第七章 调速课件.pptVIP

* 作业：4－1、4－4、 4－5、 4－12 5－3、5－10 7－2 8－8 第7章 机械运转速度波动的调节 §7-1 机械运转速度波动调节的目的和方法 机械在外力作用下运转，驱动力所作是机械的输入功，阻力所作是机械的输出功。如果输入功在每段时间都等于输出功, 则机械的主轴保持匀速转动；如果输入功大于输出功，出现盈功。盈功转化为动能，促使机械动能增加；输入功小于输出功，出现亏功，会使机械动能减小。 机械动能的增减形成机械运转速度的波动，会使机械效率和工作可靠性降低；会引起机械振动，影响零件的强度和寿命等问题。因此，对机械运转速度的波动必须进行调节，使上述不良影响限制在容许范围之内。 速度波动分两类：周期性速度波动和是非周期性速度波动。 本章重点介绍周期性速度波动的调节方法。 一、周期性速度波动 外力作周期性变化时，机械转轴的角速度也作周期性变化，机械转轴的这种有规律的、周期性的速度变化称为周期性速度波动。如图虚线所示。 1. 周期性速度波动的重要特征 ● 速度波动的一个整周期T中，驱动力所作的输入功相等阻力所作的输出功。 ● 主轴的角速度ω在经过一个运动周期Ｔ之后又变回到初始状态，其动能没有增减。 ● 在周期中的某段时间内，输入功与输出功不相等，因而出现速度的波动。 运动周期Ｔ可以对应于机械主轴回转一转（如冲床）、两转（如四冲程内燃机），也可以是数转的时间。 2. 调节周期性速度波动的常用方法： 1 在机械中增加上一个转动惯量很大的飞轮。 飞轮是一个储能元件，盈功时飞轮吸收能量，动能增加；亏功时飞轮释放能量，动能减小。 飞轮的动能变化量： △E＝Ｊ(ω2－ω02) / 2 显然，动能变化数值相同时，飞轮的转动惯量J 越大，角速度ω的波动越小。图示实线表示为安装飞轮后的速度波动。 飞轮储蓄的动能可以克服短时过载，所以在确定原动机额定功率时，只考虑它的平均功率，不必考虑高峰负荷的瞬时最大功率，选择功率较小的原动机。 二、非周期性速度波动 如果输入功在很长一段时间内总是大于输出功，则机械运转速度将不断升高，直至超越机械强度所容许的极限转速会导致机械损坏；反之，如果输入功总是小于输出功．则机械运转速度将不断下降，直至停车。这种随机的、不规则的 、没有一定的周期的速度波动，称为非周期性速度波动。这种速度波动不能依靠飞轮来进行调节，只能采用调速器使输入功与输出功趋于平衡，以达到新的稳定运转。 如机械式离心调速器。供汽量的大小决定原动机和工作机转速快慢，调速器调整蒸汽输入控制原动机和工作机转速。现代机器多采用电子调速装置实现自动控制。 §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δ 已知机械主轴角速度随时间变化的规律 : ω=f (t) 一个周期角速度的实际平均值ωm可由下式求出： 1. 平均角速度ωm 这个实际平均值称为机器的“额定转速”。 由于ω的变化规律很复杂，故在工程计算中都以算术平均值作为实际平均值，即 式中ωmax和ωmin分别为最大角速度和最小角速度。 2. 机械运转速度不均匀系数δ 表示机械运转速度波动的相对值。 若已知ωm和δ，则由式(7-2)和(7-3)可得 显然，δ越小，主轴越接近匀速转动。 定义： 不同机械许用的机械运转速度不均匀系数δ，可以根据它们的工作要求来确定。例如驱动发电机的汽轮机。δ应当取小一些，因为主轴的速度波动大，会影响输出电压的稳定性。冲床和破碎机等一类机械，δ可取大一些，因为速度波动稍大并不影响其工艺性能。几种常见机械的机械运转速度不均匀系数可按下表 选取。 0.002～0.003 0.015～0.020 0.03～0.05 0.05～0.15 0.10～0.20 δ 交流发电机 减速机 压缩机和水泵 冲床和 剪床 破碎机 机械名称 二、飞轮设计的基本原理 飞轮设计的基本问题是：已知主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，已知机械运转速度不均匀系数δ的容许范围，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量。 　 前提条件：假设飞轮的动能就是整个机械的动能（飞轮的动能比其他构件的动能大得多）。 主轴处于最大角速度ωmax时，飞轮具有动能最大值Emax；