机械的启停过程特征及能量变化

机械从开始运动到终止运动所经过的时间过程称为机械的运转过程。根据能量守恒定律，作用在机械上的力在任一时间间隔内所做的功应等于机械动能的增量，即

式中，Wd为驱动力所做的功，Wr为阻力所做的功，E1、E2分别为机械系统在该时间间隔开始和终止时的动能。

机械的运转过程可以分为以下三个阶段：

（1）启动阶段　该阶段原动件的速度从零逐渐上升到正常工作速度。

（2）稳定运转阶段　该阶段原动件的速度保持常数（称匀速稳定运转，如图13－1（a））或在正常工作速度的平均值上下做周期性的速度波动（称变速稳定运转，如图13－1（b））。图中T为稳定运转阶段速度波动的周期，ωm为原动件的平均角速度。

（3）停车阶段　该阶段原动件的速度从正常工作速度值降为零。

图13－1　机械的运转过程(www.xing528.com)

由（13－1）式可知：机械运转过程中具有以下三个特征：

启动阶段：由于原动件的速度增加，故机械的动能增加，即E2－E1＞0。

稳定运转阶段：若机械做匀速稳定运转，即ω＝常数，Wd－Wr＝E2－E1＝0；若机械做变速稳定运转，由于每一个运动周期的末速度等于初速度，故在一个运动循环或整个稳定运转阶段，输入功均与总耗功相等，即Wd－Wr＝E2－E1＝0。应当指出，在一个周期内任一时间间隔中，输入功与总耗功不一定相等。

停车阶段：随着原动件的速度由平均值降为零，机械的动能逐渐减小，即Wd－Wr＝E2－E1＜0。在此阶段，由于驱动力通常已经撤去，即输入功Wd＝0。故当总耗功逐渐将机械具有的动能消耗殆尽时，机械便停止运转。

启动阶段和停车阶段统称为机械运转的过渡阶段。由于机械通常是在稳定运转阶段进行工作的，因此应尽量缩短过渡阶段所需的时间。在启动阶段，一般常使机械在空载下启动，或者另加一个启动马达来加大输入功，以达到快速启动的目的；在停车阶段，通常在机械上安装制动装置以增加摩擦阻力，从而达到缩短停车时间的目的。