Коэффициент полезного действия механизма

Работа устройств, звенья которых контактируют вместе, сопровождается трением. Трением именуется сопротивление, которое появляется в процессе относительного движения соприкасающихся тел. В согласовании с 2-мя видами движения – скольжением и качением различают и два рода трения: трение скольжения (первого рода), трение качения (второго рода). В низших кинематических парах происходит относительное скольжение звеньев, в высших Коэффициент полезного действия механизма парах – незапятнанное качение либо качение со скольжением.

Понятие трения в механике плотно сплетено с коэффициентом полезного деяния механизма. Во всяком действующем механизме кроме сил полезного сопротивления находятся силы вредного сопротивления в виде трения. Как следует полная работа механизма представляет собой сумму полезной работы и работы сил трения. Отношение полезной Коэффициент полезного действия механизма работы к полной работе механизма именуется коэффициентом полезного деяния h (к.п.д.), а отношение работы сил трения к полной работе – коэффициентом утрат. Во всякой работающей машине производится соотношение: 0 £ h < 1. Холостому ходу, когда полная работа равна работе сил трения, соответствует h = 0. К.п.д. не может быть отрицательным Коэффициент полезного действия механизма, так как при всем этом движение в механизме нереально. Если это явление все таки имеет место, то его именуют самоторможением. В ряде устройств и узлом машин этого достигают специально для предотвращения самопроизвольного движения: мелкошаговые крепежные резьбы, ходовые винты подъемных устройств, тисков.

Трение в механизмах

Трение скольжения

Трение скольжения появляется меж соприкасающимися меж собой Коэффициент полезного действия механизма и сдвигающимися друг относительно друга телами. Более нередко его разъясняют наличием микронеровностей и шероховатостей на трущихся поверхностях. Различают сухое трение (поверхности контактируют конкретно), полусухое либо полужидкостное трение (поверхности отчасти разбиты слоем смазки), жидкостное трение (слой смазки стопроцентно делит трущиеся поверхности). При жидкостном трении сопротивление движению создается Коэффициент полезного действия механизма не взаимодействием трущихся материалов, а взаимодействием отдельных слоев смазочной воды, которые прилипают к поверхностям тел и увлекаются ими в обратных направлениях. В реальных механизмах микронеровности могут прорывать слой смазки из-за больших давлений, и трение не может быть на сто процентов жидкостным. Для обеспечения жидкостного трения надлежащие поверхности тел обязаны Коэффициент полезного действия механизма иметь полностью определенную шероховатость с высочайшей опорной поверхностью для размещения достаточного объема воды. Исследованием трения и изнашивания материалов занимается особая науки - триботехника.

В текущее время понятно два закона трения скольжения: о направлении сил трения и о величине сил трения. Согласно первому закону силы трения появляются попарно, приложенные к обоим телам. Любая Коэффициент полезного действия механизма из этих сил ориентирована в сторону, обратную скорости относительного движения того тела, к которому она приложена. При отсутствии относительного движения силы трения ориентированы обратно тому движению, которое вышло бы в их отсутствие.

2-ой закон устанавливает прямопропорциональную зависимость меж силой трения и силой обычного давления:

F = f . N.

Где Коэффициент полезного действия механизма f – коэффициент трения скольжения, безразмерная величина, зависящая от материала и свойства трущихся поверхностей, также от наличия смазки.

Средние значения коэффициента трения составляют:

- чугун по чугуну без смазки 0,22

- сталь по чугуну без смазки 0,16 – 0,18

- сталь по чугуну со смазкой 0,1

- шлифованная сталь по чугуну при обильной смазке 0,01

В момент трогания с Коэффициент полезного действия механизма места сила трения имеет наибольшее значение, называемое трением покоя и равна Fmax = f0 . N,

где f0 > f коэффициент трения покоя.

Трение качения

Если одно из контактирующих тел во время относительного движения перекатывается по другому, то имеет место трение качения.

Пусть недвижный каток, нагруженный силой Q, лежит на горизонтальной плоскости Коэффициент полезного действия механизма. Меж катком и плоскостью появляется площадка смятия abc, напряжения на которой распределяются по эллиптическому закону (рис. 2-3 ).

Суммарная реакция плоскости N проходит через центр катка и уравновешивает силу Q (рис. 2 а). Если начать перекатывать каток на право, то участок ab площадки смятия будет находиться в зоне исчезающей деформации, а участок bc – в Коэффициент полезного действия механизма зоне нарастающей деформации (рис. 2 б). В данном случае напряжения по площадке распределяются несимметрично, а суммарная реакция плоскости N сдвигается в сторону движения катка на расстояние k и образует совместно с силой Q пару сил, препятствующую движению. Момент этой пары сил именуют моментом трения качения Мтрк = k . Q. Величину Коэффициент полезного действия механизма k именуют коэффициентом трения качения.

Q


N V=0


a b c

Q Mтрк Mдв N V


a b c

k

Q


P

R

N


F

k

a б Рис. 3 Трение в контакте плоского и круглого тел при условии, что круглое тело - ведомое
Рис. 2 Площадки контакта и напряжения в их для случаев недвижного (а) и двигающегося (б) тела качения Коэффициент полезного действия механизма

В противоположность скольжению сопротивление качению выражается не силой, а парой сил и коэффициент трения в данном случае имеет размерность длины. Величина коэффициента трения качения существенно меньше, чем для скольжения, к примеру: шарики в подшипнике – 0,001 см, колесо по рельсам – 0,01 см, резиновая шина по грунтовой дороге - 1 см.

Для трения Коэффициент полезного действия механизма качения нужно разглядеть два варианта:

- колесо ведущее (к катку нужно приложить движущий момент Мдв),

- колесо ведомое (к центру катка нужно приложить движущую силу Р).

Последний случай представлен на рис. 3. Меж катком и плоскостью появляется сила трения скольжения F, которая препятствует скольжению катка. Равномерное движение катка будет обеспечено при выполнении условия:

P = (k Коэффициент полезного действия механизма/R)Q.

Если б было незапятнанное скольжение, то P = fQ. Потому можно ассоциировать величины f и k/R. Всегда f > k/R. Отсюда вытекает условие незапятнанного качения ведомого катка: Сила Р, достаточная для перекатывания катка, должна быть меньше наибольшего значения силы трения скольжения, т.е. P = (k Коэффициент полезного действия механизма/R) Q < f0 Q, либо f0 > k/R.

Угол трения. Понятие о самоторможении

С понятием трения плотно сплетена величина угла трения. Разглядим силу F, приложенную к ползуну, как горизонтальную реакцию плоскости. Если геометрически сложить нормальную реакцию N и силу трения F, то получим полную реакцию плоскости R (рис. 4 ).


R j N


V


F = f.N

Она будет отклонена Коэффициент полезного действия механизма от нормали в сторону, обратную движению ползуна на величину некого угла j, который именуют углом трения. Его величина связана с коэффициентом трения соотношением: tg j = f.
Рис. 4 Схема, поясняющая образование угла трения

При движении ползуна по наклонной плоскости можно записать условие равномерного подъема и спуска, используя понятие угла трения Коэффициент полезного действия механизма:

P = Q tg (l + j),

P = Q tg (l - j).

В этих выражениях l – угол наклона плоскости, а для винтообразной пары – угол подъема винтообразной полосы.

Коэффициент полезного деяния наклонной плоскости с повышением l поначалу растет, а потом начинает убывать. Наибольший к.п.д. обеспечивается при l = 450 - j Коэффициент полезного действия механизма /2.

В случае спуска ползуна по наклонной плоскости может иметь место случай, когда движения под действием вертикальной силы не происходит, т.е. можно гласить о самоторможении ползуна на плоскости. Условием самоторможения является выражение : l < j . Если это условие не производится, то движение ползуна может быть как под действием силы Р, так и Коэффициент полезного действия механизма под действием силы Q.


kodirovanie-veshestvennih-chisel.html
kodirovka-gruzovih-edinic.html
kodiruyushee-ustrojstvo-dlya-koda-fajra-stranica-2.html