2014-02-09
648
Величина амплитуды колебаний скорости D w 1 определяется разностью между максимальной w 1max и минимальной w 1min скоростями. За меру измерения колебаний скорости в установившемся режиме принята относительная величина, которая называется коэффициентом изменения средней скорости
d = D w 1/w 1ср = (w 1max-- w 1min) / w 1ср,
где w 1ср = (w 1max + w 1min) / 2 - средняя угловая скорость машины.
Для различных машин в зависимости от требований нормального функционирования (обрыв нитей в прядильных машинах, снижение чистоты поверхности в металлорежущих станках, нагрев обмоток и снижение КПД в электрогенераторах и т.д.) допускаются различные максимальные значения коэффициента изменения средней скорости. Существующая нормативная документация устанавливает следующие допустимые значения коэффициента неравномерности [d ]:
- дробилки [d ] = 0.2... 0.1;
- прессы, ковочные машины [d ] = 0.15... 0.1;
- насосы [d ] = 0.05... 0.03;
- металлорежущие станки нормальной точности [d ] = 0.05... 0.01;
- металлорежущие станки прецизионные [d ] = 0.005... 0.001;
- двигатели внутреннего сгорания [d ] = 0.015... 0.005;
- электрогенераторы [d ] = 0.01... 0.005;
- прядильные машины [d ] = 0.02... 0.01.
Чтобы снизить внутреннюю виброактивность и неравномерность движения применяются различные методы:
|
|
|
- уменьшение влияния неравномерности внешних сил (например, применение многоцилиндровых ДВС, насосов и компрессоров с рациональным сдвигом рабочих процессов в цилиндрах);
- уменьшение влияния переменности приведенного момента инерции (тоже обеспечивается увеличением числа цилиндров в поршневых машинах, а также уменьшением масс и моментов инерции деталей, приведенный момент инерции которых зависит от обобщенной координаты);
- установка на валах машины центробежных регуляторов или аккумуляторов кинетической энергии - маховиков;
- активное регулирование скорости с использованием систем автоматического управления, включая и компьютерное управление.
Рассмотрим подробно наиболее простой способ регулирования неравномерности вращения - установку дополнительной маховой массы или маховика. Маховик в машине выполняет роль аккумулятора кинетической энергии. При разгоне часть положительной работы внешних сил расходуется на увеличение кинетической энергии маховика и скорость до которой разгоняется система становится меньше, при торможении маховик отдает запасенную энергию обратно в систему и величина снижения скорости машины уменьшается. Сказанное иллюстрируется графиками, изображенными на рис. 8.2. На этом рисунке: D w 1 - изменение угловой скорости до установки маховика, D w 1* - после установки маховика. Отсюда можно сделать вывод: чем больше дополнительная маховая масса, тем меньше изменение D w 1* и коэффициент неравномерности d.
|
|
|
|
Определение закона движения D w 1 = f (j 1) и приведенного момента инерции IпрI .
Из теоремы об изменении кинетической энергии можно записать
D T = T - Tнач = А, где D T = D TI + D TII = А и TI = IпрI*w 21/2.
Если допустить, что D TI» dTI, то dTI = IпрI *w 1 * dw 1. Так как при установившемся движении D w 1 < < w 1, то можно считать что w 1» w 1ср . Тогда, переходя к конечным приращениям, получим:
D TI» IпрI *w 1ср * D w 1, откуда D w 1 » D TI/ IпрI *w 1ср.
Так как IпрI *w 1ср = const, то можно записать что D TImax » IпрI *w 1ср * D w 1max, где D TImax - изменение кинетической энергии первой группы звеньев за цикл, D w 1max - изменение угловой скорости за цикл. Подставим в эту формулу выражение для коэффициента неравномерности d = D w 1max /w 1ср и получим формулу для расчета приведенного момента инерции первой группы, который обеспечивает заданный коэффициент неравномерности
IпрI = D TImax / (d *w 1ср2 ).
Определение момента инерции дополнительной маховой массы (маховика).
Рассмотрим определение маховика для примера рассмотренного в лекции 6 - одноцилиндрового поршневого насоса. В первую группу звеньев в этом примере входят: ротор электродвигателя Iрот, детали редуктора I прред, кривошипный вал I01 и маховик Iм
IпрI = I пррот + I прред + I01 + Iм,
откуда момент инерции маховика
Iм= IпрI - (I прред + I01 + Iм).
