《机械原理》机械的运转及其速度波动的调节课件.ppt
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- 机械原理 机械 原理 运转 及其 速度 波动 调节 课件
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1、第七章第七章 机械的运转及其速度波动机械的运转及其速度波动的调节的调节 机械的运动方程式机械的运动方程式 机械运动方程式的求解机械运动方程式的求解 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 机械的非周期性速度波动及其调节机械的非周期性速度波动及其调节 了解机器运动和外力的定量关系了解机器运动和外力的定量关系 了解机器运动速度波动的原因、特点、危害了解机器运动速度波动的原因、特点、危害 掌握机器运动速度波动的调节方法掌握机器运动速度波动的调节方法本章教学目的本章教学目的本章教学内容本章教学内容本章重点:本章重点:等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力矩
2、等效质量、等效转动惯量、等效力、等效力矩的概念及其计算方法;的概念及其计算方法;机械运动产生速度波动的原因及其调节方法。机械运动产生速度波动的原因及其调节方法。难点:难点:计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的计算。计算飞轮转动惯量时最大盈亏功的计算。7-1 概述概述一研究目的和内容一研究目的和内容 1、由于机械的运动规律是由各构件的质量、转动惯量和作用、由于机械的运动规律是由各构件的质量、转动惯量和作用力等因素决定的,随时间变化而变化,要对机械进行精确的运力等因素决定的,随时间变化而变化,要对机械进行精确的运动分析和力分析,就要动分析和力分析,就要研究在外力作用下,机械的真实运动规研究在外力作用下,
3、机械的真实运动规律。律。2、由于机械在运动过程中会出现速度波动,导致运动副产生、由于机械在运动过程中会出现速度波动,导致运动副产生附加动压力,并引起振动,从而降低机械使用寿命、效率和工附加动压力,并引起振动,从而降低机械使用寿命、效率和工作质量,因此需作质量,因此需研究机械运转过程中,速度的波动及其调节方研究机械运转过程中,速度的波动及其调节方法。法。运动分析时,都假定原动件作匀速运动,实际上是多个参运动分析时,都假定原动件作匀速运动,实际上是多个参数的函数。数的函数。二机械运转的三个阶段二机械运转的三个阶段1.起动阶段起动阶段原动件的速度由零逐渐上升到开始稳定的过程。原动件的速度由零逐渐上升
4、到开始稳定的过程。起 动稳 定 运 转停 车图 11-1根据动能定理根据动能定理WdWc=E驱动功驱动功阻抗功阻抗功输出功输出功Wr和损和损失功失功Wf之和之和动能动能v功功(率率)特征:特征:外力对系统做正功外力对系统做正功 Wd-Wc0v动能特征:动能特征:系统的动能增加系统的动能增加 E=Wd-Wc0v速度特征:速度特征:系统的速度增加系统的速度增加 =0 m功能关系:功能关系:Wd=Wc+E起 动稳 定 运 转停 车图 11-12.稳定运转阶段稳定运转阶段 原动件速度保持常数或在正常工作速度的平均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。值上下作周期性的速度波动
5、。此阶段分三种情况:此阶段分三种情况:=常数常数等速稳定运转等速稳定运转 常数,但在正常工作速度的平均值常数,但在正常工作速度的平均值 m上下作周期性速度上下作周期性速度波动波动周期变速稳定运转周期变速稳定运转m m t 稳定运转稳定运转启动启动停止停止v功功(率率)特征:特征:Wd-Wc T=0v动能特征:动能特征:E=Wd-Wc T=0v速度特征:速度特征:t=T+t功能关系:功能关系:Wd=Wc非非周期周期变速稳定运转变速稳定运转 m m t 稳定运转稳定运转启启动 停止停止匀速稳定运转时,速度匀速稳定运转时,速度不需要调节。不需要调节。后两种情况由于速度的波动,会产生以下不良后果:后两
6、种情况由于速度的波动,会产生以下不良后果:在运动副中引起附加动压力,加剧磨损,使工作可靠性降低。在运动副中引起附加动压力,加剧磨损,使工作可靠性降低。引起弹性振动,消耗能量,使机械效率降低。引起弹性振动,消耗能量,使机械效率降低。影响机械的工艺过程,使产品质量下降。影响机械的工艺过程,使产品质量下降。载荷突然减小或增大时,发生飞车或停车事故载荷突然减小或增大时,发生飞车或停车事故起 动稳 定 运 转停 车图 11-13.停车阶段停车阶段驱动力为零,机械驱动力为零,机械系统由正常工作速系统由正常工作速度逐渐减速,直到度逐渐减速,直到停止。停止。v功功(率率)特征:特征:Wd-Wc=-Wcv动能特
7、征:动能特征:E=Wd-Wc=-Wc0v速度特征:速度特征:i+10,用用“+”号表示。号表示。v亏功:亏功:E 0,用用“-”号表示。号表示。v在盈功区在盈功区,等效构件的,等效构件的 v在亏功区在亏功区,等效构件的,等效构件的 在一个公共周期内:在一个公共周期内:Wd=Wr02/2/)(22 aeaaeaaaeredJJdMME Me和和Je的公共周期的公共周期TM TJ;在在其始末其始末Me和和Je分别相同分别相同说明经过一个运动循环之后,机械又回复到初始状态说明经过一个运动循环之后,机械又回复到初始状态,其运转其运转速度呈现周期性波动。速度呈现周期性波动。E 二二.周期性速度波动的调节
8、周期性速度波动的调节 1.速度波动程度的衡量指标速度波动程度的衡量指标OOTTminminmaxmax(1).平均角速度平均角速度 m(2).角速度的变化量角速度的变化量 max-min可反映可反映机械速度波动的绝对量,但不能反映机械运转的不均匀程度。机械速度波动的绝对量,但不能反映机械运转的不均匀程度。2)(minmax m例如:当例如:当 max-min=5rad/s时,对于时,对于 m=10 rad/s 和和 m=100rad/s的机械,的机械,低速机械的速度波动要明显一些。低速机械的速度波动要明显一些。(3).速度不均匀系数速度不均匀系数:角速度变化量和其平均角速度的比值。角速度变化量
9、和其平均角速度的比值。工程上用来表示机械运转的速度波动程度。工程上用来表示机械运转的速度波动程度。m minmax 对于不同的机器,因工作性质不同,对于不同的机器,因工作性质不同,的要求也不同,故规定的要求也不同,故规定有许用值有许用值 。常用机械运转不均匀系数的许用值常用机械运转不均匀系数的许用值 22min2maxminmax2)21()21(mmm 2)(minmax mm /)(minmax 上述各速度量间的关系:上述各速度量间的关系:可知,当可知,当m一定时,一定时,愈小,则差值愈小,则差值maxmin也愈小,也愈小,说明机器的运转愈平稳。说明机器的运转愈平稳。2.周期性速度波动的调
10、节周期性速度波动的调节一定一定eMeJ机械运转平稳机械运转平稳eeMJv 为了减少机械运转时产生的周期性速度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波动,常用的方法是在机械中安装具有安装具有较大转动惯量较大转动惯量JF 的飞轮的飞轮来进行调节。来进行调节。v飞轮相当于一个储能器。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的能量储存当机械出现盈功时,它以动能的形式将多余的能量储存起来,使主轴角速度上升幅度减小;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
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