Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Математический анализ Электротехника и электроника Расчеты электрических цепей Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Компьютерная  безопасность Информационные системы Получение электрической энергии Атомная физика
Теория машин и механизмов Классификация зубчатых передач Червячная зубчатая передача Статическая и динамическая балансировка роторов Эффективность виброзащиты Коэффициент полезного действия Повышение надежности машин

Определение коэффициентов полезного действия типовых механизмов

Из формулы (123) следует, что для определения коэффициентов полезного действия отдельных механизмов необходимо каждый раз определять работу или мощность, затрачиваемые на преодоление всех сил непроизводственных сопротивлений за один полный цикл времени установившегося движения. Для этого определяют для ряда положений механизма соответствующие силы непроизводственных сопротивлений. Для большинства механизмов –– это силы трения. Далее, по известным скоростям движения отдельных звеньев механизма определяются мощности, затрачиваемые на преодоление сил трения. По полученным значениям мощностей определяют среднюю мощность, затрачиваемую в течение одного полного цикла установившегося движения на преодоление сил трения. Тогда, если мощность движущих сил будет известна, коэффициент полезного действия определится по формуле (123).

Коэффициент полезного действия механизма всегда зависит от характера сил трения, которые возникают в кинематических парах, от вида смазки и т. д. Поэтому нельзя точно указать для тех или иных механизмов их коэффициенты полезного действия. В каждом отдельном случае этот вопрос должен подлежать теоретическому и экспериментальному анализу. В дальнейшем мы рассмотрим только некоторые расчетные приемы, которые могут быть применены для решения этих вопросов. Начнем с рассмотрения механизма с низшими парами. Краткие сведения о редукторах Обширный класс машин составляют производственные машины, которые преобразуют механическую работу, получаемую от двигателя, в работу, связанную с выполнением определенных технологических процессов. К ним, в частности, относятся машины по обработке металлов, древесины, почвы и др.

Коэффициент полезного действия механизма

Задан механизм (рис. 62, а) и требуется определить его коэффициент полезного действия. Предположим, что все непроизводственные сопротивления в механизме сводятся к сопротивлению трения и коэффициенты трения в кинематических парах заданы. Реакции  и  в кинематических парах для каждого положения механизма также известны. Величины сил трения соответственно равны:

  

   

где  и  –– заданные коэффициенты трения в соответствующих шарнирах и направляющей ползуна 5.

Для определения мощностей, расходуемых на трение в различных кинематических парах, необходимо определить относительные угловые скорости в шарнирах и относительную скорость ползуна по направляющей. Относительная угловая скорость  звена 1 относительно стойки 6 равна заданной угловой скорости  так как вал А вращается в неподвижном подшипнике. Для определения относительных угловых скоростей в остальных шарнирах строим план скоростей механизма (рис. 62, б) и находим из построенного плана скоростей угловые скорости звеньев ВС, CD и EG. Величины этих скоростей определяются из соотношений:

,  и .

 а) б)

Рис. 62. Определение КПД рычажного механизма:

a) кинематическая схема; б) план скоростей

В этих соотношениях (bc), (cd) и (eg) –– отрезки, взятые из плана скоростей, и –– длины звеньев ВС, CD и EG и –– масштаб плана скоростей. Угловая скорость  движения звена 2 относительно звена 1 определяется, если условно сообщить обоим этим звеньям общую угловую скорость ––  (рис. 63, а). Тогда звено 1 как бы остановится, а звено 2 относительно звена 1 будет вращаться с угловой скоростью  абсолютная величина которой равна (рис. 63, б).

Угловые скорости движения звеньев 3 и 4 относительно звена 2 определятся, если звеньям сообщить общую угловую скорость  ––  В таком случае абсолютная величина относительной угловой скорости звена 3 относительно звена 2

Абсолютная величина относительной угловой скорости звена 4 относительно звена 2

Угловая скорость  звена 3 относительно неподвижного подшипника D равна угловой скорости . Наконец, угловая скорость звена 5 относительно звена 4

а) б)

Рис. 63. Определение относительной угловой скорости двух звеньев, входящих во вращательную пару

Относительная скорость ползуна 5 по направляющей а равна скорости  Мощности, затрачиваемые на трение в кинематических парах, равны:

 

 ,

В этих выражениях и  –– радиусы цапф соответствующих шарниров. Подставляя в полученные формулы значения сил трения и абсолютные значения относительных скоростей, получаем соответственно:

,

  ,

В написанных формулах величины угловых скоростей могут быть заменены их значениями, определенными из плана скоростей (см. рис. 62, б).

Общая мощность сил трения в каждый момент времени

Построив график изменения мощности  за один полный цикл движения механизма, можно определить среднее значение  мощности, затрачиваемой на трение. Далее по заданным силам производственных сопротивлений определяют мощность  затрачиваемую на преодоление этих сопротивлений в каждый данный момент времени, и по графику изменения этой мощности находят среднее значение  мощности сил производственных сопротивлений.

Средняя мощность движущих сил

а общий коэффициент полезного действия всего механизма согласно формуле (123)

 . (126)

Учебно-методический комплекс по дисциплине "Теория механизмов и машин" составлен в соответствии с требованиями федерального компонента к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по циклу общепрофессиональных дисциплин государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного Министерством образования РФ
Трение во вращательной паре