机械的运转及其速度波动的调节课件.ppt

機械的運轉及其速度波動的調節§7－1研究的目的及方法一、研究內容及目的1.研究在外力作用下機械的真實運動規律，目的是為運動分析作準備。前述運動分析曾假定是常數，但實際上是變化的概述：設計新的機械，或者分析現有機械的工作性能時，往往想知道機械運轉的穩定性、構件的慣性力以及在運動副中產生的反力的大小、Vmaxamax的大小，因此要對機械進行運動分析。而前面所介紹的運動分析時，都假定原動件作勻速運動(ω＝const)。但在大多數情況下，ω≠const，而是力、力矩、機構位置、構件品質、轉動慣量等參數的函數：ω＝F(P、M、φ、m、J)。只有確定了的原動件運動ω的變化規律之後，才能進行運動分析和力分析，從而為設計新機械提供依據。這就是研究機器運轉的目的。2.研究機械運轉速度的波動及其調節方法，目的是使機械的轉速在允許範圍內波動，而保證正常工作。速度波動過大，會產生惡果2.機械的運轉穩定運轉階段的狀況有：①勻速穩定運轉：ω＝常數tω穩定運轉②週期變速穩定運轉：ω(t)=ω(t+Tp)啟動三個階段：啟動、穩定運轉、停車。③非週期變速穩定運轉停止ωmtω穩定運轉啟動停止ωmtω穩定運轉啟動停止勻速穩定運轉時，速度不需要調節。後兩種情況由於速度的波動，會產生以下不良後果：速度波動產生的不良後果：①在運動副中引起附加動壓力，加劇磨損，使工作可靠性降低。②引起彈性振動，消耗能量，使機械效率降低。③影響機械的工藝過程，使產品品質下降。④載荷突然減小或增大時，發生飛車或停車事故為了減小這些不良影響，就必須對速度波動範圍進行調節。二、速度波動調節的方法1.對週期性速度波動，可在轉動軸上安裝一個品質較大的回轉體（俗稱飛輪）達到調速的目的。2.對非週期性速度波動，需採用專門的調速器才能調節。本章僅討論飛輪調速問題。三、作用在機械上的驅動力和生產阻力驅動力是由原動機提供的動力，根據其特性的不同，它們可以是不同運動參數的函數：蒸汽機與內然機發出的驅動力是活塞位置的函數：電動機提供的驅動力矩是轉子角速度?的函數：機械特性曲線－原動機發出的驅動力（或力矩）與運動參數之間的函數關係曲線。當用解析法研究機械在外力作用下，驅動力必須以解析運算式給出。一般較複雜工程上常將特性曲線作近似處理，如Md=M(s)Md=M(?)BNωMd交流非同步電動機的機械特性曲線AC用通過額定轉矩點N的直線NC代替曲線NCωnω0ωMd=Mn(?0－?)/(?0－?n)其中Mn－額定轉矩，?n－額定角速度，?0－同步角速度機器銘牌生產阻力取決於生產工藝過程的特點，有如下幾種情況：①生產阻力為常數，如車床；②生產阻力為機構位置的函數，如壓力機;③生產阻力為執行構件速度的函數，如鼓風機、攪拌機等；驅動力和生產阻力的確定，涉及到許多專門知識，已超出本課程的範圍。本課程所討論機械在外力作用下運動時，假定外力為已知。④生產阻力為時間的函數，如球磨機、揉面機等；一、機器運動方程的一般運算式動能定律：機械系統在時間△t內的的動能增量△E應等於作用於該系統所有各外力的元功△W。舉例：圖示曲柄滑塊機構中，設已知各構件角速度、品質、質心位置、質心速度、轉動慣量,驅動力矩M1，阻力F3。動能增量為：外力所作的功：dW=NdtdE=d(J1ω21/2§7－2機械的運動方程式寫成微分形式：dE=dW暫態功率為：N=M1ω1+F3v3cosα3=M1ω1－F3v3ω2＋Js2ω22/2＋m2v2s2/2＋m3v23/2)M1ω1xy123s2OABφ1v3v2F3=(M1ω1+F3v3cosα3)dt運動方程為：d(J1ω21/2＋Jc2ω22/2＋m2v2c2/2＋m3v23/2)推廣到一般，設機械系統有n個活動構件，用Ei表示其動能。則有：設作用在構件i上的外力為Fi，力矩Mi為，力Fi作用點的速度為vi。則暫態功率為：機器運動方程的一般運算式為：式中αi為Fi與vi之間的夾角，Mi與ωi方向相同時取“＋”，相反時取“－”。上述方程，必須首先求出n個構件的動能與功率的總和，然後才能求解。此過程相當繁瑣，必須進行簡化處理。＝(M1ω1－F3v3)dt二、機械系統的等效動力學模型d(J1ω21/2＋Jc2ω22/2＋m2v2c2/2＋m3v23/2)上例有結論：重寫為：右邊括弧內具有轉動慣量的量綱d[ω21/2(J1＋Jc2ω22/ω21＋m2v2c2/ω21