第八章机械的运转及其速度波动调节

第八章机械的运转及其速度动摇的调理一、概述二、机械系统的等效动力学模型三、在知力作用下机械的真实运动四、机械速度动摇的调理内容简介:§8-1概述一、研讨机械运转及速度动摇调理的目的(1)机械运转时速度动摇产生的缘由在理想情况下(原动件匀速运动时)原动机匀速运动机械系统负载机械系统中的各个构件均按照实际上的运动规律运动在实践情况下原动机匀速运动机械系统负载A.负载随时间变化B.机械系统中的各个构件会产生动载荷C.原动机的运动与负载有关这些要素呵斥了机械系统不能按照实际的运动规律运动。引起速度动摇的其它要素:A.构件的弹性变形B.运动副的间隙C.回转构件的不平衡等等(2)机械运转时速度动摇的危害C.影响机器性能A.引起振动和噪声噪声会引起人类的很多疾病振动会引起设备的损坏B.降低产质量量机床在加工零件时，转速不稳定会影响零件的加工精度和粗糙度(3)研讨速度动摇调理的目的研讨机械运转时的周期性速度动摇的调理原理，把速度动摇控制在允许的范围内。本章研讨机械系统的两个根本问题:一、对单自在度机械系统的运转进展研讨二、研讨机械运转时的周期性速度动摇及其调理原理二、机械运转过程的三个阶段起动阶段稳定运转阶段停车阶段阶段速度特征能量特征启动原动件的速度从零逐渐上升到开始稳定的过程

稳定运行原动件速度保持常数或在正常工作速度的平均值上下作周期性的速度波动

停车原动件速度从正常工作速度值下降到零三个运转阶段的特征：一个机械系统,当忽略各构件的重力和各运动副间的摩擦力时，机械系统所受的力就只需原动机产生的驱动力和执行机构接受的消费阻力。三、作用在机械上的驱动力和消费阻力任务阻力驱动力原动机的驱动力是运动参数〔位移、速度或时间〕的函数，这种函数关系称为原动机的机械特性。(1)原动机的驱动力(2)机械执行构件所受的消费阻力机械执行构件所受的消费阻力的变化规律，取决于机械的不同工艺过程。消费阻力按其机械特性可以为有以下五种类型：〔1〕消费阻力是常数〔如车床〕；〔2〕消费阻力是执行构件位置的函数〔如曲柄压力机〕；〔3〕消费阻力是执行构件速度的函数〔如鼓风机、搅拌机〕；〔4〕消费阻力是位移和速度的函数〔高速运输机〕〔5〕消费阻力是时间的函数〔如球磨机等〕。§8-2机械系统的等效动力学模型一、等效动力学模型目的：经过建立外力与运动参数间的函数表达式，研讨机械系统的真实运动。原那么：使系统转化前后的动力学效果坚持不变〔1〕等效构件将作用在单自在度机械系统上的一切外力和外力矩、一切构件的质量和转动惯量都等效转化到一个构件上，此构件成为等效构件。〔2〕等效原那么等效构件的等效质量和等效转动惯量所具有的动能等于原机械系统的总动能；等效构件上作用的等效能和等效能矩所产生的瞬时功率等于原机械系统一切外力或外力矩产生的瞬时功率之和。〔3〕等效动力学模型把具有等效质量或等效转动惯量，其上作用有等效能或等效能矩的等效构件称为机械系统的等效动力学模型。等效动力学模型等效转动惯量：Je等效能矩：Me等效质量：me等效能：Fe二、等效参数确实定1、等效质量和等效转动惯量等效原那么：等效构件的等效质量和等效转动惯量所具有的动能等于原机械系统的总动能；对于具有n个活动构件的机械系统，构件i上的质量为mi，相对质心Si的转动惯量为JSi，质心Si的速度为vSi，构件的角速度为动能不变等效转动惯量等效质量等效质量和等效转动惯量的特征：等效质量和等效转动惯量是假想质量和转动惯量；等效质量和等效转动惯量不仅与各构件质量和转动惯量有关，而且与各构件相对于等效构件的速度比平方有关。2、等效能和等效能矩等效原那么：等效构件上作用的等效能和等效能矩所产生的瞬时功率等于原机械系统一切外力或外力矩产生的瞬时功率之和。对于具有n个活动构件的机械系统，构件i上的作用力为Fi，力矩为Mi,力Fi作用点的速度为vi,构件i的角速度为。功率和不变等效能矩等效能等效能矩的特征：等效能或等效能矩是假想力〔矩〕；等效能〔矩〕为正，是等效驱动力〔矩〕；反之，为等效阻力〔矩〕；等效能〔矩〕不仅与外力〔矩〕有关，而且与各构件相对于等效构件的速度比有关；等效能〔矩〕与机械系统驱动构件的真实速度无关。例8-1一、机械运动方程式的建立单自在度机械系统的等效动力学模型——等效构件。研讨机械的运动只需研讨等效构件的运动规律。根据动能定理来建立外力与运动参数之间的运动方程式，有两种表达方式：〔1〕能量方式的运动方程式〔2〕力矩方式的运动方程式§8-3在知力作用下机械的真实运动原理：机械运转时，在任一时间间隔dt内，一切外力所作的元功dW应等于机械系统动能的增量dE，即dW=dE。当等效构件为回转构件能量方式力矩方式假设J为常数当等效构件为挪动构件能量方式力矩方式假设m为常数二、机械的真实运动规律前面给出了机械的运动方程式，方程式的解就是机械的真实运动规律。1、等效能矩和等效转动惯量为等效构件位置的函数时用能量方式的方程式求解：初始条件：2、等效转动惯量为常数，等效能矩是等效构件速度的函数时用力矩方式的方程式来求解假设J、Md、Mr为常数等加速度运动规律一、周期性速度动摇及其调理1、周期性速度动摇的缘由当等效驱动力矩、等效阻力矩和等效转动惯量是等效构件位置的函数时ab段bc段cd段de段ea’段——运动周期1〕机械系统在稳定运转过程中，等效驱动力矩、等效阻力矩、等效转动惯量呈周期性变化，机械速度将呈周期性动摇；2〕机械系统等效能矩的变化不具有周期性，机械速度将呈非周期性的速度动摇。§8-4机械速度动摇及其调理方法2、平均角速度和速度不均匀系数速度动摇的衡量目的平均角速度速度不均匀系数工程上3、周期性速度动摇的调理方法——飞轮调速原理安装飞轮：机械出现盈功时，飞轮以动能的方式存储能量；机械出现亏功时，飞轮释放其存储的能量。飞轮是机械中安装的具有很大转动惯量的回转构件，相当于能量储存器。最大盈亏功4、飞轮转动惯量的计算为了减小飞轮的实践尺寸和转动惯量，通常将飞轮安装在转速较高的轴上。在实践设计中必需思索安装飞轮轴的刚性和构造等要素。知5、最大盈亏功确实定飞轮设计计算飞轮转动惯量确定最大盈亏功确定机械动能最大值、最小值和应出如今和两曲线的交点处假设和以线图或表格给出，那么可经过和之间包围的各块面积计算各交点处的值，从而找出和所在的位置，进而求出最大盈亏功。“能量指示图〞来确定。飞轮设计方法小结6、飞轮尺寸确实定轮缘轮毂轮辐注：在选定直径D时，不仅要思索构造空间的限制，还要思索其轮缘圆周线速度不能过大，以免轮缘因离心力过大而破裂。缘由：机械消费阻力或者驱动力在任务过程中发生突变调理方法〔1〕：自调性系统二、非周期性速度动摇及其调理调理方法〔2〕：安装公用调速器离心式调速器Centrifugalgovernor本章小结例8-3设知一机械所受等效阻力矩的变化规律如下图，选择机械主轴为等效构件，等效驱动力矩为常数，等效