机械速度波动的调节
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机械速度的波动及调节1. 引言机械速度是指机械设备在单位时间内所运动的距离。
在工业生产中,机械速度的稳定性是保证生产效率和产品质量的关键因素之一。
然而,由于各种因素的影响,机械速度常常会出现波动,从而导致生产效率的下降和产品质量的不稳定。
因此,如何减小机械速度的波动并进行有效调节,是提高工业生产效率和产品质量的重要课题。
2. 机械速度波动的原因机械速度的波动可以由多种因素引起,主要包括以下几个方面:2.1. 机械设备本身的因素机械设备本身的结构、材料等因素可能会对机械速度产生影响。
例如,机械零件的磨损、松动等都会导致机械速度的波动。
2.2. 环境因素环境因素也是导致机械速度波动的重要原因之一。
比如温度的变化会导致机械材料的热胀冷缩,从而影响机械速度的稳定性。
2.3. 运输振动在机械设备的运输过程中,由于道路状况不佳或运输姿态不当等原因,会产生振动,使机械设备的零件发生变形或松动,从而导致机械速度波动。
2.4. 工艺参数的变化工艺参数的变化也会对机械速度产生直接的影响。
例如,润滑油的质量和使用情况会影响机械设备的摩擦阻力,从而导致机械速度的波动。
3. 机械速度波动的调节方法为了减小机械速度的波动并保持其稳定性,可以采取以下措施进行调节:3.1. 检查和修复机械设备定期检查机械设备的零部件,发现问题及时修复。
例如,对松动的螺丝进行拧紧,更换磨损的零件等,以保证机械设备的正常运转。
3.2. 控制环境温度在机械设备的使用过程中,尽量控制环境温度的波动,避免温度变化对机械速度的影响。
可以通过安装温度控制设备,如空调或加热器等来维持恒定的环境温度。
3.3. 改进运输方式在机械设备的运输过程中,应尽量采取稳定的运输方式,减少振动对机械设备的影响。
可以使用专门的运输工具,并采取合适的固定措施,确保机械设备的零部件不会受到振动的影响。
3.4. 控制工艺参数控制工艺参数对机械速度的影响具有重要意义。
通过优化润滑油的质量和使用方法,控制摩擦阻力,可以减小机械速度的波动。
机械速度波动的调节引言机械速度波动是指机械系统在运行过程中速度产生的波动现象。
这种波动会导致机械设备的性能下降、工作质量不稳定,甚至影响到机械设备的寿命和安全性。
因此,对于机械速度波动的调节具有重要的意义。
本文将介绍一些常见的机械速度波动调节方法,并探讨其优缺点以及适用范围。
常见的机械速度波动调节方法1. 使用减震器减震器是一种能够减少振动和冲击的装置,可以在机械设备的关键部位安装减震器,以减少速度波动。
减震器主要通过吸收和消散机械设备产生的振动能量,从而降低速度波动。
减震器的优点是安装方便,且能够有效减少机械设备的振动和噪声,但是对于大功率的机械设备,减震器的效果有限。
2. 加大惯性负载加大机械设备的惯性负载可以降低速度波动。
惯性负载是指机械设备运行时所受到的外部阻力,通常通过增加机械设备的工作负荷或者增加惯性轮来增加惯性负载。
增大惯性负载能够提高机械设备的运行稳定性,减少速度波动,但是也会增加机械设备的能耗。
3. 定期进行维护和保养机械设备的维护和保养对于减少速度波动非常重要。
定期进行设备的检查、润滑和清洁,能够保持设备的正常运行状态,减少机械设备的故障和速度波动。
合理的维护和保养措施还可以延长机械设备的使用寿命。
4. 使用自适应控制系统自适应控制系统是一种能够根据机械设备运行状态自动调整控制参数的系统。
自适应控制系统通过对机械设备的各个参数进行监测和分析,自动调节控制策略,以降低机械速度的波动。
自适应控制系统的优点是能够根据实际情况灵活调整参数,但是对于一些复杂的机械系统,系统建模和参数调整会非常困难。
总结机械速度波动的调节对于提高机械设备运行的稳定性和性能非常重要。
本文介绍了一些常见的调节方法,包括使用减震器、加大惯性负载、定期进行维护和保养以及使用自适应控制系统。
每种方法都有其优缺点和适用范围,选择合适的调节方法需要考虑机械设备的具体情况和要求。
我们希望通过本文的介绍,能够帮助读者更好地理解和应用机械速度波动的调节方法,从而提升机械设备的性能和可靠性。
第17章机械速度波动的调节一、基本概念1.机械盈功和亏功将引起机械动能的增加和减少(因为驱动力做功和阻力做功不能每瞬间都相等),从而引起机械运转速度的波动。
机械速度波动会使运动副中产生附加的动压力,降级机械效率,产生振动,影响机械的质量和寿命。
采取措施把速度波动控制在许可的范围内,以减小其产生的不良影响,称为速度波动的调节。
机械速度波动有周期性和非周期性两类。
2.周期性速度波动调节的方法是在机械中加上一个转动惯量J很大的回转体——飞轮。
机械安装飞轮后,原动机的功率可能比未安装飞轮时大、小或相等。
3.非周期性速度波动(速度变化随机、无规则)调节采用调速器(一种采用反馈控制,使驱动力所作的功与阻力所作的功相适应以达到新的稳定运转状态的一种特殊装置)调节。
4.用表示机械的平均角速度,则,机械周期性速度波动的程度通常用机械运转速度不均匀系数表示,其值为,各种不同机械许用的不均匀系数是根据它们的工作性质确定的。
5.在一般机械中,其他构件所具有的动能与飞轮相比,其值常甚小,故在近似计算中可以用飞轮的动能代替整个机械的动能。
与飞轮的最大角速度、最小角速度相对应,其动能分别为最大动能、最小动能。
和之差表示在一个周期内动能的最大区间的最大亏功,通常称为最大盈亏功。
最大盈亏功也是最大盈功和最大亏功的代数差。
6.飞轮一般包括轮毂、轮辐和轮缘,主要质量分布在轮缘,轮毂和轮辐质量可以忽略。
因飞轮转速较高,为防止离心力引起的轮缘破裂,应校核飞轮外圆的圆周速度。
7.最大盈亏功、飞轮转动惯量、转速和不均匀系数之间的关系为。
可得(1)过分追求机械运转速度的均匀性会使飞轮庞大、笨重。
(2)机械只要有盈亏功,不均匀系数就不为零,而且最大盈亏功越大,机械运转越不均匀。
(3)从减小飞轮所需的转动惯量出发,宜将飞轮安装在高速轴上。
但有些机械考虑主轴的刚性好,也有将飞轮安装在机械主轴上。
(4)安装飞轮不仅可以避免机械运转速度发生过大波动,而且还可以利用其储放能量的特点来克服机械的短时过载。
机械运转速度波动的调节7.1 机械运转速度波动调节的目的与方法机械运转速度的波动可分为两类(1)周期性速度波动调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上—个转动惯量很大的回转件——飞轮。
盈功使飞轮的动能增加,亏功使飞轮的动能减小。
飞轮的动能变化为()20221ϖϖ-=∆J E ,显然,动能变化数值相同时,飞轮的转动惯量J 越大,角速度ω的波动越小。
(2)非周期性速度波动假如输入功在很长一段时间内总是大于输出功,则机械运转速度将不断升高,直至超越机械强度所容许的极限转速而导致机械损坏;反之,如输入功总是小于输出功,则机械运转速度将不断下降,直至停车。
汽轮发电机组在供汽量不变而用电量突然增减时就会出现这类情况。
种速度波动是随机的、不规则的,没有一定的周期,因此称之非周期性速度波动。
这种速度波动不能依靠飞轮来进行调节,只能使用特殊的装置使输入功与输出功趋于平衡,以达到新的稳固运转。
这种特殊装置称之调速器。
机械式离心调速器结构简单、成本低廉,常用于电唱机、录音机等调速系统之中;但它的体积庞大,灵敏度低,近代机器多使用电子调速装置实现自动操纵。
本章对调速器不作进一步论述,下面各节要紧讨论飞轮设计的有关问题7.2 飞轮设计的近似方法7.2.1 机械运转的平均速度与不均匀系数各类不一致机械许用的机械运转速度不均匀系数δ,是根据它们的工作要求确定的。
比如驱动发电机的活塞式内燃机,假如主轴的速度波动太大,势必影响输出电压的稳固性,因此这类机械的机械运转速度不均匀系数应当取小一些;反之,如冲床与破碎机等一类机械,速度波动稍大也不影响其工艺性能,这类机械的机械运转速度不均匀系数便可取大一些。
几种常见机械的机械运转速度不均匀系数可按表7-1选取。
表7-1 机械运转速度不均匀系数δ的取值范围7.2.1 飞轮设计的基本原理飞轮设计的基本问题是:已知作用在主轴上的驱动力矩与阻力矩的变化规律,要求在机械运转速度不均匀系数δ的容许范围内,确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量。
第7章 机械运转速度波动的调节7.1 机械运转速度波动调节的目的和方法机械运转速度的波动可分为两类(1)周期性速度波动调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上—个转动惯量很大的回转件——飞轮。
盈功使飞轮的动能增加,亏功使飞轮的动能减小。
飞轮的动能变化为()20221ϖϖ-=∆J E ,显然,动能变化数值相同时,飞轮的转动惯量J 越大,角速度ω的波动越小。
(2)非周期性速度波动如果输入功在很长一段时间内总是大于输出功,则机械运转速度将不断升高,直至超越机械强度所容许的极限转速而导致机械损坏;反之,如输入功总是小于输出功,则机械运转速度将不断下降,直至停车。
汽轮发电机组在供汽量不变而用电量突然增减时就会出现这类情况。
种速度波动是随机的、不规则的,没有一定的周期,因此称为非周期性速度波动。
这种速度波动不能依靠飞轮来进行调节,只能采用特殊的装置使输入功与输出功趋于平衡,以达到新的稳定运转。
这种特殊装置称为调速器。
机械式离心调速器结构简单、成本低廉,常用于电唱机、录音机等调速系统之中;但它的体积庞大,灵敏度低,近代机器多采用电子调速装置实现自动控制。
本章对调速器不作进一步论述,下面各节主要讨论飞轮设计的有关问题7.2 飞轮设计的近似方法7.2.1 机械运转的平均速度和不均匀系数各种不同机械许用的机械运转速度不均匀系数δ,是根据它们的工作要求确定的。
例如驱动发电机的活塞式内燃机,如果主轴的速度波动太大,势必影响输出电压的稳定性,所以这类机械的机械运转速度不均匀系数应当取小一些;反之,如冲床和破碎机等一类机械,速度波动稍大也不影响其工艺性能,这类机械的机械运转速度不均匀系数便可取大一些。
几种常见机械的机械运转速度不均匀系数可按表7-1选取。
表7-1 机械运转速度不均匀系数δ的取值范围7.2.1 飞轮设计的基本原理飞轮设计的基本问题是: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的容许范围内,确定安装在主轴上的飞轮的转动惯量。
机械的运转及其速度波动的调节机械的运转速度对于整个生产过程至关重要,而速度的波动会对生产效率和产品质量产生影响。
因此,调节机械的运转速度以及控制速度波动是非常重要的。
首先,要确保机械的运转速度稳定。
在调试机械设备时,需要确保各个部件都处于良好状态,特别是动力源和传动部件。
一旦发现问题,需要及时进行维修和更换,以确保机械的稳定运转。
其次,对于一些需要频繁调整速度的机械设备,可以采用自动控制系统来进行调节。
通过监控传感器或者电子设备,可以实时地调节机械的运转速度,以满足生产需求。
另外,对于一些特殊的生产工艺,可能需要更精准的速度控制。
这时,可以采用先进的调速设备,如变频器或者伺服电机,来实现精准的速度调节,以适应生产过程的需求。
在实际生产中,往往还会出现速度波动的情况,这可能是由于负载变化、传动部件磨损等原因导致的。
为了应对这种情况,可以采用一些控制策略,如PID调节器,来对速度波动进行补偿,以保持机械设备的稳定运转。
总的来说,机械设备的速度调节是一个复杂而又重要的问题,需要综合考虑机械设备本身的特点、生产过程的需求以及控制技术的应用。
只有合理地调节和控制机械的运转速度,才能保证生产过程的稳定、高效,同时也能提高产品的质量和降低能源消耗。
由于机械的运转速度对于生产过程至关重要,因而速度的波动会对整个生产过程产生重要的影响。
控制机械的运行速度以及调节速度波动是非常关键的,而这些都与机械设备的性能、控制系统和调节手段有密切关系。
首先,我们需要详细了解机械设备的性能特点,包括其工作原理、动力源、传动部件以及负载特性等。
不同类型的机械设备有着不同的运转特点,一些设备可能对速度波动非常敏感,而另一些设备则需要更大的速度范围。
因此,必须全面了解机械设备的工作原理,才能够采取有效的控制措施。
其次,控制系统在调节机械的运转速度中扮演着非常重要的角色。
传感器、执行器、控制器等部件构成了控制系统,可以实时地监测机械设备的运转状态,并且提供及时的反馈和控制。
机械的运转及其速度波动的调节1. 引言机械的运转速度波动是指机械在运转过程中出现的速度波动现象。
这种波动可能由于系统的不稳定性、外部干扰或运转部件的磨损等原因引起。
为了保证机械的正常运转,并满足生产需求,需要对机械的速度波动进行调节和控制。
本文将介绍机械的运转原理、速度波动的原因以及调节方法,以帮助读者理解和解决机械速度波动问题。
2. 机械的运转原理机械运转的基本原理是通过能源输入和运动传递来实现工作。
常见的机械运转方式有电动机驱动、液压驱动和气动驱动等。
在机械运转过程中,能源将被转化为机械运动,驱动机械部件完成特定的工作任务。
机械运转的速度由驱动力的大小和机械部件的传动比决定。
在理想情况下,机械运转的速度应保持恒定。
然而,在实际应用中,可能会出现速度波动的情况。
3. 速度波动的原因速度波动可能由多种原因引起,包括系统不稳定、载荷变化、外部干扰和机械部件磨损等。
3.1 系统不稳定性系统的不稳定性是速度波动的主要原因之一。
不稳定性可能来自于运动传递系统的设计或制造缺陷,也可能是由于负载不均匀或调节器故障导致的。
3.2 载荷变化载荷的变化也会导致机械速度波动。
当负载突然增加或减小时,机械的运转速度可能无法即时适应,导致速度波动。
3.3 外部干扰外部干扰是指来自机械周围环境的干扰,如振动、温度变化、电磁干扰等。
这些干扰会对机械的运转速度产生影响,导致速度波动。
3.4 机械部件磨损机械部件的磨损也是速度波动的常见原因。
随着机械的使用时间增加,机械部件可能会出现磨损,降低传动效率,从而导致速度波动。
4. 调节方法为了解决机械速度波动问题,需要采取合适的调节方法。
下面介绍几种常用的调节方法。
4.1 优化系统结构和设计在机械设计阶段就要考虑到系统稳定性的问题。
通过优化系统结构和设计,提高系统的稳定性和减小速度波动的可能性。
4.2 采用速度调节器速度调节器可以有效地控制机械的运转速度。
通过对电机或液压系统进行调节,可以实时监测并调整机械的运转速度,从而减小速度波动的幅度。
机械速度波动的调节
一、复习思考题
1.机械的运转为什么会有速度波动?为什么要调节机器的速度波动?请列举几种因速度波动而产生不良影响的实例。
2.何谓周期性速度波动和非周期性速度波动?请各举出两个实例。
这两种速度波动各用什么方法加以调节?
3.试观察牛头创床的飞轮、冲床的飞轮、手抉拖拉机的飞轮、缝纫机的飞轮、录音机的飞轮各在何处?它们在机器中各起着什么的作用?
4.何谓平均速度和不均匀系数?不均匀系数是否选得越小越好?安装飞轮后是否可能实现绝对匀速转动?
5.欲减小速度波动,转动惯量相同的飞轮应装在高速轴上还是低速轴上。
6.飞轮的调速原理是什么?为什么说飞轮在调速的同时还能起到节约能源的作用?
7.飞轮设计的基本原则是什么?为什么飞轮应尽量装在机械系统的高速轴上?
8.什么是最大盈亏功?如何确定其值?
9.如何确定机械系统一个运动周期最大角速度ωmax与最小角速度ωmiu所在位置?
10.离心调速器的工作原理是什么?
二、填空题
1.若不考虑其他因素,单从减轻飞轮的重量上看,飞轮应安装在轴上。
2.大多数机器的原动件都存在运动速度的波动,其原因是驱动力所作的功与阻力所作的功保持相等。
3.若已知机械系统的盈亏功为(Δω)max,等效构件的平均角速度为ωm,系统许用速度不均匀系数为[δ],未加飞轮时,系统的等效转动惯量的常量部分为J c,则飞轮的转动惯量J 。
三、选择题
1.在机械系统速度波动的一个周期中的某一时间间隔内,当系统出现时,系统的运动速度,此时飞轮将能量。
a.亏功,减小,释放;
b.亏功,加快,释放;
c.盈功,减小,储存;
d.盈功,加快,释放。
2.为了减小机械运转中周期性速度波动的程度,应在机械中安装。
a.调速器
b.飞轮
c.变速装置
3.若不考虑其它因素,单从减轻飞轮的重量上看,飞轮应安装在 。
a.高速轴上
b.低速轴上
c.任意轴上
4.在机械系统中安装飞轮后可使其周期性速度波动 。
a.消除
b.减少
c.增加
5.机器安装飞轮后,原动机的功率可以比未安装飞轮时 。
a.一样
b.大
c.小
d. a 、c 的可能性都存在
6.机器运转出现周期性速度波动的原因是 。
a.机器中存在往复运动构件,惯性力难以平衡。
b.机器中各回转构件的质量分布不均匀。
c.在等效转动惯量为常数时,各瞬时驱动功率和阻抗功率不相等,但其平均值相等,且有公共周期。
d.机器中各运动副的位置布置不合理。
7.有三个机械系统,它们主轴的ωmax 和ωmin 分别是:
a.1035 rad/s, 975 rad/s
b. 512.5 rad/s ,487.5 rad/s
c.525 rad/s, 475 rad/s
其中,运转最不均匀的是 ,运转最均匀的是 。
例 解
1在图示机构中,滑块3的质量为3m ,曲柄AB 长为r ,滑块3的速度θωsin 13r v =,1ω为曲柄的角速度。
当θ=0°~180°时,阻力F =常数;当θ=180°~ 360°时,阻力F =0。
驱动力矩M 为常数。
曲柄AB 绕A 轴的转动惯量为1A J ,不计构件2的质量及各运动副中的摩擦。
设在θ=
0°时,曲柄的角速度为一0ω。
试求:
(1)取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩d M 和等效阻力矩r M ;
(2)等效转动惯量J ;
(3)在稳定运转阶段,作用在曲柄上的驱动力矩M ;
(4)写出机构的运动方程式。
解题要点:
(1)驱动力矩M 作用在等效构件上,且其他构件上无驱动力矩,故有
M M d =
阻力F 的等效阻力矩:
θωsin /13Fr Fv M r ==(0°≤θ≤180°)
0=r M (180°≤θ≤360°)
(2)等效转动惯量:
例1图
θ2231sin r M J J A +=
(3)稳定运转阶段,作用在曲柄上的驱动力矩M :
由M ·2π=F ·2r ,可得M=πr F
(4)机构的运动方程式:
()()()⎰-=-θωθωθθ020022
121J J d M M r d 2 已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩r M 如图所示,等效驱动力矩M d 为常数,等效构件的最大及最小角速度分别为:max ω=200rad/s 及min ω=180rad/s 。
试求:
(1)等效驱动力矩M d 的大小;
(2)运转的速度不均匀系数δ;
(3)当要求δ在0.05范围内,并不计其余构件的转动惯量时,应装在等效构件上的飞轮的转动惯量J F 。
例2图 例2图解
解题要点: (1)根据一个周期中等效驱动力矩的功和阻力矩的功相等来求等效驱动力矩: 由
⎰⎰=ππϕϕ2020d M d M r d 得 5.212)4
710041000(21=⨯+⨯=πππd M N ·m (2)直接利用式求δ: ()()rad/s 1901802002
121min max =+=+=ωωωm 105.0190
180200min max =-=-=m ωωωδ (3)求出最大盈亏功后,飞轮转动惯量可利用式求解(参见本例图解:) ()
J 5.618471005.212max =-=∆πW []3427.005
.01905.61822max =⨯=∆=
δωm F W J kg ·m 2
填空题答案:
1.高速
2.不能每瞬时
3.()c
m J w w J -∆=][2
max δ
选择题答案:
1.a
2.b
3.a
4.b
5.d
6.c
7.c b。