機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析和設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2024-12-23 15:36 本頁(yè)面
【正文】 T 額定轉(zhuǎn)速 已知主軸角速度： ω=ω(t) 不容易求得，工程上常采用算術(shù)平均值： ωm＝ (ωmax +ωmin)/2 對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速： n ＝ 60ωm /2π rpm ωmax－ ωmin 表示了機(jī)器主軸速度波動(dòng)范圍的大小，稱為絕對(duì)不均勻度。但在差值相同的情況下，對(duì)平均速度的影響是不一樣的。 ω φ 對(duì)于周期性速度波動(dòng)的機(jī)械，加裝飛輪可以對(duì)速度波動(dòng)的范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。下面介紹有關(guān)原理。 167。 17－ 2 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度和不均勻系數(shù) ωmax ωmin 如 :ωmax－ ωmin＝ π， ωm1＝ 10π， ωm2＝ 100π 則： δ 1＝ (ωmax－ ωmin)/ ωm1 = δ 2＝ (ωmax－ ωmin)/ ωm2 = 定義： δ ＝ (ωmax－ ωmin)/ ωm 為機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)，它表示了機(jī)器速度波動(dòng)的程度。 ωmax＝ ωm(1+δ /2) 可知，當(dāng) ωm一定時(shí)， δ 愈小，則差值 ωmax－ ωmin也愈小，說(shuō)明機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)愈平穩(wěn)。 ωmin＝ ωm(1δ /2) ω2max－ ω2min ＝ 2δω2m 由 ωm＝ (ωmax +ωmin)/2 以及上式可得： 對(duì)于不同的機(jī)器，因工作性質(zhì)不同而取不同的值 [δ ]。 設(shè)計(jì)時(shí)要求： δ ≤[ δ ] 造紙織布 1/40～ 1/50 紡紗機(jī) 1/60`～ 1/100 發(fā)電機(jī) 1/100～ 1/300 機(jī)械名稱 [δ ] 機(jī)械名稱 [δ ] 機(jī)械名稱 [δ ] 碎石機(jī) 1/5～ 1/20 汽車(chē)拖拉機(jī) 1/20～ 1/60 沖床、剪床 1/7～ 1/10 切削機(jī)床 1/30～ 1/40 軋壓機(jī) 1/10～ 1/20 水泵、風(fēng)機(jī) 1/30～ 1/50 表 171 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù) δ 的取值范圍 驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的活塞式內(nèi)燃機(jī)，主軸速度波動(dòng)范圍太大，勢(shì)必影響輸出電壓的穩(wěn)定性，故這類(lèi)機(jī)械的δ 應(yīng)取小些；反之，如沖床、破碎機(jī)等機(jī)械，速度波動(dòng)大也不影響其工作性能，故可取大些 167。 17－ 3 飛輪的設(shè)計(jì)原理 飛輪設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題： 已知作用在主軸上的驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩的變化規(guī)律，在 [δ ]的范圍內(nèi)，確定安裝在主軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JF 。 飛輪調(diào)速原理 J≈J F 在主軸上加裝飛輪之后，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似認(rèn)為： 機(jī)器總的動(dòng)能近似為： E=Jω2/2 φ Md Mr a b c d e a39。 φ E ω φ 在位置 b處，動(dòng)能和角速度為： Emin 、 ωmin 加 裝飛輪的目的就是為了增加機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)而起到調(diào)節(jié)速度波動(dòng)的目的。為什么加裝飛輪之后就能減小速度的波動(dòng)呢？ 而在位置 c處為： Emax 、 ωmax 在 bc區(qū)間處盈虧功和動(dòng)能增量達(dá)到最大值： Amax ＝△ E ＝ Emax Emin ＝ J(ω2max ω2min )/2 ＝ Jω2mδ 得： J = Amax /ω2m δ 稱 Amax為最大盈虧功 ωmax Emax ωmin Emin J = Amax /ω2mδ 分析： 1）當(dāng) Amax與 ω2m一定時(shí) ， Jδ 是一 條等邊雙曲線。 δ J 當(dāng) δ 很小時(shí)， δ ↓→ J↑↑ ?δ ?J 2）當(dāng) J與 ωm一定時(shí) ， Amaxδ 成正比。即 Amax越大， 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度越不均勻。 4） J與 ωm的平方成反比，即平均轉(zhuǎn)速越高，所需飛輪 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小。 過(guò)分追求機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的平穩(wěn)性，將使飛輪過(guò)于笨重。 3) 由于 J≠ ∞ ，而 Amax和 ωm又為有限值，故 δ 不可能 為 “ 0”，即使安裝飛輪，機(jī)械總是有波動(dòng)。 飛輪也可以安裝在其它軸上，但必須保證兩者所具有的動(dòng)能相等，即： 得： J’ = Jω2m /ω’2m 若 ω’m ωm 則： J’ J E = J’ω’2m/2 = Jω2m/2 飛輪調(diào)速的實(shí)質(zhì)： 起能量?jī)?chǔ)存器的作用。轉(zhuǎn)速增高時(shí)，將多于能量轉(zhuǎn)化為飛輪的動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，限制增速的幅度；轉(zhuǎn)速降低時(shí)，將能量釋放出來(lái)，阻止速度降低。 鍛壓機(jī)械在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，工作時(shí)間短，但載荷峰值大，利用飛輪在非工作時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存的能量來(lái)克服尖峰載荷，選用小功率原動(dòng)機(jī)以降低成本。 應(yīng)用： 玩具小車(chē) 幫助機(jī)械越過(guò)死點(diǎn)，如縫紉機(jī)。 φ Md M
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