（高职）模块14 机械的运转与安全ppt课件.pptx

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1、模块14 机械的运转与安全机械设计基础（第四版）机械设计基础（第四版） 模块模块1414 机械的运转与安全机械的运转与安全模块模块14 14 机械的运转与安全机械的运转与安全14.114.1 概述概述14.214.2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡14.3 14.3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节14.4 14.4 机械安全设计机械安全设计14.5 14.5 机械防护装置机械防护装置 1414.1 .1 概述概述（1 1）机械运动形态的分类）机械运动形态的分类 绕定轴转动的构件绕定轴转动的构件往复移动的构件往复移动的构件作平面复杂运动的构件作平面复杂运动的构件 1414

2、.1 .1 概述概述（2 2）机械平衡的目的）机械平衡的目的 合理分配构件的质量，以减少或消除动压力。合理分配构件的质量，以减少或消除动压力。（3 3）机械运转时速度的波动）机械运转时速度的波动 机械在驱动力和阻力的作用下机械在驱动力和阻力的作用下 运转，在稳定运转阶段，运转，在稳定运转阶段，由于驱动力所做的功与阻力所做的功不总相等，使得机由于驱动力所做的功与阻力所做的功不总相等，使得机械的动能时增时减，由此造成了机械运转时的速度波动械的动能时增时减，由此造成了机械运转时的速度波动 1414. .2 2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡（1 1）机械平衡的分类）机械平衡的分类 绕性转子

3、的平衡绕性转子的平衡: : 工作转速工作转速（0.60.60.750.75）ncnc 刚性转子的平衡刚性转子的平衡: : 工作转速（工作转速（0.60.60.750.75）ncnc 动平衡动平衡 静平衡静平衡 转子的平衡转子的平衡 1414. .2 2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡（1 1）机械平衡的分类）机械平衡的分类 作往复运动或平面复合运动的构件，平衡或部分平衡总作往复运动或平面复合运动的构件，平衡或部分平衡总惯性力和惯性力矩对机架产生的附加动压力。惯性力和惯性力矩对机架产生的附加动压力。机构的平衡机构的平衡（2 2）刚性转子的平衡计算）刚性转子的平衡计算 对于轴向尺寸较小，

4、即转子轴向宽度对于轴向尺寸较小，即转子轴向宽度b b与其直径与其直径d d之比之比b/db/d0.2 0.2 的盘状转子。的盘状转子。若若 平衡平衡若若 不平衡不平衡 当回转件作匀速旋转时，由于各质量产生惯性力当回转件作匀速旋转时，由于各质量产生惯性力( (离心力离心力) )，构，构成一平面汇交于回转中心的力系。成一平面汇交于回转中心的力系。0iF0iF 1414. .2 2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡 若要保持平衡，应在同一平面内加一平衡质量若要保持平衡，应在同一平面内加一平衡质量 ，使，使之产生的离心力之产生的离心力 与原与原 平衡。平衡。此向量方程式中只有此向量方程式中只有

5、 未知未知, ,可用图解法求解。可用图解法求解。bFiF031iibFF0332211rmrmrmrmbbbbrm 1414. .2 2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡图图14-1 14-1 静平衡计算静平衡计算 对于轴向尺寸较大的转子（对于轴向尺寸较大的转子（b/d0.2b/d0.2）。）。满足静平衡条件满足静平衡条件0iF0iM处于动不平衡状态处于动不平衡状态（3 3）动平衡计算动平衡计算 1414. .2 2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡图图14-2 14-2 动平衡计算动平衡计算 如图所示的转子，在平面如图所示的转子，在平面l l、2 2、3 3内有偏心质量内有偏

6、心质量m1m1、m2m2、m3m3，其向径分别为其向径分别为r1r1、r2r2和和r3r3。当。当转子绕转子绕O OO O轴回转时，离心惯轴回转时，离心惯性力性力F1F1、F2F2、 和和F3F3组成一个组成一个空间力系。现选定两个校正平空间力系。现选定两个校正平面面和和，将，将 m1 m1、m2m2、m3m3向向该两平面分解得：该两平面分解得： 1414. .2 2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡图14-3 双面平衡0332211bbrmrmrmrm平面平面平面平面0332211bbrmrmrmrm 无论转子具有多少个偏心质量以及分布在多少个回转平面内，无论转子具有多少个偏心质量以

7、及分布在多少个回转平面内，只要在选定的两个平衡基面内加上或去掉平衡质量，即可获得完只要在选定的两个平衡基面内加上或去掉平衡质量，即可获得完全平衡，故动平衡又称为双面平衡。全平衡，故动平衡又称为双面平衡。 1414. .2 2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡( (4 4) )刚性转子的平衡实验刚性转子的平衡实验静平衡试验所用的设备称为静平衡架。静平衡试验所用的设备称为静平衡架。图图 14-4 14-4 导轨式静平衡架导轨式静平衡架1)1)静平衡实验静平衡实验 1414. .2 2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡动平衡试验在专门的动平衡试验机上进行动平衡试验在专门的动平衡试验机

8、上进行。机械式机械式电子式电子式激光式激光式2 2) )动平衡实验动平衡实验 1414. .2 2 刚性转子的振动与平衡刚性转子的振动与平衡(1)(1)机械运转的全过程机械运转的全过程 1414. .3 3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节图图14-6 14-6 机械运转的全过程机械运转的全过程1)1)启动阶段启动阶段 机械系统从静止状态启动到开始稳定运转的过程。机械系统从静止状态启动到开始稳定运转的过程。特点：驱动力所做的功克服阻力所消耗的功。特点：驱动力所做的功克服阻力所消耗的功。2 2) )稳定运转阶段稳定运转阶段 机械进入稳定阶段后，原动件的平均速度为常数。机械进入稳定阶段

9、后，原动件的平均速度为常数。 等速稳定运转：原动件的角速度保持恒定不变。等速稳定运转：原动件的角速度保持恒定不变。 变速稳定运转：原动件的角速度围绕某一平均速变速稳定运转：原动件的角速度围绕某一平均速 度度作周期性波动。作周期性波动。 特点：总驱动功特点：总驱动功= =总阻抗功。总阻抗功。 1414. .3 3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节3 3) )停车阶段停车阶段 当切断动力源开始停车时，系统的输入功为零，系统利用当切断动力源开始停车时，系统的输入功为零，系统利用停车开始前储存的动能继续克服阻力作功，直到储存的动能全停车开始前储存的动能继续克服阻力作功，直到储存的动能全部耗

10、尽，机械系统便停止运转。部耗尽，机械系统便停止运转。特点：机器的动能在不断减少，系统做减速运动。特点：机器的动能在不断减少，系统做减速运动。 一般情况下，为了缩短停车所需时间，在某些机械上可以一般情况下，为了缩短停车所需时间，在某些机械上可以安装制动器以加快停车。安装制动器以加快停车。 1414. .3 3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节(2)(2)机械系统运动速度的状态及其调节方法机械系统运动速度的状态及其调节方法1)1)等速运动机械等速运动机械 稳定运转阶段中的速度保持不变，不存在速度波动的调节问题稳定运转阶段中的速度保持不变，不存在速度波动的调节问题。2)2)周期性速度波动

11、及其调节周期性速度波动及其调节 当当机械的动能发生周期性机械的动能发生周期性变化时，变化时，机械主轴有规律的、机械主轴有规律的、周期性的速度变化称为周期周期性的速度变化称为周期性速度波动。性速度波动。 1414. .3 3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节图图14-7 14-7 周期性速度波动周期性速度波动 1414. .3 3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节 平均角速度平均角速度 m m 和速度不均匀系数和速度不均匀系数 平均角速度平均角速度: :工工程上常用最大角速度与最小角速度的算术程上常用最大角速度与最小角速度的算术平均值来近似计算平均值来近似计算。2minm

12、axm 速度不均匀系数：用于表示机械运转速度波动的程度。速度不均匀系数：用于表示机械运转速度波动的程度。mminmax 由上式可知，由上式可知， 越小，主轴越接近匀速转动，机械运转就愈平稳越小，主轴越接近匀速转动，机械运转就愈平稳。 1414. .3 3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节周期性速度波动的调节周期性速度波动的调节调节方法：调节方法：在机械上安装飞轮在机械上安装飞轮。 飞轮的工作原理：飞轮的工作原理：转速升高转速升高飞轮动能增加飞轮动能增加飞轮贮存能量飞轮贮存能量转速转速降低降低飞轮动能减少飞轮动能减少飞轮释放能量飞轮释放能量飞轮的作用：飞轮的作用：保持工作机的转速平稳

13、保持工作机的转速平稳降低动力机所需功率降低动力机所需功率 1414. .3 3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节 在一般机械中，其他构件所具有的动能与飞轮相比，其值甚在一般机械中，其他构件所具有的动能与飞轮相比，其值甚小，因此在近似设计中，可以用飞轮的动能代替整个机械的动能小，因此在近似设计中，可以用飞轮的动能代替整个机械的动能。与飞轮的最大角速度。与飞轮的最大角速度maxmax、最小角速度、最小角速度minmin对应的机械的动对应的机械的动能分别为最大动能能分别为最大动能EmaxEmax、最小动能、最小动能EminEmin。 EmaxEmax与与EminEmin之差表示之差表示一

14、个周期内动能的最大变化量。它是由最大盈功或最大亏功转化一个周期内动能的最大变化量。它是由最大盈功或最大亏功转化而来的。而来的。 1414. .3 3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节 机械在一个周期内动能的最大变化量称为最大盈亏功机械在一个周期内动能的最大变化量称为最大盈亏功WmaxWmax，即，即) 67 (2maxmWJ飞轮的转动惯量：飞轮的转动惯量：22min2maxminmaxmax)(21mJJEEW 由上可见：由上可见：当当WmaxWmax与与mm一定时，一定时，J J与与 成反比。成反比。当当WmaxWmax与与 一定时，一定时， J J与与mm平方成反比。平方成反比

15、。机械的非周期性速度波动及其调节机械的非周期性速度波动及其调节非周期性速度波动需要用专门的调速器。非周期性速度波动需要用专门的调速器。图图14-8 14-8 机械式离心调速器的工作原理图机械式离心调速器的工作原理图 1414. .3 3 机械运转速度波动的调节机械运转速度波动的调节 1414. .4 4 机械安全设计机械安全设计( (1 1) )危险识别危险识别1 1）机械危险）机械危险挤压和咬入危险挤压和咬入危险剪切和夹断危险剪切和夹断危险卷绕和绞缠危险卷绕和绞缠危险卷入和挤压危险卷入和挤压危险碰撞和撞击碰撞和撞击图图14-9 14-9 卷绕和交缠伤害卷绕和交缠伤害 1414. .4 4 机

16、械安全设计机械安全设计( (1 1) )危险识别危险识别1 1）机械危险）机械危险挤压和咬入危险挤压和咬入危险剪切和夹断危险剪切和夹断危险卷绕和绞缠危险卷绕和绞缠危险卷入和挤压危险卷入和挤压危险碰撞和撞击碰撞和撞击图图14-10 14-10 卷入和挤压伤害卷入和挤压伤害 1414. .4 4 机械安全设计机械安全设计( (1 1) )危险识别危险识别1 1）机械危险）机械危险挤压和咬入危险挤压和咬入危险剪切和夹断危险剪切和夹断危险卷绕和绞缠危险卷绕和绞缠危险卷入和挤压危险卷入和挤压危险碰撞和撞击碰撞和撞击图图14-11 14-11 碰撞和撞击碰撞和撞击 1414. .4 4 机械安全设计机械安

17、全设计( (1 1) )危险识别危险识别2 2）非机械危险）非机械危险电气危险电气危险热危险热危险振动和噪声危险振动和噪声危险辐射危险辐射危险化学物质危险化学物质危险粉尘危险粉尘危险 1414. .4 4 机械安全设计机械安全设计( (2 2) )风险评估风险评估1 1）评估可能伤害的安全程度）评估可能伤害的安全程度2 2）人们暴露与危险区的频率）人们暴露与危险区的频率3 3）预测危险出现的概率）预测危险出现的概率图图14-2 14-2 机械事故因果图机械事故因果图 1414. .4 4 机械安全设计机械安全设计( (3 3) )安全设计安全设计1 1）结构的安全设计）结构的安全设计2 2）安

18、全防护措施的选用与设计）安全防护措施的选用与设计3 3）提供充分的安全使用信息）提供充分的安全使用信息 1414. .4 4 机械安全设计机械安全设计 1414. .5 5 机械防护装置机械防护装置( (1 1) )防护装置的类型防护装置的类型1 1）固定防护装置）固定防护装置2 2）连锁防护装置）连锁防护装置3 3）自动防护装置）自动防护装置 1414. .5 5 机械防护装置机械防护装置( (2 2) )防护装置的设置要求防护装置的设置要求( (3 3) )防护装置的外形与尺寸要求防护装置的外形与尺寸要求( (4 4) )防护装置的支座安装要求防护装置的支座安装要求1 1）制作要求）制作要求2 2）安装要求）安装要求 1414. .5 5 机械防护装置机械防护装置( (5 5) )启动、制动与保险装置启动、制动与保险装置1 1）启动装置）启动装置2 2）制动装置）制动装置3 3）保险装置）保险装置机械设计基础（第四版）机械设计基础（第四版）谢谢谢谢! !