5机械的调速和平衡解析优秀PPT.ppt

退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页本章要求：本章要求：了解机械速度波动的必定性及缘由、波动类型及调了解机械速度波动的必定性及缘由、波动类型及调整方法；整方法；了解刚性回转构件不平衡的缘由、必定性及类型；了解刚性回转构件不平衡的缘由、必定性及类型；驾驭静平衡和动平衡计算方法；驾驭静平衡和动平衡计算方法；了解回转构件平衡试验的原理及方法。了解回转构件平衡试验的原理及方法。5.5.机械的调速和平衡机械的调速和平衡退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页5.5.机械的调速和平衡机械的调速和平衡2 2 1 5.2 5.2 机械的平衡机械的平衡5.1 5.1 机械速度波动的调整机械速度波动的调整退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页1)机械的运转过程机械的运转过程5.1 5.1 机械速度波动的调整机械速度波动的调整（1）机械运动方程式）机械运动方程式机械运转时，遵循能量守恒定律，在随意间隔时间内，各外机械运转时，遵循能量守恒定律，在随意间隔时间内，各外力对机械所做功等于机械所具有机械能的增量。动能表达方程：力对机械所做功等于机械所具有机械能的增量。动能表达方程：单自由度机械系统，建立机械系统的等效动力学模型。选系单自由度机械系统，建立机械系统的等效动力学模型。选系统内某一构件为等效构件，该构件具有等效转动惯量（质量），统内某一构件为等效构件，该构件具有等效转动惯量（质量），作用有等效驱动力矩和阻力矩（等效驱动力和等效阻力）作用有等效驱动力矩和阻力矩（等效驱动力和等效阻力）退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页1)机械的运转过程机械的运转过程5.1 5.1 机械速度波动的调整机械速度波动的调整（2）机械运动的三个阶段）机械运动的三个阶段稳定运转阶段（工作阶段）的状况有：稳定运转阶段（工作阶段）的状况有：匀速稳定运转：匀速稳定运转：常数常数周期变速稳定运转：周期变速稳定运转：(t)=(t+Tp)三个阶段：启动、稳定运转、停车。三个阶段：启动、稳定运转、停车。非周期变速稳定运转非周期变速稳定运转 匀速稳定运转时，速度不须要调整。匀速稳定运转时，速度不须要调整。启动时驱动力所做的功应大于阻力所做的功；启动时驱动力所做的功应大于阻力所做的功；停车时驱动力所做的功应小于阻力所做的功。停车时驱动力所做的功应小于阻力所做的功。TLTMG退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页1)机械的运转过程机械的运转过程5.1 5.1 机械速度波动的调整机械速度波动的调整（3）机械速度波动的缘由）机械速度波动的缘由驱动力所做的功驱动力所做的功阻力所做的功阻力所做的功驱动力所做的功驱动力所做的功=阻力所阻力所做的功做的功出现盈功，机械动能增加，出现盈功，机械动能增加，转速增高。转速增高。出现亏功，机械动能削减，出现亏功，机械动能削减，转速下降。转速下降。机械匀速转动机械匀速转动盈亏功盈亏功退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页1)机械的运转过程机械的运转过程5.1 5.1 机械速度波动的调整机械速度波动的调整实行措施把机械运转速度波动限制在容许范围之内，以减小其产生实行措施把机械运转速度波动限制在容许范围之内，以减小其产生的不良影响，称为机械速度波动的调整。的不良影响，称为机械速度波动的调整。盈功转化为动能，促使机械动能增加。亏功需动能补偿，导致盈功转化为动能，促使机械动能增加。亏功需动能补偿，导致机械动能减小。机械动能减小。速度波动产生的不良后果：速度波动产生的不良后果：在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作牢靠性降低。在运动副中引起附加动压力，加剧磨损，使工作牢靠性降低。引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。引起弹性振动，消耗能量，使机械效率降低。影响机械的工艺过程，使产品质量下降。影响机械的工艺过程，使产品质量下降。载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故。载荷突然减小或增大时，发生飞车或停车事故。为了减小这些不良影响，就必需对速度波动范围进行调整。为了减小这些不良影响，就必需对速度波动范围进行调整。退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页2)周期性速度波动的调整周期性速度波动的调整5.1 5.1 机械速度波动的调整机械速度波动的调整 周期可以是：周期可以是：一周（机床主轴、冲床等）一周（机床主轴、冲床等）二周（四冲程内燃机）二周（四冲程内燃机）数周（轧钢机）数周（轧钢机）调整方法：加转动惯量大的飞轮。增加机械系统的转动惯量。当调整方法：加转动惯量大的飞轮。增加机械系统的转动惯量。当出现盈功时，将盈功变为动能储存起来，削减增速幅度；当出现出现盈功时，将盈功变为动能储存起来，削减增速幅度；当出现亏功能，将动能释放出来补偿亏功，使得减速幅度小。亏功能，将动能释放出来补偿亏功，使得减速幅度小。后果后果：波动过大，影响机械系统正常工作。：波动过大，影响机械系统正常工作。根本缘由：盈亏功呈周期性变更，速度波动也呈周期性变更。根本缘由：盈亏功呈周期性变更，速度波动也呈周期性变更。（1）周期性速度波动的缘由、后果、调整方法）周期性速度波动的缘由、后果、调整方法退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页2)周期性速度波动的调整周期性速度波动的调整5.1 5.1 机械速度波动的调整机械速度波动的调整机械运转速度不匀整系数机械运转速度不匀整系数平均角速度平均角速度教材教材P51：表：表5-1机械运转机械运转的许用不匀整系数的许用不匀整系数若已知若已知m和和，则，则（2）周期性速度波动的描述）周期性速度波动的描述退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页2)周期性速度波动的调整周期性速度波动的调整5.1 5.1 机械速度波动的调整机械速度波动的调整（3）飞轮转动惯量的计算）飞轮转动惯量的计算基本要求：确定飞轮的转动惯量基本要求：确定飞轮的转动惯量J，使机械的，使机械的 1/5的回转件）的回转件）若机械中包含有作往复运动或作平面运动构件，就整个机若机械中包含有作往复运动或作平面运动构件，就整个机构来探讨，各构件惯性力和力偶在机架上得到平衡，这类平构来探讨，各构件惯性力和力偶在机架上得到平衡，这类平衡称为机构在机架上的平衡。衡称为机构在机架上的平衡。机架上的平衡机架上的平衡退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页1)机械平衡的目的和方法机械平衡的目的和方法5.2 5.2 机械的平衡机械的平衡构件做定轴匀速转动时，将构件各质点离心惯性力构件做定轴匀速转动时，将构件各质点离心惯性力的总和简化成一个通过质心处的惯性力的总和简化成一个通过质心处的惯性力 和惯和惯性力矩性力矩回转体平衡的条件：回转体平衡的条件：离心惯性力平衡与质量分布有关，若不平衡，须要重离心惯性力平衡与质量分布有关，若不平衡，须要重新分布质量。新分布质量。退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页2)回转构件的静平衡回转构件的静平衡5.2 5.2 机械的平衡机械的平衡对于宽径比对于宽径比l/D1/5的回转件，的回转件，各偏心质量近似在一个平面内，所产生各偏心质量近似在一个平面内，所产生的离心惯性力分别为的离心惯性力分别为为了平衡惯性力为了平衡惯性力F1、F2、F3，就必需在此平面内增加一个平衡质量，就必需在此平面内增加一个平衡质量（或在其相反方向上削减一个平衡质量），从回转中心到这一平衡质量的向（或在其相反方向上削减一个平衡质量），从回转中心到这一平衡质量的向径径rb，它所产生的离心惯性力为，它所产生的离心惯性力为Fb。若要求平衡时，形成的合力为零，即。若要求平衡时，形成的合力为零，即退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页2)回转构件的静平衡回转构件的静平衡5.2 5.2 机械的平衡机械的平衡结论：结论：回转件静平衡条件：各个偏心质量的离心惯性力合力为零回转件静平衡条件：各个偏心质量的离心惯性力合力为零或质径积的向量和为零。或质径积的向量和为零。对于静不平衡的回转件，无论它有多少个偏心质量，都只对于静不平衡的回转件，无论它有多少个偏心质量，都只须要适当增加或削减一个平衡质量即可获得平衡。即对于静须要适当增加或削减一个平衡质量即可获得平衡。即对于静不平衡的回转件，需加平衡质量的最少数为不平衡的回转件，需加平衡质量的最少数为1。退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页3)回转构件的静平衡试验回转构件的静平衡试验5.2 5.2 机械的平衡机械的平衡圆盘式静平衡架圆盘式静平衡架导轨式静平衡架导轨式静平衡架导轨式静平衡架简洁牢靠，其精度导轨式静平衡架简洁牢靠，其精度也能满足一般主产须要。其缺点是也能满足一般主产须要。其缺点是它不能用于平衡两端轴径不等的回它不能用于平衡两端轴径不等的回转件转件圆盘式静平衡架安装和调整圆盘式静平衡架安装和调整都很简便摩擦阻力矩大，故都很简便摩擦阻力矩大，故精度略低于导轨式静平衡架。精度略低于导轨式静平衡架。退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页4)回转构件的动平衡回转构件的动平衡5.2 5.2 机械的平衡机械的平衡宽径比宽径比l/D1/5l/D1/5的回转件，其质量分布不能再近似地认为是在同一平的回转件，其质量分布不能再近似地认为是在同一平面内，而应当看作分布于沿轴向的很多相互平行的回转面内。面内，而应当看作分布于沿轴向的很多相互平行的回转面内。静平衡静平衡LF1F2此时回转件平衡的条件为：此时回转件平衡的条件为：动平衡动平衡退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页4)回转构件的动平衡回转构件的动平衡5.2 5.2 机械的平衡机械的平衡(a)动平衡分析动平衡分析;(b)T面平衡的向量图面平衡的向量图;(c)T面平衡的向量图面平衡的向量图图中所示，质量分布在三个平面上，图中所示，质量分布在三个平面上，各参数见图中所示。各参数见图中所示。增加两个随意选定的平面。增加两个随意选定的平面。退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页4)回转构件的动平衡回转构件的动平衡5.2 5.2 机械的平衡机械的平衡 将各偏心质量产生的离心惯性力分解到将各偏心质量产生的离心惯性力分解到 及及 面上面上 这样，这样，F1、F2、F3，力即可用等效到平面，力即可用等效到平面T和和T中的力中的力 和和 来代替，也就是将动平衡问题转化为静平衡的方法来处理。来代替，也就是将动平衡问题转化为静平衡的方法来处理。u对于回转面对于回转面T，其平衡方程为，其平衡方程为由此求出质径积由此求出质径积mbrb。选定。选定rb 后即可确定后即可确定mb。对于回转面对于回转面T，其平衡方程为，其平衡方程为求出质径积求出质径积mbrb。选定。选定rb 后即可确定后即可确定mb。退出退出章目录章目录返回返回下一页下一页上一页上一页4)回转构件的动平衡回转构件的动平衡5.2 5.2 机械的平衡机械的平衡动平衡的条件：当回转件回转时，回转件上分布在不同平面内动平衡的条件：当回转件回转时，回转件上分布在不同平面内的各个质量所产生的的各个质量所产生的空间离心惯性力系空间离心惯性力系的的合力合力及及合力矩合力矩均为零。均为零。结论结论：由于动平衡同时满足了静平衡的条件，所以经过动平衡的回转件由于动平衡同时满足了静平衡的条件，所以经过动平衡的回转件确定是静平衡；反之，经过静平衡的回转件则不确定是动平衡的。确定是静平衡；反之，经过静平衡的回转件则不确定是动平衡的。对于动不平衡的回转件，无论它有多少个偏心质量，都只须要在对于动不平衡的回转件，无论它有多少个偏心质量，都只须要在任选的两个平衡平面任选的两个平衡平面T和和T内各增加或削减一个合适的平衡质量即内各增加或削减一个合适的平衡质量即可使回转件获得动平衡，即对于动不平衡的回转件，需加、减平衡可使回转件获得动平衡，即对于动不平衡的回转件，需加、减平衡质量的最少数目为质量的最少数目为2。动平衡又称为双面平衡，而静平衡则称为单。动平衡又称为双面平衡，而静平衡则称为单面平衡。面平衡。