Тема 1.14. Работа и мощность.
Коэффициент полезного действия
Иметь представление о мощности при прямолинейном и криволинейном перемещениях, о мощности полезной и затраченной, о коэффициенте полезного действия.
Знать зависимости для определения мощности при поступательном и вращательном движениях, КПД.
Уметь рассчитать мощность с учетом потерь на трение и сил инерции.
Мощность
Для характеристики работоспособности и быстроты совершения работы введено понятие мощности.
Мощность — работа, выполненная в единицу времени:
Единицы измерения мощности: ватты, киловатты,
Мощность при поступательном движении (рис. 16.1)
где F — модуль силы, действующей на тело; vcp — средняя скорость движения тела.
Средняя мощность при поступательном движении равна произведению модуля силы на среднюю скорость перемещения и на косинус угла между направлениями силы и скорости.
116 Лекция 16
Мощность при вращении (рис. 16.2) Тело движется по дуге радиуса
Р = Мврωср где ωср — средняя угловая скорость.
Мощность силы при вращении равна произведению вращающего момента на среднюю угловую скорость.
Если при выполнении работы усилие машины и скорость движения меняются, можно определить мощность в любой момент времени, зная значения усилия и скорости в данный момент.
|
|
|
Коэффициент полезного действия
Каждая машина и механизм, совершая работу, тратит часть энергии на преодоление вредных сопротивлений.
Таким образом, машина (механизм) кроме полезной работы совершает еще и дополнительную работу.
Отношение полезной работы к полной работе или полезной мощности ко всей затраченной мощности называется коэффициентом полезного действия (КПД):
Полезная работа (мощность) расходуется на движение с заданной скоростью и определяется по формулам:
Тема 1.14. Работа и мощность. КПД 117
Затраченная мощность больше полезной на величину мощности, идущей на преодоление трения в звеньях машины, на утечки и тому подобные потери.
Чем выше КПД, тем совершеннее машина.
Примеры решения задач
Пример 1. Определить потребную мощность мотора лебедки для подъема груза весом 3 кН на высоту 10 м за 2,5 с (рис. 16.3). КПД механизма лебедки 0,75.
Решение
1. Мощность мотора используется на подъем груза с заданной скоростью и преодоление вредных сопротивлений механизма лебедки.
|
|
|
Полезная мощность определяется по формуле Р = Fvcosα. В данном случае α = 0; груз движется поступательно.
S 10
2. Скорость подъема груза v = —; v = — = 4 м/с.
T 2,5
3. Необходимое усилие равно весу груза (равномерный подъем).
4. Полезная мощность Р = 3000 ∙ 4 = 12 000 Вт.
5. Полная мощность, затрачиваемая мотором,
Пример 2. Судно движется со скоростью 56 км/ч (рис. 16.4). Двигатель развивает мощность 1200 кВт. Определить силу сопротивления воды движению судна. КПД машины 0,4.
Решение
1. Определяем полезную мощность, используемую на движение с заданной скоростью: 
118 Лекция 16
2. По формуле для полезной мощности можно определить движущую силу судна с учетом условия α = 0. При равномерном движении движущая сила равна силе сопротивления воды: F дв = Fconp .
Сила сопротивления воды движению судна Fсопр = 48 кН.
Пример 3. Точильный камень прижимается к обрабатываемой детали с силой 1,5 кН (рис. 16.5). Какая мощность затрачивается на обработку детали, если коэффициент трения материала камня о деталь 0,28; деталь вращается со скоростью 100 об/мин, диаметр детали 60 мм.
|
|
|
Решение
1. Резание осуществляется за счет трения между точильным камнем и обрабатываемой деталью:
3. Угловая скорость вращения детали
4. Мощность, необходимая для обработки детали:
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 696; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!