Коэффициент полезного действия машины Исполнитель

Коэффициент полезного действия машины

{spoiler=Далее}

Коэффициент полезного действия машины

Возникающие при работе машины внутренние силы вредного сопротивления вызывают необратимые потери энергии или мощности двигателя машины, которые учитываются в динамических расчетах при помощи коэффициента полезного действия машины.

         Коэффициент полезного действия – это количественный показа­тель, который дает возможность оценить относительные потери мощности или энергии двигателя на трение в машине. Основное место здесь занимают потери на трение у кинематических парах, однако, возможны потери и на перемешивание и разбрызгивание масла, если механизм работает в масляной ванне, потери на сопротивление воздуха в скоростных механизмах и пр. То есть, при работе машины двигатель не только преодолевает полезные сопротивления, но часть его мощности тратится на преодоление вредных сопротивлений и теряется безвозвратно, переходя в тепло, которое нагревает трущиеся поверхности звеньев, смазочное масло и пр.

         Таким образом, коэффициент полезного действия машины позволяет оценить значение требуемой работы по отношению к затраченной, или значение полезной мощности по сравнению с мощностью двигателя. Следовательно, коэффициент полезного действия – это отношение работы (мощности) сил полезного сопротивления к работе (мощности) двигателя. Иногда говорят: «отношение выходной мощности к входной» или «отношение требуемой работы к затраченной»:

                                       (6.1)

Из вышеизложенного, а также, из формулы (6.1) следует, что здесь рассматривается механический коэффициент полезного действия, значение которого зависит только от механических потерь на трение. Электрические потери в электродвигателях, тепловые – в тепловых двигателях сюда не относятся. Однако, для краткости изложения слово «механический» будем опускать.

         Значение коэффициента полезного действия (к.п.д.) может находиться между нулем и единицей:

£<

         Очевидно, что не существует машины с к.п.д. равным единице, но к.п.д. может равняться нулю, например, при работе машины вхолостую, когда она не производит никакого полезного действия.

         Как уже было сказано, двигатель машины тратит свою мощность на преодоление полезного сопротивления с одной стороны, а с другой – на трение, то есть:

                             (6.2)

где Р_Т – мощность сил трения.

Решая уравнение (6.2) относительно Р_С и подставляя результат в формулу (6.1), получим:

   (6.3)

         Отношение мощности (работы) сил трения к мощности (работе) двигателя называется коэффициентом потерь:

                                        (6.4)

Итак, коэффициент потерь – это количественный показатель, который, как и коэффициент полезного действия, дает возможность оценить относительные потери мощности на трение. Однако между этими коэффициентами есть качественная разница, заложенная в их названии, и в том, что в формуле (6.1) к.п.д. присутствует полезная мощность Р_С, а в формуле (6.4) коэффициента потерь – мощность трения Р_Т.

Коэффициент полезного действия – это характеристика машины, точнее, это качественный показатель функционирования машины, показывающий, насколько полно используется мощность двигателя для выполнения полезной работы. Значение к.п.д. зависит не только от конструкции машины, но и от режима ее функционирования. Так, при работе машины с полной нагрузкой ее к.п.д. достигает максимальной величины, при неполной нагрузке к.п.д. может быть меньше максимального значения, а при холостом ходе он равен нулю.

В формуле коэффициента потерь полезная мощность Р_С отсутствует, поэтому при помощи этого значения удобно оценивать потери на трение не в машине, а в механизме, так как он сам по себе полезной работы не выполняет. Будем считать, что коэффициент потерь – это характеристика механизма или комплекса механизмов, входящих в машину. Его значение зависит от конструкции механизма, состояния поверхностей кинематических пар, смазки. Это собственная характеристика механизма, не зависящая от режима функционирования машины.

Зная (например, по справочной литературе) коэффициенты потерь отдельных механизмов, можно рассчитать общий коэффициент потерь всего комплекса механизмов, входящих в машину, а затем – максимально возможный к.п.д. машины:

                                      (6.5)

Это выражение является следствием формул (6.3) и (6.4).

В технической литературе вместо коэффициента потерь часто используют к.п.д., распространяя это понятие и на механизмы.

{/spoilers}