如何确定飞轮的惯量？

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：当发火不均匀时，需要分析偏心轴输出扭矩曲线在一个周期内循环的变化规律，方可进行飞轮的设计。此外，在转子发动机上安装较大转动惯量的飞轮，也能够减小偏心轴扭矩的不均匀度。在稳定的工况下，扭矩的平均值应等于阻力矩的平均值。由式可以得到在每一指定的瞬时Ms和MQ的差值决定了角加速度的符号。表2.4一些发动机对δ值的要求偏心轴旋转不均匀度δ应限制在一定的范围内。

从偏心轴的输出扭矩图（图2.37）可以看出，小型转子发动机输出扭矩是随着偏心轴转角α的变化而不断变化的。偏心轴旋转的不均匀性，会带来一系列的危害：使小型转子发动机与它带动的从动件之间产生冲击，影响工作可靠性和使用寿命，并产生噪声；使偏心轴振动；使监控或测试的仪器工作不稳定等。因此需要有一定的措施来减少转子发动机偏心轴输出的不稳定性。

为了评价小型转子发动机输出扭矩变化的均匀程度，用扭矩不均匀度μ来表示：

式中，Mmax、Mmin分别为偏心轴输出扭矩的最大值和最小值；Mcp为偏心轴输出扭矩的平均值。

对于同一台转子发动机，扭矩的不均匀度随其工况变化而变化，但随缸数的增加，扭矩的不均匀性迅速降低。扭矩的不均匀变化必然会引起转子发动机偏心轴转角速度的波动。为减小这种波动，一般可以采用多缸机的组合方式（多缸机各缸交替做功，发火间隔均匀时，就能保证最佳的扭矩均匀性）。此外，在转子发动机上安装较大转动惯量的飞轮，也能够减小偏心轴扭矩的不均匀度。

对于发火均匀的多缸转子发动机，偏心轴输出扭矩曲线是以发火间隔角ξ为周期循环变化的。实际上只要分析偏心轴输出扭矩在ξ角度范围内的变化规律，就可以掌握偏心轴角速度的变化情况，进而完成飞轮设计。当发火不均匀时，需要分析偏心轴输出扭矩曲线在一个周期内循环的变化规律，方可进行飞轮的设计。

转子发动机的扭矩在任一瞬间，都与加在偏心轴上的阻力矩及所有运动质量的惯性力矩相平衡，并可用下式表示：

式中，Ms为转子发动机输出扭矩的瞬时值；MQ为阻力矩；Io为所有运动件换算到偏心轴上的转动惯量。

在稳定的工况下，扭矩的平均值应等于阻力矩的平均值。由于阻力矩与扭矩的变化周期及变化规律通常并不一致，因此，偏心轴的角速度不可避免地要经常变化。通常认为阻力矩MQ是一个常数，而且等于平均扭矩Mcp，如图2.39所示。

偏心轴角速度的变化取决于Ms和MQ之间的差值。由式（2.21）可以得到

在每一指定的瞬时Ms和MQ的差值决定了角加速度 pagenumber_ebook=39,pagenumber_book=29 的符号。

当Ms＞MQ时，角加速度为正值，偏心轴的角速度增大；当Ms＜MQ时，角加速度为负值，偏心轴的角加速度减小；当Ms=MQ时，扭矩曲线与代表阻力矩的直线（即Mcp）相交于ABCDGH各点，对应的角加速度为零，此时上述各点的角速度达到瞬时最大值或最小值。在一个运动周期内偏心轴旋转的不均匀程度将取决于ωmax和ωmin的大小。

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