ch11機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)-資料下載頁(yè)
2025-05-03 18:40本頁(yè)面
【正文】 ?忽略變傳比的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 m a x m in m a xW W W? ? ?最大贏虧功： JF=ΔWmax/(ωm2[δ]）－ Jc 由上式可得： 則 JF≥900ΔWmax/(n2π2[δ]） JcJF 如果用平均轉(zhuǎn)速 n(r/min)計(jì)算， 一般情況， 分析： 1） 當(dāng) Amax與 ω2m一定時(shí) ， Jδ是一 條等邊雙曲線。當(dāng) δ很小時(shí) ， δ↓→ J↑↑ 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) 。 利用它的儲(chǔ)能作用，在選用較小功率原動(dòng)機(jī)的情況下， 能幫助克服很大的尖峰工作載荷。 飛輪的主要應(yīng)用的進(jìn)一步說(shuō)明 利用它的儲(chǔ)能作用實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 用作能量存儲(chǔ)器來(lái)提供動(dòng)力。 如慣性玩具小汽車(chē)。 如鍛壓機(jī)械。 利用它的儲(chǔ)能作用實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 如汽車(chē)上的一種飛輪制 動(dòng)器。 用作太陽(yáng)能及發(fā)電裝臵的能量平衡器。 φ Md Mr φ E a b c d e a39。 Amax的確定方法 在交點(diǎn)位臵的動(dòng)能增量 △ E正好是從起始點(diǎn) a到該交點(diǎn)區(qū)間內(nèi)各代表盈虧功的陰影面積代數(shù)和。 Amax＝ Emax－ Emin ＝ △ Emax Emax、 Emin出現(xiàn)的位臵： 在曲線 Md與 Mr的交點(diǎn)處。 E(φ)曲線上從一個(gè)極值點(diǎn)躍變到另一個(gè)極值點(diǎn)的高度，正好等于兩點(diǎn)之間的陰影面積 (盈虧功 )。 作圖法求 Amax： 任意繪制一水平線，并分割成對(duì)應(yīng)的區(qū)間，從左至右依次向下畫(huà)箭頭表示虧功，向上畫(huà)箭頭表示盈功，箭頭長(zhǎng)度與陰影面積相等，由于循環(huán)始末的動(dòng)能相等，故能量指示圖為一個(gè)封閉的臺(tái)階形折線。則最大動(dòng)能增量及最大盈虧功等于指示圖中 最低點(diǎn) 到 最高點(diǎn) 之間的高度值。 強(qiáng)調(diào)不一定是相鄰點(diǎn) Amax Emax Emin 可用折線代替曲線求得△ E 舉例： 已知驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，阻力矩如圖所示，主軸的平均角速度為： ωm=25 rad/s,不均勻系數(shù) δ＝ ， 求主軸飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J。 解： 1)求 Md , 在一個(gè)循環(huán)內(nèi)， Md和Mr所作的功相等，于是： ?? ? ?? 202 1 dMM rd5)]10221(21021[2 1 ??????? ???作代表 Md的直線如圖。 2)求 Amax 各陰影三角形的面積分別為： 三個(gè)三角形面積之和 0～ π/4 π/4～ 3π/4 3π/4～ 9π/8 9π/8～ 11π/8 11π/8～13π/8 13π/8～15π/8 15π/8～ 2π 10π/16 10π/8 15π/16 5π/8 10π/16 5π/8 5π/16 區(qū)間 面積 10 Mr Md 作能量指示圖 2π φ kNm π 3π/2 0 書(shū)上例題自學(xué) 由能量指示圖，得： Amax＝ 10π/8＝ KNm J ＝ Amax /[δ]ω2m ＝ 10/( 252) Amax ＝ 126 kgm2 輪形飛輪：由 輪轂、輪輻 和 輪緣 三部分組成。 輪轂 輪幅 輪緣 JA 飛輪主要尺寸的確定 其輪轂和輪幅的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，可忽略不計(jì)。其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 主要尺寸： 寬度 B、輪緣厚度 H、平均值徑 Dm H B Dm 22 ??????? mDmJ42mmD?m＝ Vρ =πDmHB ρ ρ為材料密度 按照機(jī)器的結(jié)構(gòu)和空間位臵選定 Dm之后，可得飛輪質(zhì)量： 選定飛輪的材料和比值 H/B之后，可得飛輪截面尺寸。 盤(pán)形飛輪： B D 2122DJm ??????? 82mD?選定圓盤(pán)直徑 D，可得飛輪的質(zhì)量： m＝ Vρ π D2B ρ = 4 選定飛輪的材料之后，可得飛輪的寬度 B。 對(duì)于外徑為 D的實(shí)心圓盤(pán)式飛輪，由理論力學(xué)知 為保證安全，飛輪的外圓線速度不能超過(guò)許用值： 鑄鐵飛輪： vmax≤ 36 m/s 鑄鋼飛輪： vmax≤ 50 m/s 本章介紹的飛輪設(shè)計(jì)方法，沒(méi)有考慮除飛輪之外其它構(gòu)件的動(dòng)能變化，因而 是近似設(shè)計(jì) 。由于機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù) δ容許有一個(gè)變化范圍，所以這種近似設(shè)計(jì)可以滿足一般的使用要求。 說(shuō)明： 飛輪不一定是外加的專門(mén)附件。實(shí)際機(jī)械中，往往用增大帶輪或齒輪的尺寸和質(zhì)量的方法，使它們兼起飛輪的作用，
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