محاسبه راندمان واحد ماشین

واحد ماشین - مجموعه ای از مکانیسم های موتور، مکانیزم های انتقال و مکانیسم های یک ماشین کار.

اجازه دهید یک حرکت جداگانه را در نظر بگیریم. برای هر چرخه کامل این حرکت، افزایش انرژی جنبشی صفر است:

∑(mv2)/2-∑(mv02)/2=0 (1)

راندمان مکانیکی (بازده) نسبت قدر مطلق کار نیروهای مقاومت تولید به کار تمام نیروهای محرک برای یک چرخه حرکت ثابت است. بر این اساس، فرمول را می توان نوشت:

K.P.D. با فرمول: η=AP تعیین می شود. s/Hell (2)

کجا: Aps - کار نیروهای تولیدی؛

جهنم کار نیروهای محرکه.

نسبت کار AT مقاومت های غیر تولیدی به کار نیروهای محرک معمولاً با Ψ نشان داده می شود و ضریب تلفات مکانیکی نامیده می شود. بر این اساس، فرمول را می توان به صورت زیر نوشت:

η \u003d AT / AD \u003d 1 - Ψ (3)

هر چه مقاومت های غیرمولد در مکانیسم کار کمتر باشد، ضریب تلفات آن کمتر و مکانیسم از نظر انرژی کاملتر می شود.

از این معادله نتیجه می شود: از آنجایی که در هیچ مکانیزمی کار AT نیروهای تولید مقاومت نیست، نیروهای اصطکاک (اصطکاک یخبندان، اصطکاک لغزشی، خشک، نیمه خشک، مایع، نیمه مایع) عملاً نمی توانند برابر با صفر باشند، پس راندمان نمی تواند برابر با صفر باشد.

از فرمول (2) نتیجه می شود که بازده می تواند برابر با صفر باشد اگر

به این معنی که اگر کار نیروهای محرکه با کار تمام نیروهای مقاومت های غیرمولد که در مکانیسم وجود دارند برابر باشد، بازده برابر با صفر است. در این صورت حرکت امکان پذیر است اما بدون انجام کاری. این حرکت مکانیسم حرکت بیکار نامیده می شود.

راندمان نمی تواند کمتر از صفر باشد، زیرا برای این لازم است که نسبت کار AT / IM بیشتر از یک باشد:

AT / BP > 1 یا AT > BP

از این نابرابری ها نتیجه می شود که اگر مکانیسمی که شرایط مشخص شده را برآورده می کند در حالت سکون باشد، حرکت واقعی نمی تواند رخ دهد. این پدیده نامیده می شود. مکانیزم خود ترمز.اگر مکانیسم در حرکت باشد. سپس تحت تأثیر نیروهای مقاومت غیر مولد، به تدریج پیشرفت خود را تا توقف (کاهش) کند می کند. در نتیجه، به دست آوردن یک مقدار منفی بازده در محاسبات نظری، نشانه ای از خود ترمزگیری مکانیسم یا عدم امکان حرکت در یک جهت معین است.

بنابراین، کارایی مکانیسم می تواند در موارد زیر متفاوت باشد:

0 ≤η< 1 (4)

از فرمول (2) نتیجه می شود که بازده Ψ در محدوده: 0 ≤η متفاوت است< 1

رابطه ماشین ها در واحد ماشین.

هر ماشین مجموعه ای از مکانیزم ها است که به روش خاصی به هم متصل شده اند و برخی از پیچیده ها را می توان به ساده تر تقسیم کرد و سپس توانایی محاسبه K.P.D را داشت. مکانیسم های ساده یا در اختیار داشتن مقادیر خاصی از K.P.D. با مکانیسم های ساده، می توانید یک K.P.D کامل پیدا کنید. ماشین‌هایی که از عناصر ساده در هر ترکیبی از آنها تشکیل شده‌اند.

تمام موارد ممکن انتقال حرکت و نیرو را می توان به موارد زیر تقسیم کرد: اتصال سری، موازی و مخلوط.

هنگام محاسبه K.P.D. اتصالات، ما یک جمع شامل چهار مکانیسم می گیریم که: N1=N2=N3=N4، η1=η2=η3=η4=0.9

ما نیروی محرکه (BP) = 1.0 را می پذیریم

K.P.D را در نظر بگیرید. اتصال سریال

اولین مکانیسم توسط نیروهای محرکی که کار جهنم را انجام می دهند به حرکت در می آید. از آنجایی که کار مفید هر مکانیزم قبلی که صرف مقاومت های تولید می شود، کار نیروهای محرکه برای هر مکانیزم بعدی است، پس K.P.D. η مکانیسم اول این است:

دوم - η \u003d A2 / A1

سوم - η \u003d A3 / A2

چهارم - η \u003d A4 / A3

کارایی کلی η1n=An/Ad

مقدار این ضریب کارایی را می توان با ضرب همه عوامل کارایی فردی η1، η2، η3، η4 به دست آورد. ما داریم

η=η1*η2*η3*η4=(A1/AD)*(A2/A1)*(A3/A2)*(A4/A3)=An/AD (5)

بنابراین، بازده مکانیکی کلی اتصال سری مکانیسم ها برابر است با حاصلضرب بازده مکانیکی مکانیسم های فردی که یک سیستم مشترک را تشکیل می دهند.

η=0.9*0.9*0.9*0.9=0.6561=Ap. با.

K.P.D را در نظر بگیرید. اتصال موازی

هنگامی که مکانیسم ها به صورت موازی متصل می شوند، ممکن است دو حالت وجود داشته باشد: از یک منبع نیروی محرکه، نیرو به چندین مصرف کننده منتقل می شود، چندین منبع به طور موازی یک مصرف کننده را تغذیه می کنند. اما ما گزینه اول را در نظر خواهیم گرفت.

با این ارتباط: Ap. s.=A1+A2+A3+A4

اگر K.P.D. پس هر مکانیزم یکسان است و توان به طور مساوی به هر مکانیزم توزیع می شود: ∑КI=1 سپس ⇒ К1=К2=К3=К4=0.25.

سپس: η=∑Кi*ηi (6)

η =4(0.25*0.90)=0.90

بدین ترتیب، کل K.P.D. اتصال موازی به عنوان مجموع حاصل از هر بخش جداگانه از زنجیره واحد.

کارایی یک ترکیب مخلوط را در نظر بگیرید.

در این حالت، هم اتصال سریال و هم موازی مکانیسم ها وجود دارد.

در این حالت، پاور Ad به دو مکانیسم (1.3) و از آنها به بقیه (2.4) منتقل می شود.

زیرا η1*η2=A2 و η3*η4=A4 و K1=K2=0.5

مجموع A2 و A4 برابر است با Ap. با. سپس از فرمول (1) می توان K.P.D را پیدا کرد. سیستم های

η=Κ1*η1*η2+К2*η3*η4 (7)

η=0.5*0.9*0.9+0.5*0.9*0.9=0.405+0.405=0.81

بدین ترتیب، کل K.P.D. اتصال مخلوط برابر است با مجموع حاصل ضرب ضرایب مکانیکی متصل به صورت سری در قسمت نیروی محرکه.

راه های بهبود کارایی

در حال حاضر تلاش اصلی مهندسان در جهت افزایش راندمان موتورها از طریق کاهش اصطکاک قطعات آنها، تلفات سوخت در اثر احتراق ناقص و غیره است. امکانات واقعی برای افزایش راندمان در اینجا هنوز زیاد است، اقدامات برابر با: مقدار واقعی راندمان ناشی از انواع تلفات انرژی تقریباً معادل 40 درصد است. حداکثر راندمان - حدود 44٪ - موتورهای احتراق داخلی دارند. راندمان هر موتور حرارتی نمی تواند از حداکثر مقدار ممکن 40-44٪ تجاوز کند.

نتیجه: هنگامی که هر اتصال مکانیزم را به طور جداگانه در نظر می گیریم، می توان گفت که بالاترین بازده اتصال موازی برابر با η=0.9 است. بنابراین در سنگدانه ها باید سعی کنید از اتصال موازی یا تا حد امکان نزدیک به آن استفاده کنید.

محاسبه بازده - امتیاز 4.0 از 5 بر اساس 3 رای

احتمالاً همه در مورد کارایی (ضریب راندمان) یک موتور احتراق داخلی تعجب کرده اند. از این گذشته ، هرچه این شاخص بالاتر باشد ، واحد قدرت کارآمدتر است. در حال حاضر، نوع الکتریکی کارآمدترین در نظر گرفته می شود، راندمان آن می تواند به 90 - 95٪ برسد، اما برای موتورهای احتراق داخلی، چه دیزلی یا بنزینی، به بیان ملایم، از ایده آل فاصله زیادی دارد ...

صادقانه بگویم، گزینه های موتور مدرن بسیار کارآمدتر از همتایان خود هستند که 10 سال پیش عرضه شدند و دلایل زیادی برای این وجود دارد. قبل از گزینه 1.6 لیتری خود فکر کنید ، فقط 60 - 70 اسب بخار تولید می کرد. و اکنون این مقدار می تواند به 130 - 150 اسب بخار برسد. این یک کار پر زحمت برای افزایش کارایی است که در آن هر "گام" با آزمون و خطا ارائه می شود. با این حال، اجازه دهید با یک تعریف شروع کنیم.

- این مقدار نسبت دو کمیت است، قدرتی که به میل لنگ موتور به نیروی دریافتی پیستون، به دلیل فشار گازهایی که با احتراق سوخت ایجاد می شود، عرضه می شود.

به عبارت ساده، این تبدیل انرژی حرارتی یا حرارتی است که در طی احتراق مخلوط سوخت (هوا و بنزین) به انرژی مکانیکی ظاهر می شود. لازم به ذکر است که این قبلاً اتفاق افتاده است ، به عنوان مثال ، در نیروگاه های بخار - همچنین سوخت ، تحت تأثیر دما ، پیستون های واحدها را فشار می دهد. با این حال ، تأسیسات آنجا چندین برابر بزرگتر بودند و خود سوخت جامد بود (معمولاً زغال سنگ یا هیزم) که حمل و نقل و راه اندازی آن را دشوار می کرد ، دائماً لازم بود که آن را با بیل به داخل کوره "تغذیه" کنید. موتورهای احتراق داخلی بسیار فشرده تر و سبک تر از موتورهای بخار هستند و ذخیره و حمل و نقل سوخت بسیار آسان تر است.

بیشتر در مورد ضرر و زیان

با نگاهی به آینده، می توان با اطمینان گفت که راندمان یک موتور بنزینی در محدوده 20 تا 25٪ است. و دلایل زیادی برای این وجود دارد. اگر سوخت ورودی را بگیریم و دوباره آن را به صورت درصد محاسبه کنیم، به نوعی "100٪ انرژی" را دریافت می کنیم که به موتور منتقل می شود و سپس تلفات افزایش می یابد:

1)راندمان سوخت . همه سوخت نمی سوزد، بخش کوچکی از آن با گازهای خروجی از اگزوز خارج می شود، در این سطح ما در حال حاضر تا 25٪ از راندمان را از دست می دهیم. البته، اکنون سیستم های سوخت در حال بهبود هستند، یک انژکتور ظاهر شده است، اما از ایده آل فاصله زیادی دارد.

2) دوم تلفات حرارتی است.و . موتور خود و بسیاری از عناصر دیگر مانند رادیاتورها، بدنه آن، مایعی که در آن در گردش است گرم می کند. همچنین بخشی از گرما با گازهای خروجی اگزوز از بین می رود. برای همه اینها، تا 35٪ از دست دادن کارایی.

3) سومین تلفات مکانیکی است . روی انواع پیستون ها، میله های اتصال، حلقه ها - همه مکان هایی که اصطکاک وجود دارد. این شامل تلفات ناشی از بار ژنراتور می شود، به عنوان مثال، هرچه ژنراتور برق بیشتری تولید کند، چرخش میل لنگ را کاهش می دهد. البته، روان کننده ها نیز پیش قدم شده اند، اما باز هم، هیچ کس هنوز به طور کامل اصطکاک را شکست نداده است - 20٪ ضرر دیگر

بنابراین، در باقیمانده خشک، راندمان حدود 20٪ است! البته گزینه های برجسته ای از گزینه های بنزینی وجود دارد که این رقم در آنها به 25٪ افزایش یافته است، اما تعداد آنها زیاد نیست.

یعنی اگر ماشین شما در هر 100 کیلومتر 10 لیتر بنزین مصرف کند، فقط 2 لیتر از آنها مستقیماً سر کار می رود و مابقی ضرر است!

البته می توانید قدرت را افزایش دهید مثلا با خسته کردن سر در حال تماشای یک ویدیوی کوتاه هستیم.

اگر فرمول را به خاطر بسپارید، دریافت می کنید:

کدام موتور بالاترین راندمان را دارد؟

اکنون می خواهم در مورد گزینه های بنزین و دیزل صحبت کنم و بفهمم کدام یک کارآمدتر است.

اگر بخواهیم به زبان ساده بگوییم و وارد جنگل اصطلاحات فنی نشویم، پس - اگر دو کارایی را با هم مقایسه کنیم - البته کارآمدترین آنها گازوئیل است و در اینجا دلیل آن است:

1) موتور بنزینی تنها 25 درصد انرژی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند، اما موتور دیزلی حدود 40 درصد انرژی را تبدیل می کند.

2) اگر نوع دیزلی را با توربوشارژر مجهز کنید، می توانید بازده 50-53٪ را بدست آورید و این بسیار قابل توجه است.

پس چرا اینقدر موثر است؟ ساده است - با وجود نوع کار مشابه (هر دو واحد احتراق داخلی هستند)، یک موتور دیزل کار خود را بسیار کارآمدتر انجام می دهد. تراکم بیشتری دارد و سوخت از اصل دیگری مشتعل می شود. کمتر گرم می شود، یعنی در سرمایش صرفه جویی می کند، دریچه های کمتری دارد (صرفه جویی در اصطکاک)، و همچنین کویل های جرقه زن و شمع های معمولی را ندارد، یعنی نیازی به هزینه اضافی انرژی از ژنراتور ندارد. . با سرعت کمتر کار می کند، نیازی به چرخاندن میل لنگ وحشیانه نیست - همه اینها نسخه دیزلی را در کارایی قهرمان می کند.

درباره راندمان سوخت دیزل

از مقدار بالاتر ضریب راندمان، راندمان سوخت نیز به دنبال دارد. بنابراین برای مثال یک موتور 1.6 لیتری در شهر فقط 3-5 لیتر می تواند مصرف کند، برخلاف نوع بنزینی که مصرف آن 7-12 لیتر است. یک موتور دیزل چیزهای زیادی دارد، خود موتور اغلب فشرده تر و سبک تر است و اخیراً سازگارتر با محیط زیست است. همه این جنبه های مثبت به لطف به دست آمده است ارزش بیشتر، بین کارایی و فشرده سازی رابطه مستقیم وجود دارد، به یک صفحه کوچک نگاه کنید.

با این حال، با وجود تمام مزایا، معایب زیادی نیز دارد.

همانطور که مشخص می شود راندمان موتوراحتراق داخلی دور از ایده آل است، بنابراین آینده قطعا گزینه های الکتریکی است - فقط باید باتری های کارآمدی را پیدا کنید که از یخبندان نمی ترسند و شارژ را برای مدت طولانی نگه می دارند.

این نتیجه گیری، AUTOBLOG ما را بخوانید.