机械调速及平衡.pdfVIP

第二十章 机械调速 与平衡 §20-1 机械速度波动与调节 一、机械速度的波动 机械在外力作用下运转，随着外 力功的增减，机械的动能也随之增减。 如果驱动力在一段时间内所作的功等 于阻力所作的功，则机械保持匀速运 动。当驱动力所作的功不等于阻力所 作的功时，盈功将促使机械动能增加， 亏功将导致机械动能减少。 机械动能的增减产生机械运转速度 波动。机械波动会产生附加的动压力， 降低机械效率和工作可靠性，引起机械 振动，影响零件的强度和寿命，降低机 械的精度和工艺性能，使产品质量下降。 因此，对机械的速度波动需要进行调节， 使其速度在正常范围之内波动。 机械速度波动可分为两类： 1．周期性速度波动 当外力作周期性变化时，速度也作周 期性的波动。如图20-1所示，由于在一个 周期中，外力功的和为零，角速度在经过 一个周期后又回到初始状态。但是，在周 期中的某一时刻，驱动力与阻力所作的功 并不相等，因而出现速度的波动。这种速 度变化称为周期性速度波动。运动周期T 通常对应于机械主轴回转的时间。 图20-1周期性速度波动 2 ．非周期性速度波动 如果驱动力所作的功始终大于阻力 所作的功，则机械运转的速度将不断升 高，直至超越机械强度所容许的极限转 速而导致机械损坏。反之，如驱动力所 作的功总是小于阻力所作的功，则机械 运转的速度将不断下降，直至停车。这 种波动没有周期变化的特点，因此称为 非周期性速度波动。 图20-2所示为机械式离心调速器的工 作原理图。原动机2 的输入功与供汽量的大 小成正比。当负荷突然减小时，原动机2和 工作机1的主轴转速升高，由圆锥齿轮驱动 的调速器主轴的转速也随着升高，重球因 离心力增大而飞向上方，带动圆筒N上升， 并通过套环和连杆将节流阀关小，使蒸汽 输入量减少，反之，若负荷突然增加，原 动机及调速器主轴转速下降，飞球下落， 节流阀开大，使供汽量增加。用这种方法 使输入功和负荷所消耗的功(包括摩擦损失) 达成平衡，以保持速度稳定。 图20-2离心调速机构 二、机械运转的平均速度和不均匀系数 如图20-1所示，若已知机械主轴角速 度随时间变化的规律=f (t)时，一个周期 角速度的实际平均值 可由下式求出 m 1 T  dt （20-1） m  T o 这个值称为机器的 “额定转速”。 由于的变化规律很复杂，故在工程 计算中都以算术平均值近似代替实际平 均值，即    max min （20-2 ） m 2 式中， 和 分别为最大角速度和 max min 最小角速度。 机械速度波动的相对程度用不均匀 系数表示：    max min （20-3 ）  m 越小，主轴越接近匀速转动。各种 不同机械许用的不均匀系数，是根据它 们的工作要求确定的。例如驱动发电机 的活塞式内燃机，如果主轴的速度波动 太大，势必影响输出电压的稳定性，所 以这类机械的不均匀系数应当取小一些； 反之，如冲床和破碎机等一类机械，速 度波动稍大也不影响其工艺性能，这类 机械的不均匀系数便可取大一些。几种 常见机械的不均匀系数可按表20-1选取。 表20-l不均匀系级的取值范围 压