Коэффициент полезного действия

Способность тела при переходе из одного состояния в другое совер­шать работу называется энергией.

Энергия есть общая мера различных форм движения материи.

При передаче или преобразовании энергии, а также при совершении работы имеют место потери энергии. В процессе передачи движения или выполнения работы движущие силы механизмов и машин преодолевают силы сопротивления, которые подразделяются на силы полезного сопротивления и силы вредного сопротивления. По­тери на преодоление сил вредного сопротивления имеют место во всех механизмах и машинах и вызываются силами трения и силами сопротив­ления окружающей среды.

Относительное количество энергии, используемой в машине по пря­мому назначению, характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД), который обозначается .

Коэффициентом полезного действия называется отношение полез­ной работы (или мощности) к затраченной:

Чем ближе КПД к единице, тем экономичнее машина. Приведем ориентировочные значения КПД для наиболее распро­страненных механизмов и машин:

Металлообрабатывающие станки.......................................... 0,8

Кривошипно-ползунный механизм ......................................... 0,95

Червячная передача....................... ................................... до 0,92

Тепловые двигатели........................................................... до 0,40

Турбины................................................................................... 0,95

Электродвигатели .................................................................... 0,92

Если ряд механизмов соединен последовательно, т.е. каждый после­дующий механизм получает движение от ведомого звена предыдущего меха­низма, то тогда общий КПД г) равен произведению КПД всех механизмов:

Где — КПД каждого механизма в отдельности.

В качестве примера определим КПД шероховатой наклонной плоскости с углом подъема а, когда тело силой тяжести G равномерно поднимается по этой плоскости на высоту h под действием горизонтальной силы F.

Если путь, пройденный телом, обозначить s,то полезная работа

W_п = Gh = Gs sin , а затраченная работа W_з= Fs cos = G tg( + )s cos (так как из § 6.3 известно, что F = Gtg( + ), тогда

Итак, КПД наклонной плоскости, когда движущая сила горизонталь­на, равен

где — угол, который составляет наклонная плоскость с горизонтом; — угол трения.

Нетрудно убедиться, что КПД наклонной плоскости растет с увели­чением угла ее наклона.

По такой же формуле определяется КПД при работе винта и гайки с прямоугольной резьбой (например, в домкрате). КПД винтовой пары с трапецеидальной или треугольной резьбой

где — угол подъема винтовой линии резьбы; ' — приведенный угол трения.

Глава 16