機械系統(tǒng)的動力學分析(編輯修改稿)
2025-03-08 05:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (2) )21(m ax ??? ?? m )21(m in?? ??m則得： 22m in2m a x 2 m???? ??三、機械的調(diào)速 周期性速度波動的調(diào)節(jié) 1）周期性速度波動的運動參數(shù) 由 (1)和 (2)解得 三、機械的調(diào)速 周期性速度波動的調(diào)節(jié) m???? m inm a x ??討論： （ 1）由公式可知，若 ωm一定，當 δ↓ ，則 ωmax－ ωmin↓ ， 機械運轉(zhuǎn)愈平穩(wěn)；反之，機械運轉(zhuǎn)愈不平穩(wěn)。設計時為 使機械運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，要求其速度不均勻系數(shù)不超過允許值。 即： δ ≤[ δ ] （ 2）若 δ?[δ]，會影響機器的正常工作。如推動照明用的發(fā) 動機的活塞式原動機。若速度波動 ?， δ?，則 I、 V變化 大，使燈忽暗忽明。 若不滿足條件，可在機械中安裝飛輪以調(diào)節(jié)機械的周期性速度波動。 三、機械的調(diào)速 飛輪的設計原理 飛輪 — 具有很大轉(zhuǎn)動慣量的回轉(zhuǎn)構(gòu)件。 其作用： 裝置飛輪的實質(zhì)就是增加機械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。 飛輪在系統(tǒng)中的 作用相當于一個容量很大的儲能器 。 當系統(tǒng)出現(xiàn)盈功，它將多余的能量以動能形式“儲存” 起來，并使系統(tǒng)運轉(zhuǎn)速度升高幅度減?。环粗?，當 系統(tǒng)出現(xiàn)虧功時，它將“儲存”的動能釋放出來以彌 補能量的不足，并使系統(tǒng)運轉(zhuǎn)速度下降的幅度減小。 從而減小了系統(tǒng)運轉(zhuǎn)速度波動的程度。 三、機械的調(diào)速 飛輪的設計原理 由于機械中其他運動構(gòu)件的動能比飛輪的動能小 很多，一般近似認為飛輪的動能就等于整個機械所具 有的動能。即飛輪動能的最大變化量△ Emax應等于機 械最大盈虧功 △Wmax。 )(21 2m in2m axm inm axm axm ax ?? ??????? JEEEW ?????? 2m inm axm inm ax 2)( mJJ ????30n?? ?∵ ?? 22m ax900nWJ ??∴ Emax、 Emin— 角速度為最大、 最小的位置所具有的動能； 三、機械的調(diào)速 飛輪的設計原理 分析 ： ?? 22m ax900nWJ ??1） 當 △ Wmax與 ?一定時， J與 n的平方值成反比，為 減小飛輪轉(zhuǎn)動慣量，飛輪安裝在機械的高速軸上。 2） 當 △ Wmax與 n一定時，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量 J與速度不 均勻系數(shù) ?成反比。 J越大， ?越小，機械越接近勻 速； 但過分追求機械運轉(zhuǎn)的均勻性，將會使飛輪過 于笨重。 三、機械的調(diào)速 飛輪尺寸的確定 由輪緣 A、 輪轂 B和輪輻 c三部 分組成。設 QA為輪緣的重量， D1， D2和 D分別為輪緣的外徑、內(nèi)徑與 平均直徑，則輪緣轉(zhuǎn)動慣量近似為： J≈J A=GA(D12+D22) ≈G AD2/(4g) 或 GAD2 = 4gJ J — 飛輪的轉(zhuǎn)動慣量， Q AD2— 飛輪矩，單位： Nm2 。 三、機械的調(diào)速 飛輪尺寸的確定 設輪緣的寬度為 b，材料單位體積的 重量為 γ（ N/m3)，則 GA=πDHbγ。 于是 Hb= GA /(πDγ) 式中 D、 H及 b的單位為 m。 當飛輪的材料及比值 H／ b 選定后，由上式即可求得輪緣的 橫剖面尺寸 H和 b。 四、機械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié) 機械在運轉(zhuǎn)過程中，若等效力矩的變化是非周期性的， 則機械運轉(zhuǎn)的速度將出現(xiàn)非周期性的波動，從而破壞機械 的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)。須進行調(diào)節(jié)，以使機械恢復到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。 機械非周期性速度波動的調(diào)節(jié)，對于選用電動機作為 原動機的機械，其本身就有自調(diào)性，可使驅(qū)動力矩和工作 阻力矩協(xié)調(diào)一致。 若機械的原動機為蒸汽機、汽輪機或內(nèi)燃機等時，就 必須安裝一種專門的調(diào)節(jié)裝置 —— 調(diào)速器來調(diào)節(jié)機械出現(xiàn) 的非周期性速度波動。 離心式調(diào)速器 四、機械的非周期性速度波動及其調(diào)節(jié) 例題： 圖為發(fā)動機的輸出力矩 (Md)圖，且等效阻力矩 Mr為 常數(shù)，若不計機械中其它構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量 ,只考慮飛輪 轉(zhuǎn)動慣量， 設等效構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速為 1000r/min，運轉(zhuǎn) 不均勻系數(shù) ?=,試計算飛輪的轉(zhuǎn)動慣量 J。 周期性變速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的特點 : 一個周期的時間間隔， Wd=Wr， E2=E1； 不滿一個周期的時間間隔， Wd≠W r， E2≠E1 90 180 360 450 540 630 720 )(??M/() Md 75 100 50 75 50 100 75 o 例題： 解 1）根據(jù)一個周期的時間間隔， Wd=Wr，求出等效阻力矩 Mr； 210027525010025022754 ??????? ??????????????rM mNMr ??? Mr 例題： A B C
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