Механические характеристики машин.

Механической характеристикой машины называется зависимость силы или момента на выходном валу или рабочем органе машины от скорости или перемещения точки или звена ее приложения.

Рассмотрим примеры механических характеристик различных машин.

• Двигатели внутреннего сгорания (ДВС):
• четырехтактный ДВС

Рис 6.2

Индикаторная диаграмма - графическое изображение зависимости давления в цилиндре поршневой машины от хода поршня.

• двухтактный ДВС

Рис.6.3

• Электродвигатели
• асинхронный электродвигатель переменного тока. На диаграмме: М_дп - пусковой момент; М_дн - номинальный крутящий момент; М_дк или М_дmax - критический или максимальный момент; w_дн -номинальная круговая частота вращения вала двигателя; w_дхх или w_дс - частота вращения вала двигателя холостого хода или синхронная. Уравнение статической характеристики асинхронного электродвигателя на линеаризованном участке устойчивой части

где М_д - движущий момент на валу двигателя, w_д - круговая частота вала двигателя ,

Статическая характеристика асинхронного двигателя, выражающая зависимость нагрузки от скольжения, определяется формулой Клосса.

o

Рис 6.4

• двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

Рис 6.5

· Уравнение статической характеристики для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

где k = М_дн (w_дхх - w_дн ).

В электрических параметрах характеристика записывается в следующем виде

где k_M = M_дн/I_ян - коэффициент момента, kw = (U_ян - R_ян *I_ян ) / w _дн - коэффициент противоэлектродвижущей силы, U_я - напряжение в цепи якоря, R_я - сопротивление цепи якоря

• Рабочие машины
• поршневой насос

Рис.6.6

 

• поршневой компрессор

Рис 6.7

Линии bc и ad - линии сжатия и расширения газа (воздуха) определяются параметрами газа (объемом, давлением и температурой) и в общем виде описываются уравнением политропы pVⁿ = const , где n - показатель политропы ( 1< n < 0 ).

• строгальный станок

Рис 6.8

Механические характеристики определяют внешние силы и моменты, действующие на входные и выходные звенья, рассматриваемой механической системы со стороны взаимодействующих с ней внешних систем и окружающей среды. Характеристики определяются экспериментально, по результатам экспериментов получают регрессионные эмпирические модели, которые в дальнейшем используются при проведении динамических расчетов машин и механизмов.