第7章 速度波动及调节

2 了解机械产生速度波动的原因 危害及种类 第七章机器的运转及速度波动的调节 知识提炼与精讲 1 了解机器运转的三个阶段及各阶段驱动功Wd与阻抗功Wr的关系 三个阶段 启动阶段 稳定运转阶段 停车阶段 启动阶段和停车阶段是机器的过渡阶段 我们研究机器的运转和调速都是针对稳定运转阶段进行的 速度波动种类 周期性速度波动和非周期性速度波动周期性速度波动的特征 在一个机器运转周期内 驱动功等于阻抗功 而在周期内的一小段时间间隔内 驱动功并不一定等于阻抗功 3 了解等效动力学模型建立的意义及种类 意义 对单自由度的机械系统 只要一个构件的运动确定后 整个机构的运动就是确定的 因此可将整个机构的运动问题按一定的原则转化为某一个构件的运动问题 比研究整个系统简单得多 第七章机器的运转及速度波动的调节 知识提炼与精讲 常见模型有两种 1 选转动构件为等效构件 模型如图 a 2 选移动构件为等效构件 模型如图 b 4 掌握等效质量 等效转动惯量 等效力和等效力矩的计算方法和等效条件 等效条件 1 计算等效质量 等效转动惯量时 要保证等效前后系统的动能不变 2 计算等效力 等效力矩时 要保证等效前后系统的功或功率不变 计算方法 如等效质量等效力 5 掌握平均速度 速度不均匀系数的概念 6 重点掌握周期性速度波动的调节 飞轮调速的原理及飞轮转动惯量的确定 第七章机器的运转及速度波动的调节 知识提炼与精讲 由这两个公式可求得最大角速度和最小角速度 飞轮调速的原理 储能和释能的原理 即当驱动功大于阻抗功时 转速要上升 但由于飞轮的转动惯量很大 转速略有升高就可以抵消这部分盈功 相当于将多余的功以动能的形式存储在飞轮中 使系统的转速上升的幅度小些 反之 当驱动功小于阻抗功时 系统速度会下降 但由于飞轮的转动惯量很大 飞轮的速度降低不多就可以补充这部分亏功 从而使系统转速下降的幅度减小 即相当于将高速时贮存的能量释放出来 8 对非周期性速度波动的调节方法 调速器的调节原理有所了解 7 最大盈亏功的概念和求法 最大盈亏功 是指机械在变速稳定运转的一个周期内 动能的最大变化量 即 最大角速度和最小角速度之间的盈亏功的累积值的绝对值 第七章机器的运转及速度波动的调节 最大盈亏功的求法 可用能量指示图求得最大角速度和最小角速度出现的位置 从而求得最大盈亏功 知识提炼与精讲 非周期性速度波动常用调速器来调节 利用的是反馈的原理 典型习题及讲解 如图所示为一机床工作台的传动系统 设已知各齿轮的齿数 齿轮3的分度圆半径r3 各齿轮的转动惯量J1 J2 J3 J4 齿轮1直接装在电机轴上 故J1中包含了电动机转子的转动惯量 工作台和被加工零件的重量之和为G 当取齿轮1为等效构件时 求该机械系统的等效转动惯量Je 1 2 z2 z1 某机械系统以其主轴为等效构件 已知主轴稳定运转一个周期3 内的等效阻力矩Mer变化情况如图所示 等效驱动力矩Med为常数 主轴的平均角速度和许可的运转不均匀系数已给定 试确定 1 等效驱动力矩Med的大小 2 出现最大角速度和最小角速度时对应的主轴转角 3 采取什么方法来调节该速度波动 简述调速原理 4 用飞轮调节速度波动 增大飞轮质量 就能使速度没有波动 对吗 为什么 解 1 Med 3 400 2 400 3 Med 2000 3 666 67 N m 画在图上 A1 A2 A3 2 A1 400 3A2 800 3A3 400 3 画出能量指示图 0 2 3 min的位置为 处 max的位置为2 处 Med Mer 式中 mi Vsi i分别为第i个构件的质量 质心的速度 角速度 v为等效构件的速度 答案 2 列出以移动构件作为等效构件时 机器等效动力学模型中等效质量的计算公式 并说明计算公式中各量的物理意义 3 g b c d e f a 设某机械系统的等效转动惯量为2kg m2 其力矩变化曲线如图 等效力矩以4 为周期 Med 和Mer 两曲线间包围的各小块面积所代表的盈亏功为 S1 1400J S2 2