关于最大盈亏功的计算
计算飞轮转动惯量必须首先确定最大盈亏功。若给出作用在主轴上的驱动力M'和阻力矩M”的变化规律,A便可确定如下: max
图1(a)所示为某组稳定运转一个周期中,作用在主轴上的驱动力M'和阻力M”随主轴转角变化的曲线。μM为力矩比例尺,实际力矩值可用纵坐标高度乘以μM得到,即M=yμM;为转角比例尺,实际转角等于横坐标长度乘以,即;曲线与横坐标轴所包围的面积
表
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示驱动力矩所做的功(输入功);曲线与横坐标轴所包围的面积表示阻力矩所做的功(输出功)。在Oa区间,输入功与输出功之差为
2 式中[S]——0a区间与曲线之间的面积(mm); 1
A——区间的盈亏功,以绝对值表示。 Oa
由图可见,0a区间阻力矩大于驱动力矩,出现亏功,机器动能减小,故标注负号;而ab区间驱动力矩大于阻力矩,出现盈功,机器动能增加,故标注正号。同理,bc、d0区间为负,cd区间为正。
增减量。设 盈亏功等于机器动能的E为主轴角位置时机器的动能,则主0
轴角位置为时,机器的动能E应为 a
„„
以上动能变化也可用能量指示图表示。如图1(b)所示,从点0出发,顺次作向量、、、、表示盈亏功A、A、A、A和A(盈功为正,箭头0aabbccdd0
朝上;亏功为负,箭头朝下)。由图可知,点d具有最大动能,对应于ω,点amax具有最小动能,对应于ω,a、d二位置动能之差即是最大盈亏功A。 minmax
【例17(1】某机组作用在主轴上的阻力矩变化曲线如图2(a)所示。已知主轴上的驱动力M'为常数,主轴平均角速度,机械运转速度不均匀系数δ = 0.02。
(1)求驱动力矩M'。
(2)求最大盈亏功A。 max
(3)求安装在主轴上的飞轮转动惯量J。
(4)若将飞轮安装在转速为主轴3倍的辅助轴上,求飞轮转动惯量f'。
【解】(1)求M'。因给定M'为常数,故为一水平直线。在一个运动循环中驱动力矩所做的功为2πM',它应当等于一个运动循环中阻力矩所做的功,即
2πM'=100×2π+400××2
解上式得M’=200 N?m。由此可作出的水平直线。
(2)求A。将与曲线的交点标注为a、b、c、d。将各区max
间与所围面积区分为盈功和亏功,并标注“+”号或“-”号。然后根据各区间盈亏功的数值大小按比例作能量指示图(图2(b))。首先自下向上作表示0a区间的盈功,;其次,向下作表示ab区间的亏功,。依次类推,直到画完最后一个封闭向量。由图可知,ad区间出现最大盈亏功,其绝对值为
(3)求安装在主轴上的飞轮转动惯量J
(4)求安装在辅助轴上的飞轮转动惯量,令ω' = 3ω,故 m