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第七章机械运转速度波动的调节
本章的主要内容:
机械速度波动产生的原因、速度波动调节、飞轮设计的近似方法、飞轮尺寸确定方法等。
§7-1 机械运转速度波动调节的目的和方法
§7-2 飞轮设计的近似方法
§7-3 飞轮主要尺寸的确定
§7-1 机械运转速度波动调节的目的和方法
一、机械运转速度波动
输入功:驱动力所作的功
机械是在外力(驱动力和阻力)作用下运转。
输出功:阻力所作的功
=
如果
机械的主轴保持匀速转动
〉
如果
出现盈功,促使机械动能增加
〈
如果
出现亏功,导致机械动能减少
一、机械运转速度波动
显然,机械动能的增减产生机械运转速度波动。
机械波动会产生附加的动压力,降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,使产品质量下降。
因此,对机械的速度波动需要进行调节,使其速度在正常范围之内波动。
二、机械运转速度波动的调节方法
运动周期T:通常对应于机械主轴回转1转、2转或数转的时间。
1、周期性速度波动
当外力作周期性变化时,速度也作周期性的波动。
在一个周期中,外力功的和为零,角速度在经过一个周期后又回到初始状态。
但是,在周期中的某一时刻,驱动力与阻力所作的功并不相等,因而出现速度的波动。这种速度变化称为周期性速度波动。
二、机械运转速度波动的调节方法
1、周期性速度波动
调节方法:
加“飞轮”
就是加一个转动惯量很大的回转件。
由飞轮动能的变化
,很大转动惯量的
飞轮,在盈亏功引起的动能变化一定时,J 越大,速度波动越小。如图示。
二、机械运转速度波动的调节方法
2、非周期性速度波动
这种波动没有周期变化的特点,
因此称为非周期性速度波动。
如果驱动力所作的功始终大于阻力所作的功,则机械运转的速度将不断升高,
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,如驱动力所作的功总是小于阻力所作的功,则机械运转的速度将不断下降,
直至停车。
二、机械运转速度波动的调节方法
2、非周期性速度波动
调节方法:不能采用“飞轮”
原动机
工作机
蒸汽
机械式离心调速器
原动机2的输入功与供汽量大小成正比。
当负荷突然减小时,2和1的主轴转速升高,重球因离心力增大而飞向上方,带动圆筒N上升,并通过套环和连杆将节流阀关小,使蒸汽输入量减少,实现减速。反之亦然。
自动保持速度稳定!
§7-2 飞轮设计的近似方法
一、机械运转的平均速度和不均匀系数
如图示,若已知机械主轴角速度随时间变化的规律=f(t)
一个周期角速度平均值
这个值称为机器的“额定转速”
由于的变化规律很复杂,故在工程计算中都以算术平均值近似代替实际平均值,即
一、机械运转的平均速度和不均匀系数
机械速度波动的相对程度用不均匀系数表示:
显然, 越小,主轴越接近匀速运动。
一、机械运转的平均速度和不均匀系数
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,这类机械的不均匀系数便可取大一些。
几种常见机械的不均匀系数可按表选取。
机械类型
破碎机械
冲压机械
压缩机和水泵
减速机械
发电机

~
~
~
~
~
各种不同机械许用的不均匀系数,是根据其工作要求确定的。
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,所以这类机械的不均匀系数应当取小一些;