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第五章机械的效率及自锁
§5-1 机构的效率
§5-2 机械的自锁
因摩擦损失是不可避免的,故必
有ξ>0和η<1。
机械的损失功(Wf)与输入功(Wd)
的比值,
§5-1 机构的效率
1. 机械效率的概念及意义
(1)机械效率
机械的输出功(Wr)与输入功(Wd)的比值,
以η表示。
机械损失系数或损失率,
以ξ表示。
η=Wr/Wd
=1- ξ
=1-Wf/Wd
(2)机械效率的意义
它是
机械中的一个主要性能指标,
机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度,
降耗节能是国民经济可持续发展的重要任务之一。
2. 机械效率的确定
(1)机械效率的计算确定
1)以功表示的计算公式
η=Wr/Wd=1-Wf/Wd
2)以功率表示的计算公式
η=Pr/Pd=1-Pf/Pd
3)以力或力矩表示的计算公式
η=F0/F=M0/M
即η=
理想驱动力
实际驱动力
理想驱动力矩
实际驱动力矩
=
实际机械装置
η
理论机械装置
η0
η= Pr /Pd=GvG /FvF
0
η0 = GvG /F0vF =1
vG
vF
F
机构的效率(2/10)
因其正行程实际驱动力为F=Gtan(α+φ),理想驱动力为F0=Gtanα,故
例1 斜面机构
已知正行程 F = Gtan(α+φ)
反行程 F′=Gtan(α+φ)
现求η及η′
解
η=F0/F=tanα/ tan(α+φ)
η=F0 /F=tanα/ tan(α-φ)
′
′
对吗?
因其反行程实际驱动力为G=F′/tan(α-φ),理想驱动力为
G0= F′/tanα,故
η′=G0/G= tan(α-φ)/ tanα
机构的效率(3/10)
例2 螺旋机构
已知拧紧时 M = Gd2tan(α+φv)/2
放松时 M′=Gd2tan(α-φv)/2
现求η及η′
解
采用上述类似的方法,可得
拧紧时η= M0/M = tanα/ tan(α+φv)
放松时η′=G0/G = tan(α-φv)/ tanα
机构的效率(4/10)
(2)机械效率的实验测定
机械效率的确定除了用计算法外,更常用实验法来测定,
许多机械尤其是动力机械在制成后,往往都需作效率实验。
现以蜗杆传动效率实验测定为例加以说明。
1)实验装置
定子平衡杆
电机转子
电机定子
磅秤
千分表
弹性梁
砝码
皮带
蜗杆
制动轮
蜗轮
联轴器
机构的效率(5/10)
同时,根据弹性梁上的千分表读数(即代表Q力),来确定
出制动轮上的圆周力Ft=Q-G,
从而确定出从动轴上的力矩M从,
M从=FtR=(Q-G)R
该蜗杆的传动机构的效率公式为
η=P从/P主
=ω从M从/(ω主M主)
=M从/(iM主)
式中 i为蜗杆传动的传动比。
对于正在设计和制造的机械,虽然不能直接用实验法测定其
机械效率,
但是由于各种机械都不过是由一些常用机构组合而成
的,而这些常用机构的效率又是可通过实验积累的资料来预先估
定的(如表5-1 简单传动机构和运动副的效率)。
据此,可通过
计算确定出整个机械的效率。
2)实验方法
实验时,可借助于磅秤测定出定子平衡杆的压力F来确定出
主动轴上的力矩M主,
即 M主=Fl
机构的效率(6/10)
3. 机组的机械效率计算
机组
由若干个机器组成的机械系统。
当已知机组各台机器的机械效率时,则该机械的总效率可
由计算求得。
(1)串联
串联机组功率传动的特点是前一机器的输出功率即为后一机
器的输入功率。
串联机组的总机械效率为
Pr
Pd
η=
P1
P2
Pd
P1
…
Pk
Pk-1
=
= η1η2…ηk
即串联机组总效率等于组成该机组的各个机器效率的连乘积。
1
k
2
η1
η2
ηk
Pd
Pr
P1
P2
P1
P2
Pk-1
Pk-1
Pk=Pr
机构的效率(7/10)
只要串联机组中任一机器的效率很低,就会使整个机
组的效率极低;且串联机器数目越多,机械效率也越低。
要提高并联机组的效率,应着重提高传动功率大的路
线的效率。
结论
(2)并联
并联机组的特点是机组的输入功
率为各机器的输入功率之和,而输出
功率为各机器的输出功率之和。
η=
∑Pri
∑Pdi
P1η1+P2η2+…+Pkηk
P1+P2+…+Pk
=
即并联机组的总效率与各机器的效率及其锁传动的功率的大
小有关,且ηmin< η< ηmax;
机组的总效率主要取决于传动功率大
的机器的效率。
结论
1
2