第五章-机械的调速和平衡ppt课件

1、第五章第五章 机械的调速和平衡机械的调速和平衡本章主要引见机器速度动摇调理的原理和方本章主要引见机器速度动摇调理的原理和方法，机械静平衡和动平衡的方法，飞轮设计的方法，机械静平衡和动平衡的方法，飞轮设计的方法和目的。法和目的。第第 1 1 页页 重点内容：重点内容： 回转构件的静平衡、回转构件的动平衡回转构件的静平衡、回转构件的动平衡 飞轮设计的根本原理飞轮设计的根本原理 5-1 机械速度动摇的调理机械速度动摇的调理 5-2 机械的平衡机械的平衡第第 2 2 页页5-1 机器速度动摇的调理一、调理机器速度动摇的目的和方法一、调理机器速度动摇的目的和方法1、盈亏功、盈亏功机器在外力的作用下运转，

2、机器在外力的作用下运转，并不是并不是驱动力所作的功在每一瞬时都等于阻驱动力所作的功在每一瞬时都等于阻力所作的功力所作的功 驱动力所作的功就驱动力所作的功就会出现多余或缺乏会出现多余或缺乏 盈亏功盈亏功 。 引起机器的动能的增减引起机器的动能的增减E= 导致机器运转导致机器运转速度的动摇。速度的动摇。221mv调理机构：周期性速度动摇调理机构：周期性速度动摇飞轮飞轮 非周期性速度动摇非周期性速度动摇调速器调速器, ,电子控制调理电子控制调理 2、周期性速度动摇和非周期性速度动摇、周期性速度动摇和非周期性速度动摇 危害：危害： 引起动压力，引起动压力，可靠性可靠性 能够在机器中引起振动，影响寿命、

3、强度。能够在机器中引起振动，影响寿命、强度。 影响工艺，影响工艺，产质量量。产质量量。 机器因速度过高而毁坏，或被迫停车。机器因速度过高而毁坏，或被迫停车。 )(pdpm01工程中工程中 2minmaxm绝对不均匀度：绝对不均匀度： max-minmax-min表示主轴速度表示主轴速度动摇的大小。动摇的大小。并不表示机器并不表示机器运转不均匀的运转不均匀的程度。程度。 二、机器主轴的平均角速度二、机器主轴的平均角速度 和运转速度不均匀系数和运转速度不均匀系数机器运转速度不均匀系数：机器运转速度不均匀系数： 衡量机器运转的不均匀程度的目的。衡量机器运转的不均匀程度的目的。 mminmaxp一个运

4、动循一个运动循环中原动件环中原动件的转角。的转角。m最大角速度最大角速度 max 最小角速度最小角速度 min 如知：如知： 和和mm便可求得便可求得)21 (maxm)21 (minm22min2max2m又由式又由式 mminmaxm一定，max-min机器运转愈平稳机器运转愈平稳对于各种机器，对于各种机器，因任务性质不同而不同见教材表表因任务性质不同而不同见教材表表5-1 5-1 m m ，是设计飞轮的设计目的。是设计飞轮的设计目的。 三、飞轮设计的根本原理 飞轮相当于一个储能器：当机器出现盈功飞轮相当于一个储能器：当机器出现盈功W0时，飞轮时，飞轮将多余的动能储存起来，使将多余的动能储

5、存起来，使不致升得太高；当机器出现亏不致升得太高；当机器出现亏功功W(0.60.75)nc1)刚性转子的平衡刚性转子的平衡 (n0时，飞轮时，飞轮将多余的动能储存起来，使将多余的动能储存起来，使不致升得太高；当机器出现亏不致升得太高；当机器出现亏功功W(0.60.75)nc1)刚性转子的平衡刚性转子的平衡 (n(0.60.75)nc1)(1) 回转件的平衡回转件的平衡:2、按平衡效果分：、按平衡效果分：(1) 静平衡：惯性主矢为零。静平衡：惯性主矢为零。(2) 动平衡：惯性主矢为零，惯性主矩为零。动平衡：惯性主矢为零，惯性主矩为零。机械平衡的目的是：平衡机械运转时产生的不平衡惯性力系。(2)

6、机构在机架上的的平衡机构在机架上的的平衡: 机构有作平面复合运动的构件时，只能思索机构总惯性机构有作平面复合运动的构件时，只能思索机构总惯性力系在机架上的平衡。力系在机架上的平衡。第第 14 14 页页三、平衡方法三、平衡方法对于回转构件：采用重新分布其质量的方法；对于回转构件：采用重新分布其质量的方法；对于作挪动、复合运动的构件，其运动副中的动压力无法对于作挪动、复合运动的构件，其运动副中的动压力无法消除，本节不讨论。消除，本节不讨论。第第 15 15 页页四、回转构件的静平衡四、回转构件的静平衡 当回转件作匀速旋转，由于各质量产生惯性力当回转件作匀速旋转，由于各质量产生惯性力(离心力离心力

7、)，构成一平面汇交于回转中心的力系构成一平面汇交于回转中心的力系: 假设要坚持平衡，应在同一回转面内加假设要坚持平衡，应在同一回转面内加(或减或减)一一质量质量m b，使之产生的离心力与原一切质量产生的离，使之产生的离心力与原一切质量产生的离心力的合力心力的合力F 为零。为零。0Fi假设假设 平衡平衡0Fi假假设设 不平衡不平衡0FFFibFb 平衡质量的离心力平衡质量的离心力iF 原有质量的离心力原有质量的离心力 对于轴向宽度很小的构件可近似以为质量分布在同一回对于轴向宽度很小的构件可近似以为质量分布在同一回转面内。转面内。(适用于适用于 )5/ bdF3r1r2m2m2r2r3m3m1m1

8、r1Fi1Fi2m3r3第第 16 16 页页平衡时平衡时 即总质心经过回转轴线。即总质心经过回转轴线。02233222211 bbrmrmrmrm设转子以设转子以角速度转动角速度转动, ,那么：那么：0332211 bbrmrmrmrmem静平衡条件静平衡条件 ： 分布于转子上各质量的惯性力分布于转子上各质量的惯性力( (离心力离心力) )的的 合力等于零。合力等于零。 或各质量块的质径积的矢量和为零！或各质量块的质径积的矢量和为零！m 转子的总质量。转子的总质量。 转子的总质心矢径。转子的总质心矢径。e，e平衡时回转件总质心的矢径 质径积 i ir m 质径积。质径积。0rmrmemiib

9、b0FFFib或或e第第 17 17 页页0rmrmrmrmmebb332211m2m1mbm3r2r3rbr1Fi2F3Fi1Fbmbrbm1r1m2r2m3r3可用图解法求平衡的质径积：可用图解法求平衡的质径积：bbrm留意：也可在反方向上去掉一样的质量。留意：也可在反方向上去掉一样的质量。第第 18 18 页页静平衡架静平衡架 SSOmnnmS第第 19 19 页页lr2r1OO12S1S2Fi1Fi2S五、回转构件的动平衡五、回转构件的动平衡质量分布在多个回转面内 5bd/ 如下图的转子，显然已到如下图的转子，显然已到达静安静。但其惯性力矩不等达静安静。但其惯性力矩不等于零。没有到达动

10、平衡。于零。没有到达动平衡。 对于对于Db5的转子，其不平衡质量不能简化为位于同的转子，其不平衡质量不能简化为位于同一回转面内的情况，应视偏心质量分布在假设干个不同的回一回转面内的情况，应视偏心质量分布在假设干个不同的回转面内，各不平衡质量产生的惯性力不是一个平面汇交力系转面内，各不平衡质量产生的惯性力不是一个平面汇交力系而是一个空间力系。需作动平衡计算而是一个空间力系。需作动平衡计算!已达静平衡，但未达动平衡的不平衡景象称为动不平衡。已达静平衡，但未达动平衡的不平衡景象称为动不平衡。0 iF0 iM这种不平衡景象只需在转子转动的情况下才干显示出来。这种不平衡景象只需在转子转动的情况下才干显示

11、出来。第第 20 20 页页F3F1F1F3F3F1m3r3F2m2r2m1r1mIrII123IImIIrIIF2F2l1l2l3l1l2ll3m1r1m3r3m2r2mbrbmbrbm2r2m1r1m3r3(a)(b)(c) 为使转子获得动平衡，应选定两个回转面 I和 II 作为平衡基面(即预备加上或除去平衡配重的回转面) 。 设刚性转子有设刚性转子有n个不平衡质量，不同的回转面内。其中，个不平衡质量，不同的回转面内。其中，第第i个不平衡质量的质径积为个不平衡质量的质径积为miri (i=1,n)。第第 21 21 页页0rmrmrmrm332211bbTI I平面：平面：0rmrmrmr

12、m332211bb IIII平面：平面：F3F1F1F3F3F1m3r3F2m2r2m1r1mIrII123IImIIrIIF2F2l1l2l3l1l2ll3m 1r1m 3r3m 2r2m brbm brbm 2r2m 1r1m 3r3(a)(b)(c)以上平衡那么称为动平衡，满足以上平衡那么称为动平衡，满足 0F 动平衡条件：动平衡条件：0Mi留意：对于动平衡的构件同时满足静平衡，反之那么不一定留意：对于动平衡的构件同时满足静平衡，反之那么不一定。第第 22 22 页页动动平平衡衡机机 1 021 11 211 34375689电机电机联轴节联轴节基准信号发生器基准信号发生器试件试件传感器传感器解算电路解算电路放大器放大器不平衡不平衡质径积质径积大小大小不平衡不平