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7-4

机械的周期性速度波动及其调节1．机械的周期性速度波动

机械在稳定运转阶段，其原动件的角速度ω在其恒定的平均角速度ωm上下瞬时的变化（即出现波动），

但在一个周期T的始末，其角速度是相等的，这时机械具有的动能是相等的。

这种速度波动就称为机械的周期性速度波动。

等效力矩作周期性变化，使机器时而出现盈功，时而出现亏功；

因此，当在等效力矩和等效转动惯量变化的公共周期内，机器的总驱动功等于总阻抗功（即Wd＝Wr），从而机器等效构件的角速度将发生相同周期的周期性速度波动。（1）产生周期性速度波动的原因（2）周期性速度波动程度的描述

机械速度的高低，工程上通常用机械的平均角速度ωm（即算术平均值）来表示。

ωm＝（ωmax＋ωmin）/2（1）对于不同的机械，δ的要求不同，

机械速度波动的程度，则通常用机械运转速度不均匀系数δ来表示，其定义为角速度波动的幅度与平均值之比，即δ＝（ωmax－ωmin）/ωm（2）ωφOφTωminωmax机械的周期性速度波动及其调节(2/6)故规定有许用值[δ]。2．周期性速度波动的调节（1）周期性速度波动调节的方法

机械运转的速度波动对机械的工作是不利的，它不仅影响机械的工作质量，而且会影响到机械的效率和寿命，所以必须加以控制和调节，将其限制在许可的范围内。

机械速度波动的调节就是要设法减小机械的运转速度不均匀系数δ，使其不超过许用值，

即

δ≤[δ](3)

机械的周期性波动调节的方法就是在机械中安装飞轮——具有很大转动惯量的回转构件。

在机械系统出现盈功时，吸收储存多余的能量，而在出现亏功时释放其能量，以弥补能量的不足，飞轮调速是利用它的储能作用，

从而使机械的角速度变化幅度得以缓减，即达到调节作用。机械的周期性速度波动及其调节(3/6)（2）飞轮调速的基本原理

当机械系统的等效构件上装加一个转动惯量为JF的飞轮之后，需飞轮储存的最大盈亏功为ΔWmax＝Emax－Emin，

这时等效构件的运转速度不均匀系数则为

δ＝ΔWmax/（Je＋JF）ωm2(4)

由此可知，只要JF足够大，就可使δ减少，则满足δ≤[δ]，即达到了调速的目的。（3）飞轮转动惯量的近似计算

为了使机械系统满足调速的要求，需安装在等效构件上的飞轮的转动惯量为JF的计算公式为

则Je

可忽略不计，有:

JF≥ΔWmax/(ωm2[δ]）－Je(5)如果Je<<JF，机械的周期性速度波动及其调节(4/6)

JF≥ΔWmax/(ωm2[δ]）(6)

1）关于飞轮调速的几个重要结论分析JF≥ΔWmax/(ωm2[δ]）可知：

当ΔWmax与ωm一定时，如[δ]取值很小，则JF就需很大。

JF不可能为无穷大，而ΔWmax与ωm又都为有限值，所以[δ]不可能为零。当ΔWmax一定时，JF与ωm的平方值成反比。机械的周期性速度波动及其调节(5/6)

说明

过分追求机械运转速度的均匀性，就会使飞轮过于笨重。

说明

安装飞轮不可能将机械运转速度波动消除

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