机械运转速度波动的调节

一、机械运转速度波动的原因和调节目的及分类

      1．原因      机械是在外力作用下运转的。驱动力所作的功是输入功，阻力所作的功是输出功。许多机械在某段工作时间冢输入功和输出功不等。若输入功大于输出功，则机械运转的速度增加，否则会降低，这就形成了机械运转速度的波动。      2．速度波动危害及调节目的      这种波动会使运动副中产生附加的作用力，降低机械效率和工作可靠性；会引起机械振动，影响零件的强度和寿命；还会降低机械的精度和工艺性能，使产品质量下降。因此必须对机械运转速度的波动进行调节，使上述不良影响限制在允许范围之内。      3．机械运转速度波动分为两类       （1）周期性速度波动。在一个整周期中，驱动力作的功和阻力所作的功相等，机械的速度呈现规律的、周期性的变化。       （2）非周期性速度波动。输入功和输出功在很长时间内嘞治薰嬖虻谋浠，二者不相等，机械的速度变化是随机的、不规则的。不同类型的波动，调速的方法是不相同的。

二、非周期性速度波动的调节方法

      非周期性速度波动的原因是在很长时间内输入功和输出功不等，因此调节原理就是设法使驱动力矩和阻力矩恢复平衡关系。常用的方法是用调速器使输入功和输出功趋于平衡，以到达稳定运转。

三、周期性速度波动的调节方法

      1．飞轮调速原理      调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上一个转动惯量很大的回转件——飞轮。飞轮在机械中的作用实际上相当于一个能量储存器。由于其转动惯量很大，当机器出现盈功时，飞轮的转速略增，以动能的形式将多余的能量储存起来，而使&轴角速度上升的幅值减小；反之，当机械出现亏功时，飞轮转速略下降，将储存的能量放出来，以弥补能量的不足，从而使得主轴角速度下降幅值减小。要注意的是，装飞轮不是完全解决周期性速度波动，只能减小速度波动的幅度。      2．机械运转的平均速度和不均匀系数      机械主轴的角速度变化通常很复杂，工程中常用平均角速度来记录：   wm=(wmax+wmin)/2      （7-1）式中 wmax和wmin 分别表示机抵髦岬淖畲蠛妥钚〗撬俣取      机械运转速度波动的相对值用机械运转速度不均匀系数 δ表示：                                 δ=(wmax-wmin)/wm          （7-2）      设计时，应使 δ不超过允许值，即δ≤[δ] 。      3．飞轮设计方法    （1）飞轮设计的基本问题      已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，要求在机械运转速度不均匀系数δ的允许范围内，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量。    （2）设计步骤      最大盈亏功Amax →飞轮的转动惯量→飞轮尺寸。      ①最大盈亏功Amax的确定：机械中最大动能与最小动能之差。对于一些比较简单的情况，机械的最大动能Emax和最小动能Emin出现的位置可直接由M-φ 图读出。对于较复杂的情况，则可借助于能量指示图来确定。能量指示图的作法是：任作一条水平线，任选M-φ 图中驱动力矩M' 与阻力矩曲线M''的x交点为起始点，然后按比例用垂直矢量线段表示相应位置M' 与M''之间所包围的各盈亏面积的大小，箭头向上表示盈功，箭头向下表示亏功。各矢量首尾相接，由于在一个循环的起始点与终点的动能相等，故能量指示图的首尾应在同一水平线上。图中的最高点就是动能最大处，最低点就是x能最小处。最高点与最低点之间的垂直距离，即这两点之间各矢量线段矢量和的绝对值，也即这两点之间M'与M''所包围的各块正、负面积代数和的绝对值，就是最大盈亏功。      ②飞轮转动惯量的计算      飞轮的转动惯量计算公式：J=Amax/wm2δ        （7-3）      由公式知道：首先，δ 过小，J会急剧增加，飞轮过于笨重，增加成本，故不能盲目追求机械运转速度的均匀性&其次，Amax 以及 δ 不变时，J∝1/n2 。故飞轮最好装在机械的高速轴上，以减小转动惯量，从而减小尺寸。      ③飞轮主要尺寸的确定：      轮辐式：结构空间位置→ Dm →质量m→ H,B