机械的平衡与调速

1、第十四章第十四章 机械的调速与平衡机械的调速与平衡14.114.1回转件的平衡回转件的平衡14.214.2机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节 基本内容基本内容 (1)(1)机械平衡的目的机械平衡的目的 (2)(2)回转件的静平衡及其实验法回转件的静平衡及其实验法 (3)(3)回转件的动平衡及其实验法回转件的动平衡及其实验法 (4)(4)机械速度波动调节的目的和方法机械速度波动调节的目的和方法 (5)(5)飞轮调速的原理飞轮调速的原理14.1 14.1 回转件的平衡回转件的平衡一、机械平衡的目的：一、机械平衡的目的： 尽量消除附加动压力，减轻机械振动现尽量消除附加动压力，减轻机械振动现

2、象，以改善机械工作性能和延长使用寿命。象，以改善机械工作性能和延长使用寿命。 1、转子：绕固定轴转动的构件称为转子、转子：绕固定轴转动的构件称为转子2、转子的平衡、转子的平衡刚性转子的平衡刚性转子的平衡挠性转子的平衡挠性转子的平衡1 1、静平衡：、静平衡：质量分布在同一回转面内的平衡问质量分布在同一回转面内的平衡问题称为静平衡。它适用于转子宽度题称为静平衡。它适用于转子宽度B 0.2D（D 为转子直径）的回转件；为转子直径）的回转件；二、刚性转子的平衡设计二、刚性转子的平衡设计 静平衡的条件：分布于回转件上各个静平衡的条件：分布于回转件上各个质量的离心力的矢量和等于零。即只要求质量的离心力的矢

3、量和等于零。即只要求刚性转子的惯性力达到平衡。刚性转子的惯性力达到平衡。 静平衡实验。静平衡实验通常在静平静平衡实验。静平衡实验通常在静平衡架上进行。静平衡架有刀口式导轨静平衡架上进行。静平衡架有刀口式导轨静平衡架和圆盘式导轨静平衡架。衡架和圆盘式导轨静平衡架。 转子的静平衡实质上是平面汇交力转子的静平衡实质上是平面汇交力系的平衡问题。系的平衡问题。 2 2、动平衡：回转件的质量分布在不同回转面、动平衡：回转件的质量分布在不同回转面内的平衡问题称为动平衡，适用于轴向尺寸内的平衡问题称为动平衡，适用于轴向尺寸较大的回转件（较大的回转件（B 0.2DB 0.2D）。）。动平衡是两个平面汇交力系的平

4、衡问题。动平衡是两个平面汇交力系的平衡问题。 动平衡的条件：分布于回转件上的各个动平衡的条件：分布于回转件上的各个质量的离心力的矢量和等于零，同时离心力所质量的离心力的矢量和等于零，同时离心力所引起的离心力矩的矢量和也等于零。引起的离心力矩的矢量和也等于零。 动平衡实验动平衡实验动平衡实验是在动平衡机动平衡实验是在动平衡机上进行的。动平衡机分为机械式和电测式两类，上进行的。动平衡机分为机械式和电测式两类，其目的在于测定回转件不平衡质量的大小和方其目的在于测定回转件不平衡质量的大小和方位，用以改善被平衡回转件的质量分布。位，用以改善被平衡回转件的质量分布。 为解决刚性转子的静平衡，只要在一个平为

5、解决刚性转子的静平衡，只要在一个平面内适当地加平衡配重即可；而为解决刚性转面内适当地加平衡配重即可；而为解决刚性转子的动平衡，则需在两个平面内适当地加平衡子的动平衡，则需在两个平面内适当地加平衡配重才行。配重才行。结论：由于动平衡同时满足了静平衡的条件，结论：由于动平衡同时满足了静平衡的条件，故经动平衡实验校正后的回转件一定是静平衡故经动平衡实验校正后的回转件一定是静平衡的，但是，应注意，达到静平衡的回转件不一的，但是，应注意，达到静平衡的回转件不一定达到动平衡。定达到动平衡。14.2 14.2 机器运转速度波动的调节机器运转速度波动的调节一、机械速度波动调节的目的一、机械速度波动调节的目的

6、由于机械在运转中，驱动功与阻力功不是时时相由于机械在运转中，驱动功与阻力功不是时时相等，会引起机械动能的增减，从而导致机械运转速度的等，会引起机械动能的增减，从而导致机械运转速度的波动。这种波动。这种速度波动会在运动副中产生附加动载荷速度波动会在运动副中产生附加动载荷，降，降低机械效率和工作可靠性，引起机械振动，影响零件的低机械效率和工作可靠性，引起机械振动，影响零件的强度和寿命，降低机械的精度和工艺性能，使产品质量强度和寿命，降低机械的精度和工艺性能，使产品质量下降。下降。例如：发电机主轴的速度波动将导致电压波动，电唱机例如：发电机主轴的速度波动将导致电压波动，电唱机转盘的速度波动会使音质变

7、差，鼓风机或电风扇主轴的转盘的速度波动会使音质变差，鼓风机或电风扇主轴的转速波动会产生噪声等。所以，必须设法加以调整，使转速波动会产生噪声等。所以，必须设法加以调整，使这种波动限制在许可范围之内。这种波动限制在许可范围之内。机械运转时的速度波动有两种形态：机械运转时的速度波动有两种形态： 周期性的速度波动：这种速度波动周期性的速度波动：这种速度波动在一个运动周期内，机械的总驱动功和总阻在一个运动周期内，机械的总驱动功和总阻力功是相等的，所以机械仍然是稳定运转。力功是相等的，所以机械仍然是稳定运转。 非周期性的速度波动：这时机械的非周期性的速度波动：这时机械的驱动功和阻力功已失去平衡，机械运转的

8、速驱动功和阻力功已失去平衡，机械运转的速度将持续升高或下降，如不加以调节就不可度将持续升高或下降，如不加以调节就不可能恢复到稳定的运转状态。能恢复到稳定的运转状态。 二、机械速度波动的类型二、机械速度波动的类型三、速度波动的调节方法三、速度波动的调节方法1 1、非周期性速度波动的调节方法：有两种：、非周期性速度波动的调节方法：有两种：一是利用原动机的自调性；二是采用反馈控制一是利用原动机的自调性；二是采用反馈控制方法进行调节（如调节器）。方法进行调节（如调节器）。 调速器的作用是从机器的外部来调节调速器的作用是从机器的外部来调节输入机器的能量，使机器恢复稳定运转。输入机器的能量，使机器恢复稳定

9、运转。 2 2、周期性速度波动的常用调节方法：安装飞轮，、周期性速度波动的常用调节方法：安装飞轮， 即在机械系统中安装一个具有较大转动惯量的即在机械系统中安装一个具有较大转动惯量的盘状零件。盘状零件。 飞轮的作用是当机器出现盈功时把多余飞轮的作用是当机器出现盈功时把多余的能量吸收和储存起来；当机器出现亏功时的能量吸收和储存起来；当机器出现亏功时把储存的能量释放和补偿出来，从而降低机把储存的能量释放和补偿出来，从而降低机器运转速度的波动程度，即在机器内部起转器运转速度的波动程度，即在机器内部起转化和调节作用，而其本身并不能增加或减少化和调节作用，而其本身并不能增加或减少能量。能量。 机械运转速度

10、波动的相对值用速度不均机械运转速度波动的相对值用速度不均匀系数匀系数表示，即表示，即 ：四、速度波动程度的衡量指标四、速度波动程度的衡量指标愈小，表示机械运转愈均匀，运转平稳性愈小，表示机械运转愈均匀，运转平稳性愈好。不同类型的机械，所允许的波动程度愈好。不同类型的机械，所允许的波动程度是不同的，为了使所设计的机械系统在运转是不同的，为了使所设计的机械系统在运转过程中速度波动在允许范围内，设计时应保过程中速度波动在允许范围内，设计时应保证证 mminmax五、飞轮设计的基本原理五、飞轮设计的基本原理飞轮设计的基本问题：是确定飞轮的转动惯飞轮设计的基本问题：是确定飞轮的转动惯量，使机械运转速度不均匀程度控制在许用量，使机械运转速度不均匀程度控制在许用范围内。范围内。飞轮的转动惯量飞轮的转动惯量 J JF F的确定：的确定： 2mFWJ其中关键在于确定最大盈亏功其中关键在于确定最大盈亏功W W 机