机械原理速度波动课件

1、机械原理速度波动课件机械原理速度波动课件 有害影响主轴速度过大的波动变化会影响机器的正常工作，增大运动副中的动载荷，加剧运动副的磨损，降低机器的工作精度和传动效率，缩短机器的使用寿命。周期性的速度波动还会激发机器振动，产生噪声，甚至引起机器共振，造成意外事故。 有害影响 一、概述 机械系统的运动规律，是由各构件的质量、转动惯量和作用于各构件上的力等多方面因素决定的。研究内容在外力作用下机械的真实运动规律及机械速度波动的调节。 研究目的使机械的转速在允许范围内波动，保证机械正常工作。机械主轴速度产生波动的原因 机械的输入功与有用功和有害功之和不能时时保证相等。机械速度波动类型周期性速度波动非周期

2、性速度波动 一、概述 工作角速度nn额定角速度 1. 作用在机械上的驱动力和生产阻力的性质驱动力常数 如重力 FdC位移的函数 如弹簧力 Fd Fd(s)、内燃机驱动力矩Md Md(s)速度的函数 如电动机驱动力矩Md Md()Md BNAC0 0 同步角速度工作角速度nn额定角速度 1. 作用在机械 生产阻力 生产阻力是指机械工作时需要克服的工作负荷，它决定于机械的工艺特性。常数 如起重机、车床的生产阻力执行机构位置的函数 如曲柄压力机、活塞式压缩机的生产阻力执行构件速度的函数 如鼓风机、离心泵的生产阻力时间的函数 如揉面机、球磨机的生产阻力 生产阻力机器动能方程式： Wd (Wr+Wf)=

3、Wd-Wc = E2 E1= E 驱动功 - 阻力功 = 系统动能的增量盈功：驱动力作的功大于阻力作的功亏功：驱动力作的功小于阻力作的功机器动能方程式：机械系统运转过程（功、能转换）机器运转的三个阶段1 起动阶段(0 m) 特点：WdWr =m2 稳定运转阶段(m) 特点：Wd=Wr =m3 停车阶段(m 0)特点： Wd0 ，用“+”号表示。亏功：E 0 ，用“+二、速度波动程度的衡量指标1. 平均角速度 m2. 角速度的变化量max- min 例如：当max- min=5rad/s时，对于m =10 rad/s 和m =100rad/s的机械，低速机械的速度波动要明显一些。 可反映机械速度

4、波动的绝对量，但不能反映机械运转的不均匀程度。3. 速度不均匀系数：角速度变化量和其平均角速度的比值。工程上用它来表示机械运转的速度波动程度。二、速度波动程度的衡量指标1. 平均角速度 m2. 角二、速度波动程度的衡量指标（续）m 一定时， 越小， max 与 min 的差值越小，机器的运转越平稳。 设计机械时，应满足：常用机械运转不均匀系数的许用值d二、速度波动程度的衡量指标（续）m 一定时， 越小， 三、周期性速度波动的调节 为了减少机械运转时产生的周期性速度波动，常用的方法是在机械中安装具有较大转动惯量JF 的飞轮来进行调节。 飞轮相当于一个储能器。当机械出现盈功时，它以动能的形式将多余

5、的能量储存起来，使主轴角速度上升幅度减小；当出现亏功时，它释放其储存的能量，以弥补能量的不足，使主轴角速度下降的幅度减小。三、周期性速度波动的调节 为了减少机械运转时产生的周期设在机械上安装的飞轮的等效转动惯量为JF三、周期性速度波动的调节（续） 指一个周期内，驱动功和阻抗功之差的最大值。或：一个周期内，机械速度由min上升到max （或由max下降到min ）时，外力对系统所作的盈功（或亏功）的最大值。1. 最大盈亏功Wmax ：设在机械上安装的飞轮的等效转动惯量为JF三、周期性速度波动的三、周期性速度波动的调节（续） 图(b)所示为某机械系统的动能E()在一个周期 T 内的变化曲线。b 处

6、：Emin ，c 处：Emax ， Wmax ：在b 与c 之间能量指示图：以a 点为起点，按一定比例用向量线段依次表示相应位置Med和Mer之间所包围的面积Aab、Abc、Acd、Ade和Aea的大小和正负的图形。Amax 代表最大盈亏功 Wmax的大小三、周期性速度波动的调节（续） 图(b)所示为某机械系minmaxMvdMvr+MabcdeaTW1W2W3W4W5假设：W1=-100，W2=350，W3=-80， W4=330，W5=-500或例题：1700-1002505000minmaxMvdMvr+Mabcdea关键：根据wm、 确定飞轮的JF.最大盈亏功Amax与动能的增量的关系

7、：JF分析：(1) Amax、m=const.JF -成反比 -不宜选取过小的 -不能完全消除系统周期性速度波动 (2) JF 、m=const. Amax -成正比 - Amax 愈大机器速度波动愈严重 (3) Amax 、=const. JF -2m成反比 -为减少JF,飞轮宜安装在转速较高的轴上2. 飞轮转动惯量JF的计算 ：关键：根据wm、 确定飞轮的JF.JF分析：(1 7-5 机械的非周期性速度波动及其调节非周期性速度波动：机械运转过程中，等效力矩（Me= Med-Mer）非周期性变化时，机械出现的速度波动。 工作阻力或驱动力在机械运转过程中发生突变，从而使输入能量和输出能量在较长

8、一段时间内失衡造成的。若长时间内MedMer ,系统的转速将持续上升，严重时会出现飞车现象；如果长时间MedMer ，会造成系统转速持续下降直至最后停止运转 。 一、非周期性速度波动产生的原因及危害 7-5 机械的非周期性速度波动及其调节非周期性速1. 当机械的原动机所发出的驱动力矩是速度的函数且具下降的趋势时，机械具有自动调节非周期性波动的能力。采用电动机作为原动机的机械属于此类。2. 对于没有自调性的机械系统，需安装一种专门的调节装置-调速器来调节机械出现的非周期性速度波动。 如采用蒸汽机、内燃机或汽轮机为原动机的机械系统二、非周期性速度波动的调节方法分为两种情况：1. 当机械的原动机所发

9、出的驱动力矩是速度的函数且具下降的离心式调速器离心式调速器例3：求：电动机所需的平均功率，以及JF 1)飞轮装在曲柄轴上； 2)飞轮装在电动机轴上，忽略减速器的转动惯量。解：1. 求平均功率例3：求：电动机所需的平均功率，以及JF解：1. 求平均功3. 求飞轮转动惯量2）飞轮装在电动机轴上2. 求最大盈亏功例3（续）1)飞轮装在曲柄轴上3. 求飞轮转动惯量2）飞轮装在电动机轴上2. 求最大盈例4：已知:求：1)2) 装在曲轴上的飞轮 的转动惯量JF解：一个循环内驱动功应等于阻抗功，1) 确定阻抗力矩M r例4：已知:求：1)2) 装在曲轴上的飞轮 的转动惯量3）求2）求例4（续）M rED3）求2）求例4（续）M rED基本要求 掌握机械运转过程的三个阶段，机械系统的功、能量和原动件运动速度的特点。了解作用在机械中的力与某些运动参数之间的函数关系。 掌握