机械运转速度波动的调节

第7章机械运转速度波动的调节7.1机械运转速度波动调节的目的和方法机械运转速度的波动可分为两类（1）周期性速度波动调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上—个转动惯量很大的回转件——飞轮。盈功使飞轮的动能增加，亏功使飞轮的动能减小。飞轮的动能变化为，显然，动能变化数值相同时，飞轮的转动惯量J越大，角速度ω的波动越小。（2）非周期性速度波动如果输入功在很长一段时间内总是大于输出功，则机械运转速度将不断升高，直至超越机械强度所容许的极限转速而导致机械损坏；反之，如输入功总是小于输出功，则机械运转速度将不断下降，直至停车。汽轮发电机组在供汽量不变而用电量突然增减时就会出现这类情况。种速度波动是随机的、不规则的，没有一定的周期，因此称为非周期性速度波动。这种速度波动不能依靠飞轮来进行调节，只能采用特殊的装置使输入功与输出功趋于平衡，以达到新的稳定运转。这种特殊装置称为调速器。机械式离心调速器结构简单、成本低廉，常用于电唱机、录音机等调速系统之中；但它的体积庞大，灵敏度低，近代机器多采用电子调速装置实现自动控制。本章对调速器不作进一步论述，下面各节主要讨论飞轮设计的有关问题7.2飞轮设计的近似方法机械运转的平均速度和不均匀系数各种不同机械许用的机械运转速度不均匀系数δ，是根据它们的工作要求确定的。例如驱动发电机的活塞式内燃机，如果主轴的速度波动太大，势必影响输出电压的稳定性，所以这类机械的机械运转速度不均匀系数应当取小一些；反之，如冲床和破碎机等一类机械，速度波动稍大也不影响其工艺性能，这类机械的机械运转速度不均匀系数便可取大一些。几种常见机械的机械运转速度不均匀系数可按表7-1选取。表7-1机械运转速度不均匀系数δ的取值范围粗机械咽名称旱破碎释机乘冲床高和剪吸床纲压缩旁机和切水泵陕减速葬器逐交流烦发电袋机忍δ虑0三.辽10哀~假0恨.窑20裂0爆.您05腹~备0渐.抬15旦0墓.森03济~维0穗.减05坦0般.啦01旦5炮~阳0舌.蜻02秩0窃0份.唤00群2刷~鹅0寇.僚00迈3飞轮设计的基本原理飞轮设计的基本问题是：已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，要求在机械运转速度不均匀系数δ的容许范围内，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量。由最大盈亏功(从ωmin到ωmax区间为最大盈功，从ωmin到ωmax区间为最大亏功)转化而来的。即：由此得到安装在主轴上的飞轮转动惯量(7-6)仍证艰由上针式可深知：俯1)健当与兽ω考m芽一定倦时，定飞轮梁转动聚惯量障J映与机羡械运蹈转速棵度不记均匀扰系数紧δ坐之间耕的关擦系为帝一等蒜边双调曲线崖，如寻图7骗-责3所搬示。煌当再δ贱很小主时，惊略微挪减小勺δ渔的数汇值就同会使址飞轮和转动矿惯量城激增形。因南此，嚷过分雾追求缺机械册运转缘速度唇均匀负将会葱使飞洪轮笨与重，尽增加脏成本垂。2粥)当含J城与翼ω婚m宇一定托时，岸A盼ma戚x致与锡δ稻成正幅比，煮即最分大盈用亏功糟越大敏，机钢械运内转速盈度越砖不均宋匀。忍3)透J与叹ω帐m隙的平捐方成革反比反，即腹主轴悬的平辟均转酷速越佣高，耐所需范安装休在主梅轴上矩的飞姻轮转苗动惯滥量越炎小。丽凶潜飞轮左也可息以安械装在项与主岁轴保赤持固耽定速航比的裳其他咸轴上却，但高必须腾保证诵该轴趟上安销装的昂飞轮酷与主叔轴上惑安装汽的飞娘轮具隐有相棒等的瓣动能萄，即哭或夸四怒宪馋移黑英汪享霞缘捆冷筋丑羡耕寺兴舌苍土边疫娇餐(百7馅-揉7)坊式中负ω私m制'泰为任六选飞朵轮轴面的平思均角莫速度劲，尘J'组为安掏装在巷该轴所上的督飞轮眉转动斥惯量蔑。由垒上式邀可知够，欲何减小其飞轮盲转动钩惯量遍，可以以选母取高促于主码轴转嗓速的金轴安拖装飞消轮。柏通常型主轴越具有杏良好壳的刚音性，侍所以翻多数颠机器弱的飞爹轮仍当安装召在主盖轴上拔。甜7.码2.苍2流免最大理盈亏妇功头Am悲ax形的确名定齐计算雪飞轮剥转动按惯量迟必须距首先贪确定逮最大娇盈亏工功。篇若给湿出作春用在谊主轴顿上的疾驱动酿力矩水M'章和阻蕉力矩衰M"羽的变旧化规顽律，坝Am毕ax劲便可篇确定变如下皂：（a）（b）（a）（b）图7-4最大盈亏功的确定遗到誓在概oa鬼区间叼，输现入功殊与输跑出功欢之差车为仿哪阁如前销所述瓜，盈娃亏功哭等于赵机器熔动能深的增罢减量无。设的E煎O超为主割轴角晓位置耽φ病o蛇时机崇器的所动能享，则均主轴晌角位央置给φ灯a谜时，尝机器声的动核能薯Ea齐应为两.伐.众.桐.禽.壶.债.讯.你.袄.钱.锤.衫.锐.程.晋.右.皂.蝇.挖.员第还以上越动能爽变化鞭也可扬用能里量指腰示图输表示逆。如铺图7如-乎4蚂b控所示劣，从干o厌点出雕发，吓顺次就作向剧量资、袜、芝、饺、顽表示拔盈亏片功验A案oa页、接A然ab双、A宾bc竟、A应cd拜、碌和踩A山do旷(盈钉功为御正，溜箭头核朝上寄；亏弓功为恢负，汤箭头追朝下仇)。孕由于轧机器葡经历滔一个待周期雕回到哗初始翻状态她，其煤动能圣增减棋为零航，所主以该捧向量材图的虚首尾捷应当兴封闭衰。由丰图可作知，粱d巷点具室有最爷大动写能，壤对应骄于疮ω滴ma掌x垫，绩a厦点具剑有最启小动岭能，话对应背于扬ω躲mi抓n墙，检a、量d臂二位千置动框能之纽差即活是最界大盈糕亏功增Am喉ax粱。丙7.州3桶修飞轮脉主要割尺寸嫁的确始定明设轮微缘的税平均衣直径捆为秧D舌m搅，则骨减框(蹄7殊-床8)纪剖挎当按狡照机坟器的球结构允和空患间位沈置选擦定轮增缘的逼平均未直径焦D印m蚊之后倾，由坛式(利7奋-垦8)渠便可躬求出顷飞轮辅的质睁量挨m(谱kg亭)而。设皂轮缘旨为矩该形断桨面，豆它的细体积患、厚诉度、慕宽度递分别陕为夫V(证m糠3瓶)、选H(穷m)可、B笛(m挨)暴，材卷料的漠密度姓为闻ρ政(k龙g／回m锋3夸)其，则既m=制V词ρ雅=速π香D搅m予HB御ρ成(欲7千-像9)强选定疗飞轮把的材饿料与载比值衬之后柜，轮必缘的继截面匙尺寸京便可甲以求哄出。宣喊右对于剃外径枪为家D恢的实糖心圆嫁盘式字飞轮咳，由漠理论锣力学锄知壤(7趴-拉10顶)拣选定厦圆盘妨直径英D港，便哀可求灶出飞辨轮的丽质量率m倚。再涛从蹄(7鹊-信11侧)淋选定等材料及之后肺，便鱼可求晃出飞汉轮的殊宽度触B钉。崭答县飞轮死的转凝速越臂高，推其轮碗缘材阵质产箩生的竟离心把力越梦大，究当轮替缘材樱料所简受离该心力丽超过屈其材脸料的杜强度伯极限店时，侍轮缘馅便会参爆裂沃。为禽了安址全，匹在选篇择平枣均直惊径陪D捡m明和外颜圆直秘径溜D赶时，让应使宾飞轮损外圆症的圆瓜周速斥度不义大于顽以下锡安全胶数值楼：参奉时对于假铸铁岸飞轮桥应丑V定ma渴x朝<3省6m作／s暴女汁对于劫铸钢矛飞轮户斧剩V法ma申x寻<读50曲m／彼s流继拦应当垫说明冰，飞纠轮不奋一定换是外勤加的渔专门炊构件已。实盘际机骆械中锐往往暂用增可大带摆轮(滚或齿眠轮)伴的尺军寸和政质量奉的方庆法，摩使它奴们兼打起飞轻轮的吩作