05機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

1、主要內(nèi)容周期性速度波動(dòng)產(chǎn)生的原因1周期性速度波動(dòng)的衡量指標(biāo)23非周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)原理概述4周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的原理與方法周期性速度波動(dòng)產(chǎn)生的原因圖為某機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)化件在任意一個(gè)周期T內(nèi)所受等效驅(qū)動(dòng)力矩MD()與等效阻力矩MR()的變化曲線。W為盈虧功。在bc、de區(qū)段間，Wbc、Wde為正，稱為盈功；在ab、cd、ea區(qū)段內(nèi)，Wab、Wcd、Wea為負(fù)，稱為虧功。轉(zhuǎn)化件自周期開始位置a至任一瞬時(shí)位置（非完整周期）時(shí)，盈虧功W0，所以存在動(dòng)能增量E，由此引起角速度增量，從而說明角速度存在波動(dòng)。由于在一個(gè)周期內(nèi)，f1+f2+f3+f4+f5=0，盈虧功W=0，其動(dòng)能增量E=0，角速度

2、的波動(dòng)呈現(xiàn)周期性。機(jī)械存在周期性速度波動(dòng)的原因：周期性速度波動(dòng)產(chǎn)生的原因周期性速度波動(dòng)的衡量指標(biāo)原動(dòng)件（主軸）的速度在某平均值m上下作周期性的反復(fù)變化，稱為周期性速度波動(dòng)。平均角速度為：當(dāng) 變化不大時(shí)，常用最大角速度和最小角速度的算術(shù)平均值近似代替實(shí)際平均角速度 ，即機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動(dòng)程度用速度波動(dòng)的絕對量與平均速度的比值反映：速度波動(dòng)系數(shù) 當(dāng)m 一定時(shí)，速度波動(dòng)系數(shù) 越小， maxmin 越小，機(jī)械越接近勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。速度波動(dòng)系數(shù)的大小反映了機(jī)械變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中速度波動(dòng)的大小。 為了使機(jī)械的速度波動(dòng)系數(shù)不超過允許值，應(yīng)滿足條件：周期性速度波動(dòng)的衡量指標(biāo)當(dāng)?shù)刃Я卦谝粋€(gè)周期內(nèi)的變化規(guī)律確定后，W

3、max為確定值周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的基本原理：增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。最常用的辦法：安裝一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量足夠大的盤形回轉(zhuǎn)零件飛輪。周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的基本原理 當(dāng)?shù)刃Я刈饔r(shí)，它以動(dòng)能的形式將增加的能量儲(chǔ)存起來，從而使轉(zhuǎn)化件的角速度上升的幅度減?。环粗?，當(dāng)?shù)刃Я刈魈澒r(shí)，飛輪又釋放出所儲(chǔ)存的能量，以彌補(bǔ)其能量的幅度減小。從某種意義上講，飛輪在此中的作用相當(dāng)于一個(gè)容量較大的儲(chǔ)能器。周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法安裝飛輪后，機(jī)械總的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量假設(shè)原系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0為常值，則機(jī)械的動(dòng)能增量為：盈功使機(jī)械的動(dòng)能增加，轉(zhuǎn)化構(gòu)件的速度變大；虧功使機(jī)械的動(dòng)能減小，轉(zhuǎn)化構(gòu)件的速度下降。對于某盈

4、功區(qū)或虧功區(qū)，動(dòng)能的變化數(shù)值相同，則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF 越大，速度波動(dòng)越小。周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法確定飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的最大盈虧功:飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似確定要保證機(jī)械的速度波動(dòng)系數(shù)若忽略不計(jì)J0 :簡便公式若將平均角速度 用平均轉(zhuǎn)數(shù)替代:以上計(jì)算的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，均為飛輪的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即假定飛輪安裝于轉(zhuǎn)化構(gòu)件軸上。若將飛輪安裝于其他構(gòu)件，則將飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量再等效到相應(yīng)構(gòu)件上即可。通過加裝飛輪來調(diào)節(jié)機(jī)械周期性速度波動(dòng)，并不能使機(jī)械的速度波動(dòng)完全消失，而只能將其限制在某一允許的范圍內(nèi)。飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似確定例: 某機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，等效阻力矩MR的變化規(guī)律如圖所

5、示，設(shè)等效驅(qū)動(dòng)力矩MD為常數(shù)，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JV=3kgm2，主軸平均角速度m=30rad/s，要求運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù) =0.05。試求安裝在等效構(gòu)件上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF。 （1）計(jì)算等效驅(qū)動(dòng)力矩MD（2）max與min的位置（3）最大盈虧功Wmax（4）安裝在等效構(gòu)件上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF實(shí)例1例: 已知一機(jī)械的等效力矩MV對轉(zhuǎn)角的變化曲線如圖所示。各塊面積為f1=340mm2，f2=810mm2，f3=600mm2，f4=910mm2，f5=555mm2，f6=470 mm2，f7=695mm2，比例尺：M=7000Nm/mm，=1/mm，平均轉(zhuǎn)速nm=800r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)=0.0

6、2。若忽略其它構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF并指出最大、最小角速度出現(xiàn)的位置。 實(shí)例2（1）根據(jù)各塊面積，求出等效驅(qū)動(dòng)力矩與等效阻力矩各交點(diǎn)處的盈虧功或動(dòng)能增量（2）系統(tǒng)的最大盈虧功（3）飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF（4）最大、最小角速度出現(xiàn)的位置最大角速度出現(xiàn)在d位置，最小角速度出現(xiàn)在a位置。實(shí)例2例: 已知一單缸發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段的等效力矩MV對轉(zhuǎn)角的變化曲線如下圖所示。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0=500kgm2，平均轉(zhuǎn)速m=4rad/s，最大盈虧功為1905Nm。（1）試求運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)，并繪制速度隨時(shí)間的變化曲線。（2）如果在轉(zhuǎn)化件的主軸上增加一個(gè)飛輪，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF=560kgm2，試求運(yùn)此種情況

7、下的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)，并繪制速度隨時(shí)間的變化曲線。（1）不均勻系數(shù)（2）考慮飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量后，不均勻系數(shù)實(shí)例31）輪形飛輪 由輪轂、輪輻和輪緣三部分組成。因輪輻和輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比輪緣小得多一般可略去不計(jì)，將飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取為輪緣轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:飛輪結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)近似認(rèn)為飛輪質(zhì)量集中于其平均直徑D的圓周上。確定D之后，有H , B飛輪結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)2）盤形飛輪選定D飛輪結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)：機(jī)械系統(tǒng)周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 先將飛輪從實(shí)驗(yàn)臺(tái)上拆卸下來，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測試主軸的速度，計(jì)算速度的波動(dòng)。在給定的速度調(diào)節(jié)要求中選擇1個(gè)波動(dòng)系數(shù)。依據(jù)理論計(jì)算得到滿足速度波動(dòng)調(diào)節(jié)要求的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。再設(shè)計(jì)出對應(yīng)的飛輪結(jié)構(gòu)形式。在飛輪組中選擇一個(gè)滿足要求的飛輪，安裝到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測試主軸的速度，進(jìn)一步分析安裝飛輪后的速度波動(dòng)程度，驗(yàn)證速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的有效性。飛輪結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì) 如果機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，等效力矩的變化是非周期性的，則機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)將遭到破壞，此時(shí)出現(xiàn)的速度波動(dòng)稱為非周期性速度波動(dòng)。1非周期性速度波動(dòng)產(chǎn)生的原因 非周期性速度波動(dòng)是無規(guī)則、偶發(fā)事件，通常是由于工作阻力在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生突變，使驅(qū)動(dòng)功與輸出功在一段較長時(shí)間內(nèi)失去平衡所造成。2非周期