第14章 机械的平衡和调速.ppt

表11.1 常用机械的许用不均匀系数系数 机械的名称 [ δ ] 机械的名称 [ δ ] 碎石机 1/5 ～ 1/20 水泵、鼓风机 1/30 ～ 1/50 冲床、剪床 1/7 ～ 1/10 造纸机、织布机 1/40 ～ 1/50 轧压机 1/10 ～ 1/25 纺纱机 1/60 ～ 1/100 汽车、拖拉机 1/20 ～ 1/60 直流发电机 1/100 ～ 1/200 金属切削机床 1/30 ～ 1/40 交流发电机 1/200 ～ 1/300 3.非周期性速度波动 1）随机的、不规则的、没有一定周期的速度变化的速度波动。 2）特征：输入功总大于或小于输出功。 3）调节方法：采用调速器。 飞轮设计 1、飞轮设计的基本问题 已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，要求在机械运转速度不均匀系数δ的容许范围内，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量。 2、一般机械中，相对于飞轮而言，其它构件的动能非常小，可忽略不计。 1）主轴处于ωmax 时，飞轮动能 E max。 主轴处于ωmin 时，飞轮动能 E min。 2) E max 与 E min 表示一周期内动能的最大变化量，称为最大盈亏功，用 表示。 3、安装到主轴上飞轮的转动惯量 所以，安装到主轴上飞轮的转动惯量 ： 分析 ： 1）当A max 与ωm一定时，在δ很小时，略减小δ，则JF会急剧增大，所以过分追求速度均匀会使飞轮笨重。 2）在JF 与ωm一定时， A max与δ 成正比，即最大盈亏功越大，则速度越不均匀。 3）JF 与ωm 成反比，即ωm 越大，则JF 越小，所以一般飞轮安装在高速轴上。 4、最大盈亏功的确定 a b c e A max 能量指示图 d a’ 5. 飞轮主要尺寸的确定 1、带有轮辐的飞轮，认为飞轮的质量集中在轮缘，且直径为Dm，则： 2、半径为D的实心圆盘式飞轮： 例： 某机械系统主轴平均转速 nm=1500r/min，等效阻力矩 Mr 如图所示，等效驱动力矩Md为常数，且除飞轮以外其他构件的转动惯量均可略去不计，求保证速度不均匀系数δ≤0.05时，安装在主轴上的飞轮转动惯量JF。 (1)求最大盈亏功 Md=? ∵一个周期内等效驱动力矩做功等于等效阻力矩做功 ∴ 得 Nm ∴最大盈亏功 462.5 （2)求飞轮的转动惯量 第14章 机械的平衡与速度波动调节 转子平衡 机械系统速度波动及调节 转子平衡 转子平衡的分类 刚性转子的静平衡 刚性转子的动平衡 刚性转子的平衡试验 转子平衡的分类 绕固定轴回转的构件的平衡即为转子平衡。 1）刚性转子平衡 静平衡：要求惯性力达到平衡； 动平衡：要求惯性力和惯性力矩都平衡 2）挠性转子平衡：转子在工作过程中会产生较大的弯曲变形，从而使其惯性力显著增大。平衡原理是基于弹性梁的横向振动理论 在机械系统中，通常将绕固定轴转动的回转构件称为转子。 分类： 故这类转 子称为静不平衡转子。 其质量可近似认为分布在同一回转平面内。 这时其偏心质量在转子运转时会产生惯性力。 刚性转子的静平衡 对于轴向尺寸较小的盘形转子(b/D0.2)， 因这种不平衡现象在转子静态时就可表现出来， b A B D 回转平面 m m r ω FⅠ G 1）静不平衡转子 平衡后转子的各偏心质量（包括平衡质量） 的惯性力的合力为零。 对于 静不平衡转子，利用在其上增加或除去一部分 质量，使其质心与回转轴心重合，即可使转子的惯性力得以平衡 的方法。 2）静平衡及其条件 静平衡 静平衡的条件 ΣF＝0 即 3）静平衡计算 静平衡计算主要是针对由于结构所引起的静不平衡的转子而 进行平衡的计算。 根据其结构，计算确定需增加或除去的平衡质量，使其在设 计时获得静平衡。 如图为一盘状转子。已知m1 ，m2和r1 ，r2 为平衡这些离心惯性力，在转子上加一平衡质量mb，使Fb与Fi相平衡，即： 矢径ri 当转子以角速度ω回转