Коэффициент полезного действия механизмов

В процессе передачи сил от начального звена к рабочему органу машины часть работы расходуется на преодоление полезных сопротивлений (т. е. тех, для преодоления которых создана машина), а часть – на преодоление вредных сопротивлений (т. е. сил трения, аэродинамических сопротивлений, сопротивлений смазывающей жидкости и т. д.):

А_Д = А_ПС + А_Т, (5.21)

где А_Д – работа движущих сил;

А_ПС – работа сил полезного сопротивления;

А_Т – работа сил вредных сопротивлений (главным образом сил трения).

Механическим коэффициентом полезного действия (КПД) называется отношение работы сил полезного сопротивления к работе движущих сил:

, (5.22)

где – коэффициент потерь, который показывает, какая часть работы движущих сил расходуется на преодоление непроизводственных сопротивлений.

Поскольку ни в одном механизме не может быть равным нулю, то КПД всегда меньше единицы:

0 <1.

Чем выше КПД, тем совершеннее машина в энергетическом отношении, тем большая часть энергии затрачивается на выполнение полезной работы.

6. СИНТЕЗ ПЕРЕДАТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ.
ПРОСТЫЕ ЗУБЧАТЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Основные понятия

Высшие кинематические пары обеспечивают большую степень относительной подвижности звеньев, чем низшие. Поэтому механизмы, содержащие высшие кинематические пары, позволяют более экономично решать такие задачи, как:

- изменение скорости и закона движения;

- изменение характера движения (например, вращательного на возвратно-поступательное, качательное и т. п.);

- распределение движения от одного двигателя на несколько рабочих органов;

- суммирование движений;

- передача движения между осями, произвольно расположенными в пространстве;

- бесступенчатое изменение скоростей звеньев во время работы механизма;

- предохранение от перегрузок;

- выполнение математических операций и т. п.

Механизмы, позволяющие передавать вращение от двигателя к рабочему органу и изменяющие при этом скорость вращения, называют передаточными механизмами. Характеристикой передаточного механизма является его передаточное отношение (число) i_1k,под которым понимаютотношение скорости ведущего звена 1 к скорости ведомого звена k.

В качестве передаточных часто используют такие механизмы, содержащие высшие кинематические пары, как:

- зубчатые механизмы (простые и сложные);

- кулачковые механизмы;

- фрикционные механизмы;

- механизмы с гибкими звеньями;

- храповые механизмы и др.

Простой зубчатый механизм состоит из пары зацепляющихся колес, т. е. колес с последовательно чередующимися впадинами и выступами определенной формы – зубьями.

Зубчатые механизмы имеют следующие достоинства:

- компактность и малые размеры;

- высокий КПД;

- большую долговечность и надежность;

- простоту эксплуатации;

- практически любое передаточное отношение.

Основные недостатки в процессе эксплуатации:

- невозможность бесступенчатого изменения передаточного отношения
в процессе работы;

- высокая точность изготовления, требующая специальных станков;

- шум при больших окружных скоростях.