自振频率。可忽略运动时的轴线变形。平衡时可采用理论轴线变形。平衡时可采用理论力学力系平衡的原理。力学力系平衡的原理。当转子工作转速当转子工作转速n(0.60.75)ne1，且，且重量和跨度较大，运转时会产生较大重量和跨度较大，运转时会产生较大的变形，使离心惯性力大大增加。此的变形，使离心惯性力大大增加。此类问题复杂，有专门的学科

5、论述。类问题复杂，有专门的学科论述。2. 机构的平衡机构的平衡对平面连杆机构，由于作往复运动和平面运动的构件总是存在对平面连杆机构，由于作往复运动和平面运动的构件总是存在加速度，就单个构件而言，是无法平衡的。但可以将整个机构加速度，就单个构件而言，是无法平衡的。但可以将整个机构一并考虑，采取措施对总的惯性力或惯性力矩进行平衡。一并考虑，采取措施对总的惯性力或惯性力矩进行平衡。本章重点介绍刚性转子的平衡问题。本章重点介绍刚性转子的平衡问题。b. 挠性转子的平衡挠性转子的平衡所谓刚性转子的不平衡，是指由于所谓刚性转子的不平衡，是指由于结构不对称结构不对称、材料缺陷材料缺陷以及以及制制造误差造误差等

6、原因而使质量分布不均匀，等原因而使质量分布不均匀，致使中心惯性主轴与回转轴致使中心惯性主轴与回转轴线不重合，线不重合，而产生离心惯性力系的不平衡。根据平衡条件的不同，而产生离心惯性力系的不平衡。根据平衡条件的不同，又可分为又可分为静平衡静平衡和和动平衡动平衡两种情况。两种情况。静止静止运动运动特点：特点：若重心不在回转轴线上，若重心不在回转轴线上，则在静止状态下，无论其重心初则在静止状态下，无论其重心初始在何位置，最终都会落在轴线始在何位置，最终都会落在轴线的铅垂线的下方这种不平衡现象的铅垂线的下方这种不平衡现象在静止状态下就能表现出来，故在静止状态下就能表现出来，故称为静平衡。称为静平衡。

7、如自行车轮一、静平衡计算一、静平衡计算静平衡原理：静平衡原理：在重心的另一侧加上一定的质量，或在重心同侧在重心的另一侧加上一定的质量，或在重心同侧去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上，而使离心惯性力去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上，而使离心惯性力达到平衡。达到平衡。适用范围：适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子（轴向尺寸较小的盘形转子（B/D0.2B/D0.2），如风扇），如风扇叶轮、飞轮、砂轮等回转件，叶轮、飞轮、砂轮等回转件，计算方法：计算方法：同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平面同一平面内各重物所产生的离心惯性力构成一个平面汇交力系汇交力系p pi i，如果该力系不平衡，那

8、么合力，如果该力系不平衡，那么合力P Pi i00。增加一个。增加一个重物重物G Gb b后，可使新的力系之合力：后，可使新的力系之合力：P= PP= Pb bPPi i=0=010.2 刚性转子的平衡计算刚性转子的平衡计算 BD ？ ？ 设各偏心质量分别为设各偏心质量分别为m mi i，偏心距为，偏心距为r ri i , ,转子转子以以等速回转，产生的离心惯性力为：等速回转，产生的离心惯性力为：称称miri为为质径积质径积称称Giri为为重径积重径积平衡配重所产生的离心惯性力为：平衡配重所产生的离心惯性力为： Pb=mb2rb总离心惯性力的合力为：总离心惯性力的合力为： Pb + +Pi=0

9、所产生的离心惯性力为：所产生的离心惯性力为： Pi = mi2rimb2rb + m12r1 + m22r2+ m32r3=0 mbrb + m1r1 + m2r2+ m3r3=0 mbgrb + m1gr1 + m2gr2+ m3gr3=0 Gbrb + G1r1 + G2r2+ G3r3=0 m1m2m3r2r1r3W1W2W3Wb1.1.刚性转子的静平衡计算刚性转子的静平衡计算P3P1P2Pbrb可用图解法求解上述矢量方程可用图解法求解上述矢量方程( (选定比例选定比例w) )。2.2.刚性转子的动平衡计算刚性转子的动平衡计算图示凸轮轴的偏心质量不在同一回转平图示凸轮轴的偏心质量不在同一

10、回转平面内，但质心在回转轴上，在任意静止面内，但质心在回转轴上，在任意静止位置，都处于平衡状态。位置，都处于平衡状态。这种在静止状态下处于平衡，而运动状态下呈现不平衡，称为这种在静止状态下处于平衡，而运动状态下呈现不平衡，称为动不平衡。对此类转子的平衡，称为动不平衡。对此类转子的平衡，称为动平衡动平衡。适用对象：适用对象：轴向尺寸较大轴向尺寸较大( (B/D0.2B/D0.2) )的转子，如内然机中的曲的转子，如内然机中的曲轴和凸轮轴、电机转子、机床主轴等都必须按动平衡来处理。轴和凸轮轴、电机转子、机床主轴等都必须按动平衡来处理。理由：理由：此类转子由于质量分布不在同一个平面内，离心惯性力此类

11、转子由于质量分布不在同一个平面内，离心惯性力将形成一个将形成一个不汇交不汇交空间力系，故不能按静平衡处理。空间力系，故不能按静平衡处理。惯性力偶矩：惯性力偶矩：M=PLM=PL0 0 运动时有：运动时有：P P1 1+P+P2 2=0=0 任意空间力系的平衡条件为：任意空间力系的平衡条件为： PP =0, M=0=0, M=0LPP从理论上讲，对于偏心质量分布在多个运动平面内的转子，对每一个运动按静平衡的方法来处理（加减质量），也是可以达到平衡的。问题是由于实际结构不允许在偏心质量所在平面内安装平衡配重，也不允许去掉不平衡重量(如凸轮轴、曲轴、电机转子等)。解决问题的唯一办法就是将平衡配重分配

12、到另外两个平面I、II内。 由理论力学可知：一个力可以由理论力学可知：一个力可以分解分解成成两个与其两个与其平行平行的两个分力。的两个分力。mrLlLrmmrLlrmIIIIII11重要结论：重要结论：某一回转平面内的不平衡质量某一回转平面内的不平衡质量m m，可以在两个任选的，可以在两个任选的 回转平面内进行平衡。回转平面内进行平衡。Ll1l2r1rr2P I IIP2P1m1m2m两者等效的条件是：两者等效的条件是：代入质径积得：代入质径积得：PLlLPLlP122PLlP11PPP212211lPlPP2IP1IP3IP2IIP3IIP1IImbIIrbIIm2m3m1l1l2l3Lmb

13、IW3IW2IW1IWbIW2IIW3IIW1IIWbIIWIIWILliPiIPiIIPir1P2r2P3r3PbIIrbIPbI/LlPPi iiIILlLPPiiiI/ )(0321IIIbIWWWW0321IIIIIIbIIWWWWP1首先在转子上选定两个回转平面和作为平衡基面，该平面用来加装或去掉平衡质量。将三个不同回转面内的离心惯性力往平面和上分解。50分钟III空间力系的平衡空间力系的平衡LlLPPPI/ )(11110321IIIbIPPPPLlLPPPI/ )(2222LlPPII/333LlPPII/111LlPPII/2220321IIIIIIbIIPPPP0333222

14、111rLlmrLlmrLlmrmIIIIbI0333222111rLlLmrLlLmrLlLmrmIIIIIIIIbII3333()/IPPP LlL将不同回转面内的离心惯性力往平面将不同回转面内的离心惯性力往平面和和上分解，得：上分解，得：只要在平衡基面内加装平衡质量或去掉平衡质量PbI、PbII，使两平面内的惯性力之和分别为零，这个转子就平衡了。两个平面汇交力系的平衡问题。两个平面汇交力系的平衡问题。平衡时满足：平衡时满足：代入质径积：代入质径积：以上矢量方程可用作图法求解。以上矢量方程可用作图法求解。当回转半径当回转半径r rI I、r rIIII确定之后，就可求得平衡质量确定之后，就

15、可求得平衡质量m mbIbI、m mbIIbII。结论：结论：对于动不平衡的转子，无论其具有多少个偏心质量以及分布在对于动不平衡的转子，无论其具有多少个偏心质量以及分布在多少个回转平面内，都只要在选定的平衡基面内加上或去掉平多少个回转平面内，都只要在选定的平衡基面内加上或去掉平衡质量，即可获得完全平衡。故动平衡又称为衡质量，即可获得完全平衡。故动平衡又称为双面平衡双面平衡。经过计算，在理论上是平衡的转子，由于制造误差、材质不均匀、安装误差等因素，使实际转子存在不平衡量。要彻底消除不平衡，只有通过实验方法测出其不平衡质量的大小和方向。然后通过增加或除去平衡质量的方法予以平衡。10.3 刚性转子的

16、平衡实验刚性转子的平衡实验一、静平衡实验一、静平衡实验导轨式静平衡导轨式静平衡架架单摆式平衡架单摆式平衡架导轨导轨式平衡架：式平衡架：滚子式平衡架：滚子式平衡架：使用方便，但精度较低。使用方便，但精度较低。单摆式平衡架：单摆式平衡架：工作效率高。工作效率高。二、动平衡实验二、动平衡实验（实验课讲授其原理）（实验课讲授其原理）特点：特点：结构简单、精度高，结构简单、精度高，但两刀口平行、调整困难，但两刀口平行、调整困难，且要求两轴端直径相同。一且要求两轴端直径相同。一般要经过多次实验才能找准，般要经过多次实验才能找准，工作效率低，不适合批量生工作效率低，不适合批量生产产。滚子滚子式平式平衡架衡架

17、一、研究内容及目的一、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。析作准备。前述运动分析曾假定是常数，但实际上是变化的概述：概述：设计新的机械，或者分析现有机械的工作性能时，往往想设计新的机械，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、力的大小、V Vmaxmax amaxmax的大小，因此要对机械进行运动分析。而前面的大小，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

18、运动所介绍的运动分析时，都假定运动件作匀速运动( (constconst) )。但。但在大多数情况下，在大多数情况下，constconst，而是力、力矩、机构位置、构件质，而是力、力矩、机构位置、构件质量、转动惯量等参数的函数：量、转动惯量等参数的函数：F(PF(P、M M、m m、J)J)。只有确定只有确定了的原动件运动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，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。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，目的是使机械的转研究机械运转速度的波动及其调节方法，目的是使

19、机械的转 速在允许范围内波动，而保证正常工作。速在允许范围内波动，而保证正常工作。速度波动过大，会产生恶果10.4 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节机械的运转机械的运转稳定运转阶段的状况有稳定运转阶段的状况有：匀速稳定运转：匀速稳定运转：常数常数t 稳定运转稳定运转周期周期变速稳定运转：变速稳定运转：(t)=(t+T(t)=(t+Tp p) )启动启动三个阶段：启动、稳定运转、停车。三个阶段：启动、稳定运转、停车。非非周期周期变速稳定运转变速稳定运转 停止停止m m t 稳定运转稳定运转启动启动停止停止m m t 稳定运转稳定运转启启动 停止停止匀速稳定运转时，速度匀速

20、稳定运转时，速度不需要调节。不需要调节。后两种情况由于速度的波动，会产生以下不良后果：后两种情况由于速度的波动，会产生以下不良后果：速度波动产生的不良后果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。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。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，使产品质量下降。影响机械的工艺过程，使产品质量下降。载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故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。为了减小这些不良影响，就必须对

21、速度波动范围进行调节。二、速度波动调节的方法二、速度波动调节的方法1.1.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。体（俗称飞轮）达到调速的目的。2.2.对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。本章仅讨论飞轮调速问题。本章仅讨论飞轮调速问题。三、作用在机械上的驱动力和生产阻力三、作用在机械上的驱动力和生产阻力驱动力是由原动机提供的动力，根据其特性的不同，它们可以是驱动力是由原动机提供的动力，根据其特性的不同，它们可以是不同运动参数的函数：不同运动

22、参数的函数：蒸汽机与内然机发出的驱动力是活塞位置的函数：蒸汽机与内然机发出的驱动力是活塞位置的函数：电动机发出的驱动力矩是转子角速度电动机发出的驱动力矩是转子角速度 的函数：的函数：机械特性曲线机械特性曲线原动机发出的驱动力与原动机发出的驱动力与运动参数之间的函数关系曲线。运动参数之间的函数关系曲线。当用解析法研究机械在外力作用下，驱当用解析法研究机械在外力作用下，驱动力必须以解析表达式给出。动力必须以解析表达式给出。一般较复杂工程上常将特性曲线作近似处理，如工程上常将特性曲线作近似处理，如Md=M(s)Md=M( )BN Md 交流异步电动机的机械特性曲线交流异步电动机的机械特性曲线AC用通

23、过额定转矩点用通过额定转矩点N N的的直线直线NCNC代替代替曲线曲线NCNCn n0 0Md=Mn( 0 )/ ( 0 n)其中其中Mn额定转矩，额定转矩， n 额定角速度，额定角速度， 0 同步角速度同步角速度机器铭牌 生产阻力取决于生产工艺过程的特点，有如下几种情况：生产阻力取决于生产工艺过程的特点，有如下几种情况：生产阻力为常数，如车床；生产阻力为常数，如车床；生产阻力为机构位置的函数，如压力机生产阻力为机构位置的函数，如压力机; ;生产阻力为执行构件速度的函数，如鼓风机、搅拌机等；生产阻力为执行构件速度的函数，如鼓风机、搅拌机等；驱动力和生产阻力的确定，涉及到许多专门知识，已超出本课

24、程的范围。本课程所讨论机械在外力作用下运动时，假定外力为已知。本课程所讨论机械在外力作用下运动时，假定外力为已知。生产阻力为时间的函数，如球磨机、揉面机等；生产阻力为时间的函数，如球磨机、揉面机等；四、产生周期性波动的原因四、产生周期性波动的原因作用在机械上的驱动力矩和阻力作用在机械上的驱动力矩和阻力矩往往是原动机转角的周期性函矩往往是原动机转角的周期性函数，其等效力矩数，其等效力矩Me ed= Me ed ()，Me er= Me er () 必然也必然也是周期性函是周期性函数。分别绘出在一个运动循环内数。分别绘出在一个运动循环内的变化曲线。的变化曲线。dMWaedd)()(dMWaerr)

25、()()()(rdWWE2221)()(21aeaeJJ动能增量为：动能增量为：Me edMe era bcde aMe erMe ed0)()(adMMered 则等效驱动力矩和则等效驱动力矩和等效阻力矩所作的功分别为：等效阻力矩所作的功分别为：分析以上积分所代表的的物理含义Me edMe era bcde a(a)等效力矩所作功及动能变化。等效力矩所作功及动能变化。区区 间间外力所的作功外力所的作功等效构件的等效构件的动能动能EM Md dMMMr r盈功盈功“”b-cb-cM Md dMMMr r盈功盈功“”d-ed-eM Md dMMr r亏功亏功“”e-ae-a在一个运动循环内：在一

26、个运动循环内：)(aaaereddMM经过一个运动循环之后，机械又回经过一个运动循环之后，机械又回复到初始状态复到初始状态, ,其运转速度呈现周期其运转速度呈现周期性波动。性波动。W Wd d=W=Wr r即：即：= 0动能的变化曲线动能的变化曲线E()如图如图b所示所示E(b)(c)222121aeaaeaJJE=0速度曲线如图速度曲线如图c所示所示五、五、周期性速度波动的调节周期性速度波动的调节平均角速度平均角速度m和速度不均匀系数和速度不均匀系数TdTm01不容易求得，工程上常采用算术平均值：不容易求得，工程上常采用算术平均值：m(max + +min)/2 )/2 对应的转速：对应的转

27、速： n=60n=60m /2, /2, rpmrpmmaxmin 表示了机器主轴速度波动范围的大小，称为绝对表示了机器主轴速度波动范围的大小，称为绝对不均匀度。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。如：样的。如：如如maxmin， m11010，m2100100则：则：1 1(maxmin)/ )/ m1 =0.1 =0.12 2(maxmin)/ )/ m2 =0.01 =0.01平均角速度：平均角速度：minminmaxmaxT Tmaxm(1+/2)(1+/2)可知，当可知，当m一定时，一定时，愈小，则差值愈小，则差值m

28、axmin也愈小，也愈小，说明机器的运转愈平稳。说明机器的运转愈平稳。对于不同的机器，因工作性质不同而取不同的值对于不同的机器，因工作性质不同而取不同的值。设计时要求：设计时要求：造纸织布造纸织布 1/401/401/501/50纺纱机纺纱机 1/61/61/1001/100发电机发电机 1/1001/1001/3001/300定义：定义：(maxmin)/ )/ m 为机器运转速度不均匀系数，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。它表示了机器速度波动的程度。minm(1-/2)(1-/2)2 2max2 2min=2=22 2m 机械名称机械名称 机械名称机械名称 机械名称机

29、械名称 由由m(max + +min)/2)/2 以及上式可得：以及上式可得： 碎石机碎石机 1/51/51/201/20 汽车拖拉机汽车拖拉机 1/201/201/601/60冲床、剪床冲床、剪床 1/71/71/101/10切削机床切削机床 1/301/301/401/40轧压机轧压机 1/101/101/21/2水泵、风机水泵、风机 1/301/301/501/50六、飞轮的简易设计六、飞轮的简易设计为什么加装飞轮之后就能减小速度的波动呢？飞轮调速原理飞轮调速原理J=JJ=Je e+J+JF F由于速度波动，机械系统的动能随位由于速度波动，机械系统的动能随位置置的变化而变化。在位置的变化

30、而变化。在位置b b处为处为E Eminmin 、minmin，而在，而在c c处为处为E Emaxmax 、 maxmax。设在等效构件上加装飞轮之后，其设在等效构件上加装飞轮之后，其总的转动惯量变为：总的转动惯量变为：由动能积分形式的机器运动方程有：由动能积分形式的机器运动方程有：maxminmaxmin)21(2JddEcbdMecbdMMered)(飞轮设计的基本问题，就是根据机器实际所需的飞轮设计的基本问题，就是根据机器实际所需的m和和来确来确定其转动惯量定其转动惯量J JF F，加，加装飞轮的目的就是为了增加机器的转动惯装飞轮的目的就是为了增加机器的转动惯量进而起到调节速度波动的目

31、的。量进而起到调节速度波动的目的。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。Me edMe era bcde a(a)E(b)(c)minminmaxmax E Emaxmax E Eminmin左边积分得最大动能及其增量为：左边积分得最大动能及其增量为：E Emax =( J =( Je e+J+JF F)2 2max/2/2E Emin =( J =( Je e+J+JF F)2 2min/2/2E EmaxE EmaxE Emin( J( Je e+J+JF F)2 2m(J(Je e+J+JF F)()(2 2max-2 2min)/2)/2而方程右边的积分对应区

32、间而方程右边的积分对应区间bcbc之间的之间的阴影面积阴影面积。在。在b b点处，机械出现能量点处，机械出现能量最小值最小值E Emin，而在，而在c c点出现动能最大值点出现动能最大值E Emax。故在区间。故在区间b b、c c 之间将出现之间将出现最大盈亏功最大盈亏功W Wmax，即驱动力与阻力，即驱动力与阻力功之差的最大值。功之差的最大值。MedMera bcde a(a)E(b)(c)minminmaxmax E Emaxmax E Eminminmaxmin)21(2JdcbdMMered)(cbdMMWered)()(max强调Emax =Wmax由由E EmaxW Wmax得：

33、得：( J( Je e+J+JF F)2 2mW Wmax对于一台具体的机械而言，对于一台具体的机械而言，W Wmax、m、J Je e 都是定值。都是定值。W Wmax /( J /( Je e+J+JF F)2 2m当当J JF F运转平稳。运转平稳。J JF F的近似计算的近似计算所设计飞轮的所设计飞轮的J JF F应满足：应满足： ，于是有：，于是有：一般情况下，一般情况下，J Je e J m时，则时，则J JFxFx J JF F ，故将飞轮装在高速轴上，可减小飞，故将飞轮装在高速轴上，可减小飞轮的转动惯量，从而减小飞轮的结构尺寸。轮的转动惯量，从而减小飞轮的结构尺寸。W Wmax

34、强调W Wmax不一定出现在相邻点J JF FW Wmax/2 2m飞轮调速的实质：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，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。将能量释放出来，阻止速度降低。 锻压机械锻压机械在一个运动循环内，工作时间短，但载荷峰值在一个运动循环内，工作时间短，但载荷峰值大，利用飞轮在非工作时间内储存的能量来克服尖峰载荷，选大，利用飞轮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。用小功率原动机以

35、降低成本。飞轮尺寸的确定飞轮尺寸的确定a)a)轮形飞轮轮形飞轮这种飞轮一般较大，由这种飞轮一般较大，由轮毂轮毂、轮辐轮辐和和轮缘轮缘三部分组成。其轮三部分组成。其轮毂和轮缘的转动惯量较小，可忽略不计。其转动惯量为：毂和轮缘的转动惯量较小，可忽略不计。其转动惯量为： 轮毂轮毂轮幅轮幅轮缘轮缘JA应用：应用：玩具小车玩具小车帮助机械越过死点，如缝纫机。帮助机械越过死点，如缝纫机。 2gQJJAAFgDQJAF42)(422HDgQA因为因为HD，故忽略，故忽略H2，于是上式可简化为，于是上式可简化为：FAgJDQ422NmD1D2DHb)4(212221DDgQA)2/()2/(822HDHDgQAA为惯性半径式中式中QAD2称为飞轮矩，当选定飞轮的平均直径称为飞轮矩，当选定飞轮的平均直径D D之后，就可求之后，就可求得飞轮的重量得飞轮的重量QA。 D60 v /n其中其中 v 按下表中的安全值选取，以免轮缘因离心力过大而破裂：按下表中的安全值选取，以免轮缘因离心力过大而破裂：铸铁制飞轮铸铁制飞轮钢制飞轮钢制飞轮轮缘轮辐整铸轮缘轮辐整铸轮缘轮辐分铸轮缘轮辐分铸30305050 m/s m/s145455555 m/