Поиск неисправности по параметрам - энергия / мощность / КПД автомобиля. Кпд мощность

Коэффициент полезного действия механизма

Определение и формула коэффициента полезного действия механизма

В жизни человек сталкивается с проблемой и необходимостью превращения разных видов энергии. Устройства, которые предназначены для преобразований энергии, называют энергетическими машинами (механизмами). К энергетическим машинам, например, можно отнести: электрогенератор, двигатель внутреннего сгорания, электрический двигатель, паровую машину и др.

В теории любой вид энергии может полностью превратиться в другой вид энергии. Но на практике помимо преобразований энергии в машинах происходят превращения энергии, которые названы потерями. Совершенство энергетических машин определяет коэффициент полезного действия (КПД).

Коэффициент полезного действия можно определить через работу, как отношение $A_{pol}$ (полезная работа) к A (полная работа):

$\eta =\frac{A_{pol}}{A}\cdot 100\%(2)$

Кроме того, $\eta$ можно найти как отношение мощностей:

$\eta =\frac{N_{potr}}{N}\cdot 100\%\left(3\right),$

где — мощность, которую подводят механизму; $N_{potr}$ — мощность, которую получает потребитель от механизма. Выражение (3) можно записать иначе:

$\frac{{N-N}_{potr}}{N}=1-\eta \left(4\right),$

где ${(N-N}_{potr})$ — часть мощности, которая теряется в механизме.

Из определений КПД очевидно, что он не может быть более 100% (или не моет быть больше единицы). Интервал в котором находится КПД: $1\le \eta <100\%$ .

Коэффициент полезного действия используют не только в оценке уровня совершенства машины, но и определения эффективности любого сложного механизма и всякого рода приспособлений, которые являются потребителями энергии.

Любой механизм стараются сделать так, чтобы бесполезные потери энергии были минимальны ( $\eta \to 1$ ). С этой целью пытаются уменьшить силы трения (разного рода сопротивления).

КПД соединений механизмов

При рассмотрении конструктивно сложного механизма (устройства), вычисляют КПД всей конструкции и коэффициенты полезного действия всех его узлов и механизмов, которые потребляют и преобразуют энергию.

Если мы имеем n механизмов, которые соединены последовательно, то результирующий КПД системы находят как произведение КПД каждой части:

$\eta ={\eta }_1{\cdot \eta }_2\cdot_{\dots} \cdot {\eta }_n\left(5\right)$

При параллельном соединении механизмов (рис.1) (один двигатель приводит в действие несколько механизмов), полезная работа является суммой полезных работ на выходе из каждой отдельной части системы. Если работу затрачиваемую двигателем обозначить как $A=A_1+A_2+\dots A_n$ , то КПД в данном случае найдем как:

$\eta =\frac{A_{pol1}+A_{pol2}+\dots +A_{poln}}{A}=\frac{A_1{\eta }_1+A_2{\eta }_2+\dots A_n{\eta }_2}{A_1+A_2+\dots A_n}\left(6\right)$

Формула коэффициента полезного действия механизма

Рис. 1

Единицы измерения КПД

В большинстве случаев КПД выражают в процентах

$\left[\eta \right]=\%$

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Коэффициент полезного действия | Физика

Используя тот или иной механизм, мы совершаем работу, всегда превышающую ту, которая необходима для достижения поставленной цели. В соответствии с этим различают полную или затраченную работу Aз и полезную работу Aп. Если, например, наша цель — поднять груз массой m на высоту h, то полезная работа — это та, которая обусловлена лишь преодолением силы тяжести, действующей на груз. При равномерном подъеме груза, когда прикладываемая нами сила равна силе тяжести груза, эта работа может быть найдена следующим образом:

Aп = Fтh = mgh. (24.1)

Если же мы применяем для подъема груза блок или какой-либо другой механизм, то, кроме силы тяжести груза, нам приходится преодолевать еще и силу тяжести частей механизма, а также действующую в механизме силу трения. Например, используя подвижный блок, мы вынуждены будем совершать дополнительную работу по подъему самого блока с тросом и по преодолению силы трения в оси блока. Кроме того, выигрывая в силе, мы всегда проигрываем в пути (об этом подробнее будет рассказано ниже), что также влияет на работу. Все это приводит к тому, что затраченная нами работа оказывается больше полезной:

Aз > Aп

Полезная работа всегда составляет лишь некоторую часть полной работы, которую совершает человек, используя механизм.

Физическая величина, показывающая, какую долю составляет полезная работа от всей затраченной работы, называется коэффициентом полезного действия механизма.

Сокращенное обозначение коэффициента полезного действия — КПД.

Чтобы найти КПД механизма, надо полезную работу разделить на ту, которая была затрачена при использовании данного механизма.

Коэффициент полезного действия часто выражают в процентах и обозначают греческой буквой η (читается «эта»):

η = Формула нахождения КПД * 100% (24.2)

Поскольку числитель Aп в этой формуле всегда меньше знаменателя Aз, то КПД всегда оказывается меньше 1 (или 100%).

Конструируя механизмы, стремятся увеличить их КПД. Для этого уменьшают трение в осях механизмов и их массу. В тех случаях, когда трение ничтожно мало и используемые механизмы имеют массу, пренебрежимо малую по сравнению с массой поднимаемого груза, коэффициент полезного действия оказывается лишь немного меньше 1. В этом случае затраченную работу можно считать примерно равной полезной работе:

Aз ≈ Aп (24.3)

Следует помнить, что выигрыша в работе с помощью простого механизма получить нельзя.

Поскольку каждую из работ в равенстве (24.3) можно выразить в виде произведения соответствующей силы на пройденный путь, то это равенство можно переписать так:

F1s1 ≈ F2s2 (24.4)

Отсюда следует, что,

выигрывая с помощью механизма в силе, мы во столько же раз проигрываем в пути, и наоборот.

Этот закон называют «золотым правилом» механики. Его автором является древнегреческий ученый Герон Александрийский, живший в I в. н. э.

«Золотое правило» механики является приближенным законом, так как в нем не учитывается работа по преодолению трения и силы тяжести частей используемых приспособлений. Тем не менее оно бывает очень полезным при анализе работы любого простого механизма.

Так, например, благодаря этому правилу мы сразу можем сказать, что рабочему, изображенному на рисунке 47, при двукратном выигрыше в силе для подъема груза на 10 см придется опустить противоположный конец рычага на 20 см. То же самое будет и в случае, изображенном на рисунке 58. Когда рука человека, держащего веревку, опустится на 20 см, груз, прикрепленный к подвижному блоку, поднимется лишь на 10 см.

1. Почему затраченная при использовании механизмов работа оказывается все время больше полезной работы? 2. Что называют коэффициентом полезного действия механизма? 3. Может ли КПД механизма быть равным 1 (или 100%)? Почему? 4. Каким образом увеличивают КПД? 5. В чем заключается «золотое правило» механики? Кто его автор? 6. Приведите примеры проявления «золотого правила» механики при использовании различных простых механизмов.

phscs.ru

Мощность и КПД насоса

Одним из основных параметров любого агрегата или механизма, на который обращается особое внимание, является коэффициент полезного действия (КПД). Он представляет собой отношение полезной мощности оборудования к потребляемой.

Электродвигатель насоса приводит во вращение вал насоса, на котором установлено рабочее колесо. Результатом работы насоса является преобразование электрической энергии в гидравлическую. Но электрическая энергия не преобразуется в полезную мощность в полном объеме, что обусловлено возникающими в насосе потерями на трение в виде тепловой энергии. Поэтому КПД насоса всегда будет меньше 100% (или 1).

Мощность на валу насоса P2 – это мощность, необходимая двигателю для осуществления вращения рабочего колеса. Полезная мощность насоса P4 определяется с помощью производительности Q и напора H.

P4 = Q•ρ•g•H,где ρ – плотность воды;g – ускорение свободного падения.

P2 = P4 + Pvp,где Pvp – потери мощности в насосе.

Потери мощности в насосе складываются из двух составляющих:— гидравлические;— механические.

Гидравлические потери в насосе состоят из потерь на преодоление гидравлических сопротивлений в рабочем колесе и корпусе при движении потока жидкости от всасывающего патрубка к напорному. Они зависят от конструктивных особенностей насосов, размеров их проточной части, качества обработки (шероховатости) стенок и поверхностей насоса. Гидравлические потери прямо пропорциональны квадрату скорости перекачиваемой жидкости.

Механические потери обусловлены трением, имеющим место в опорах радиальных и осевых подшипников, а также в торцевом уплотнении. Также данные потери обусловлены трением рабочего колеса и ротора насоса о перекачиваемую жидкость. Механические потери также зависят от конструкции, качества изготовления и типоразмера насоса.

Распределение мощностей на насосе

КПД насоса оценивает его энергетическую эффективность. Он определяется, как отношение полезной мощности к потребляемой.

ŋp = P4/P2 = P4/(P2+Pvp)

Следовательно, путем к повышению КПД насоса является уменьшение потерь — гидродинамическое совершенствование проточной части, качественная обработка стенок насоса, качество торцевых уплотнений и подшипников.

КПД насоса рассчитывается по следующей формуле:

ŋp = Q•H•ρ/367•P2,

где ŋp – КПД насоса;Q [м3/ч] – производительность насоса;H [м] – напор;P2 [кВт] – мощность насоса;367 – постоянный коэффициент;ρ [кг/м3] – плотность воды.

Так насос постоянно приводится в действие приводом двигателя, и этот двигатель забирает мощность P1 из сети, чтобы в месте подсоединения насосной части передать мощность валу P2, то КПД двигателя рассчитывается следующим образом:

ŋм = P2/P1 = P2/(P2 + Pvm)

Тогда общий КПД насоса ŋtot определяется произведением КПД электродвигателя и КПД насоса:

ŋtot = ŋм • ŋp

Общий КПД насоса

КПД насосов различных типов и размеров могут варьироваться в очень широком диапазоне. Для насосов с мокрым ротором КПД ŋtot составляет 5–54%, причем последнее значение характерно для высокоэффективных насосов. Насосы с сухим ротором имеют больший КПД ŋtot – порядка 30–80%.

Зависимость КПД насоса от подачи. Максимальный КПД достигается в средней трети характеристики насоса

Даже в пределах характеристики насоса H(Q) текущий КПД в тот или иной момент меняется от нуля до максимального значения.

Если насос работает при полностью закрытом клапане, то им создается максимальное давление, но перемещения воды нет, поэтому КПД насоса в этот момент равен нулю. Аналогичная ситуация возникает и при открытой трубе. Несмотря на большое количество перекачиваемой воды, давление не создается, поэтому КПД насоса также равен нулю.

Максимальный общий КПД циркуляционного насоса системы отопления достигается в средней части характеристики насоса H(Q). В каталогах изготовителей насосов графики характеристики насосов и зависимости КПД от подачи указаны отдельно для каждого конкретного насоса.

Насос никогда не работает при постоянной производительности. Поэтому при первичном расчете системы отопления необходимо подобрать такой насос, чтобы его рабочая точка находилась в средней трети характеристики насоса большую часть отопительного сезона. Это будет являться гарантией работы насоса при оптимальном КПД.

КПД насоса зависит от его конструкции и мощности двигателя. Далее указаны значения КПД в зависимости от мощности выбранного мотора и конструкции насоса (с мокрым или сухим ротором).

teplovichek.com

Поиск неисправности по параметрам - энергия / мощность / КПД автомобиля.

Параметры : Энергия / КПД / Мощность, описание.

Коэффициент полезного действия / КПД, это характеристика эффективности работы системы, например двигателя автомобиля, в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству использованной энергии, является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Для владельцев автомобиля КПД воспринимается как отношение мощности и экономичности.

Параметры : Энергия / КПД / Мощность, причины неисправности.

- Потеря мощности / большой расход топлива : - Перегрузки - Низкий опыт / неквалифицированная подготовка водителя - Несоответствующая / некорректно модифицированная конфигурация автомобиля - Несанкционированный слив топлива с целью перепродажи - Неисправности системы подачи воздуха - Неисправности системы подачи топлива - Неисправности механики двигателя - Комплексная потеря эксплаутационных характеристик работоспособности по причине естественного износа

Параметры : Энергия / КПД / Мощность, диагностика, тестирование.

- Тест чтения текущих неисправностей - Проверка мощности двигателя на динамометре - Проверка мощности двигателя на математическом калькуляторе - Тест системы подачи воздуха - Тест системы подачи топлива - Проверка условий маршрутов / нагрузок - Проверка конфигурации автомобиля / грузовика - Проверка действий водителя

Параметры : Энергия / КПД / Мощность, дополнительная информация.

Относительный КПД двигателя зависит от тепловых потерь в процессе горения. Увеличение механического КПД происходит за счет снижения потерь на трение. Например, 16% энергии тратиться на трение при вращении коленвала, мощность одного цилиндра отбирается на работу генератора, мощность одного цилиндра отбирается на работу кондиционера, мощность одного цилиндра отбирается на работу вентилятора системы охлаждения, а то и более ...

Ремарка : вот, принято говорить ... на работу генератора отбирается мощность одного цилиндра ... Давайте посчитаем ... Жучка, копендос ... двигло 43 кВт ... генератор 14В * 42А = 0,58 кВт ... - ХХ : 900 об/мин, мощность двигателя примерно 4,3 кВт, цилиндра примерно 1 квт ; генератор обычно недостаточно работает на ХХ и проверяется на номинальных оборотах ... В любом случае, даже если принудительно дать генератору полную нагрузку он не сможет забрать всей мощности цилиндра ... - номинальные обороты : 2000 об/мин, 36% от максимально расчетных оборотов, мощность двигателя примерно 16 кВт, цилиндра примерно 4 квт, генератор отнимает 0,58 кВт - это всего лишь 1 / 7 мощности цилиндра ... - максимально / расчетные обороты : 5500 об/мин, мощность двигателя примерно 43 кВт, цилиндра примерно 10,7 кВт ; обычно генератор не вырабатывает сверх / мощность выше номинальной ... Так, что крутить его можно хоть 20000 об/мин - больше он не даст ... Вернее сказать - будет ограничен регулятором напряжения генератора ... - итог : только при износе двигателя на 50% генератор будет отбирать полную мощность цилиндра для своей работы ... Иначе, запас мощности цилиндра будет оставаться на другие полезные дела ... - Может возникнуть вопрос : почему, когда я подключаю генератор на ХХ - мотор глохнет ? ... Это происходит из-за резкой нагрузки двигателя генератором, примитивная система регулировки ХХ не успевает отработать возмущение нагрузкой ... Подайте нагрузку плавнее - и мотор не заглохнет ...

Разница между мощностью, энергией и КПД : Мощность, доступными словами, это как-бы величина силы энергии, которую система сможет вынести без внутренних повреждений ... Например, лошадь кратковременно может развивать мощность около 9,8 кВт ... Но, если огреть ее оглоблей, лошадь может быть и разовьет 15 кВт, только порвет себе все сухожилия ... Смысл? ... Энергия, это количество полной энергии потребленное для работы, трений и преобразований, в том числе и впустую ... Рабочей лошади ежедневно требуется 7 кг овса, это 3890 * 7 = 27230 калорий. Предположительно лошадь тратит на работы 23000 калорий ... КПД, это отношение полезной энергии к полной энергии ... В нашем случае с лошадью ( 23000 / 27300 ) * 100% = 84% ...

Посмотрите, для сравнения КПД двигателей автомобилей, самолетов и ракет : КПД бензинового двигателя = 20% ... 25% КПД бензинового двигателя с турбонаддувом = рост КПД + рост расхода топлива КПД дизельного двигателя = 40% КПД дизельного двигателя с турбонаддувом = 50% ... 53% КПД газового двигателя = более 40% КПД газового двигателя с турбонаддувом = ? / нет данных / предполагается как на бензиновом с турбо ... КПД электромобиля = 75% ... 95% КПД турбовинтовой авиационный двигатель / ТВД = до 86% КПД турбореактивный авиационный двигатель / ТРД = около 40% КПД ракетный химический двигатель = около 1% КПД ракетный плазменный двигатель = 20% ... 65% КПД ракетный ионный двигатель = 60% ... 80%

КПД в 84% у лошади совсем не означает, что она может легко ускакать в космос ... Неподготовленная лошадь даже метровый забор не перепрыгнет ... КПД лишь указывает на необходимости снижения трения, паразитного потребления энергии и увеличения отдачи полезной мощности ... Последнее время (2017) часто стали задавать вопросы : - У меня тягач, америка, что-то совсем не тянет ... Последнее время даже Камазы стали в гору обгонять ... На что существует резонный ответ : время отвязанной америки проходит ... Сейчас : Камазики - Евро 4 / 5, 365 кобыл, на Коммон Райле ... Будут они там ждать, пока вы растележитесь ... На педальку топнули и усвистели ...

Примеры выделения энергии без мощности : Если взять 200 граммов такого взрывчатого вещества, как тол (тринитротолуол), поджечь его , то энергии при этом будет выделятся мизер и ее даже не хватит, чтобы подогреть кружку воды. Но стоит с помощью детонатора создать условия когда молекулярные связи под давлением начнут разрываться (т.е. взорвать детонатор), произойдет быстрое выделение энергии и взрыв, способный натворить бед, а если бы тол равномерно смешать с воздухом соответственно и энергии выделилось бы гораздо больше. Если каплю автомобильного масла поджечь в тепловом двигателе, то энергии хватит лишь на 1 движение поршня, а если ее капнуть на кислородный баллон давлением в 180 атм., с приоткрытым вентилем, то произойдет такое выделение энергии (в 1000 раз больше чем при горении), кислородный баллон при этом пробьет любую крышу и улетит как ракета. Если поджечь 5-6 капель эфира , никакого тепла не выделится, но если капнуть их в двигатель и двигатель может не только пойти в разнос, но и разорваться. Тепла нет, а есть огромное выделение энергии. Всем хорошо знакомая в автомобилях подушка безопасности или SRS / Airbag, в которой используется так называемый пороховой пиропатрон, где всего несколько крупинок пороха смешанные с воздухом, мгновенно раздувают подушку безопасности при столкновении в ДТП. Никакого тепла при этом не выделяется, а уж тем более 1500 градусов Цельсия, иначе все сгорело бы.

Мощность и крутящий момент : Мощность, лошадиные силы, характеризуют силу двигателя. Запас силы зависит от максимальных оборотов, при которых эта сила выдается полностью. Крутящий момент это характеристика быстроты извлечения силы из двигателя. Чем больше крутящий момент, и чем при меньших оборотах он достигает максимума - тем быстрее сила двигателя ускоряет автомобиль. Низкооборотистые, тяговитые двигателя легко тянут / ускоряют автомобиль. Высокооборотистые двигателя требуют высоких оборотов для поддерживания уровня тяги на требуемом уровне, для получения максимальных сил из двигателя. С другой стороны, работа двигателя в пол/силы определяет его экономичность.

Принудительное / аварийное ограничение мощности

Ограничение мощности по температуре охлаждающей жидкости : при Т = 107 гр.С / 225 гр.F - 20% при Т = 110 гр.С / 230 гр.F - 40% при Т = 112 гр.С / 235 гр.F - 60% при Т = 115 гр.С / 240 гр.F - STOP!

Ограничение мощности по давлению моторного масла : при 2000 об/мин - ограничение : 40 psi / 275 kpa ; остановка : 20 psi / 137 kpa при 1800 об/мин - ограничение : 35 psi / 241 kpa ; остановка : 17 psi / 117 kpa при 1400 об/мин - ограничение : 25 psi / 172kpa ; остановка : 12 psi / 82 kpa при 1000 об/мин - ограничение : 15 psi / 103 kpa ; остановка : 8 psi / 55 kpa при 600 об/мин - ограничение : 5 psi / 34 kpa ; остановка : 2 psi / 13 kpa

Ограничение мощности по температуре топлива : при 82 гр.С / 180 гр.F - ограничение 20%, затем 40% ...

Ограничение мощности по температуре воздуха на впуске : при 87 гр.С / 190 гр.F - ограничение 20% ... при 98 гр.С / 210 гр.F - ограничение 40% ...

Ограничение мощности по температуре EGR : при 273 гр.С / 525 гр.F - ограничение 20% ... при 293 гр.С / 560 гр.F - ограничение еще +20% ...

10:44 04.12.2017

Поделиться ссылкой :
Отзыв / Диалог :

Интересы : Автомобили Программы Диагностика Тюнинг Статьи Погода Досуг Компьютер Радио ... И еще много разной информации : Фильмы Музыка Игры Трекер / Tracker Трекер / Торрент Пир, Сид / Torrent

Работа : авто / перевозки, контейнерные грузоперевозки.

Диагностика : автомобилей и грузовиков для друзей / питик (500) / Екатеринбург, Космонавтов / Артинская .

Главная / разделы сайта

techstop-ekb.ru

Потребляемая мощность и КПД

Поиск Лекций

Потребляемая мощность в соответствии с рис. П.3.1 и (2.3.1)

Коэффициент полезного действия

Таблица П3.6. Основные размеры ТВШД в м.

Наружный диаметр сектора, Dн	0,3
Внутренний диаметр сектора, Dвн	0,12
Угол сектора, α	30º
Ширина окна под обмотку, а=а**	0,0142
Расстояние от внутреннего диаметра сектора до обмотки, h=h**	0,0374
Ширина полюса, b	0,012
Толщина полюса, q	0,0236
Высота окна под обмотку, h0	0,1
Начальный воздушный зазор, δн	1·10-3
Конечный воздушный зазор, δк	0,2·10-3
Высота электромагнита, Н	0,125
Средний диаметр зубцовой зоны, Dср	0,32
Зазор по радиусу, ∆з	1·10-3
Выступ якоря электромагнитна, bп	5·10-3
Длина зубца, lз	8·10-3
Высота зубца, hз	0,9·10-3
Начальное расстояние между вершинами зубцов, δ0	0,23·10-3
Толщина гибкого якоря, ∆я≈ hз	0,9·10-3

Рис. П. 3.2 Поперечное сечение рассчитанного ТВШД

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАСЧЕТУ ТВШД

Рассчитан ТВШД с шестифазной, четверной, шеститактной коммутацией при номинальном фазном напряжении Uф=24В, расчетной температуре нагрева обмоток θ=75ºС и температуре окружающего воздуха θ0=20ºС.

Рассчитан ЭМ с наибольшим изгибающим моментом – моментом деформации ГЯ при начальном немагнитном зазоре δн=1·10-3 между якорем и сердечником. По найденной МДС рассчитан ЭМ при конечном немагнитином зазоре δк=0,2·10-3 м. Тяговые усилия и изгибающие моменты соответственно равны: Fн=155,59 Н, Мн=11Н·м, Fк=216,4 Н, Мк=15,3 Н·м.

Электромагниты располагаются в периферийной части ТВШД и удлиненны по его оси (рис. П3.2).

Трапецеидальный закон изменения электромагнитной силы ЭМ во времени(Рис. 2.2.4, пунктирная линия) позволяет получить постоянную мгновенную угловую скорость перемещения волны деформации

ГЯ(Рис. 2.2.4) и вала ТВШД.

Для изменения электромагнитной силы ЭМ воврмени близкому к трапецеидальному(Рис. 2.2.4, сплошная линия) расчитаны временные зависимости тока i(t) и напряжения u(t). Зависимость i(t) близка к трапецеидальной, а u(t) существенно отличается от прямоугольного импульса напряжения питания uп(t)(Рис. П.3.1).

Рассчитанный ТВШД имеет:

число зубцов Ж.В. ZЖ.В.=1198;

число зубцов Г.Я. ZГ.Я.=1200;

высота зубца hз=0,9·10- 3м;

угол зацепления γ=25º;

время такта tT=0,168 c;

период следования импульсов напряжения(тока) Т=1,008 с;

угловая скорость перемещения волны деформации Г.Я. ω1=3,115 с-1;

угловая скорость вала ω2=0,0052 с-1;

частота вращения вала n2=0,04968 мин-1;

время полного оборота tоб=20,128 мин;

результирующая электромагнитная сила в зубцовой зоне для одной волны деформации Г.Я. Fрз=459 Н;

момент на валу М2=603 Н·м;

мощность на валу Р2=3,314 Вт;

потребляемая мощность Р1=79,5 Вт;

коэффициент полезного действия η=0,042.

Поперечное сечение рассчитанного ТВШД показано на рис. П.3.2., где даны габаритные размеры (со звездочками) и некоторые другие.

Список литературы

1. Одиноков А.Ю., Хуснутдинов Р. А., Цокур Е. И., Шарипов З.Б. Расчет электромагнита торцового волнового шагового двигателя. Сборник трудов Первый международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» ICATS 99, 16-20 июня 1999 г, с 340-345.

2. Иванов М. Н. Волновые зубчатые передачи. М.: Высшая школа, 1981, с.170.

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………...3

Задания на курсовую работу……………………………………………………..6

1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТА (ЭМ)…………………………………….7

1.1. Определение основных размеров ЭМ…………………………………7

1.2. Электромагнитный расчет ЭМ……………………………………….12

2. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТВШД……………….17

2.1. Коммутация фаз ТВШД………………………………………………17

2.2. Временные зависимости электромагнитной силы, тока, напряже-ния……………………………………………………...……………….21

2.3. Потребляемая мощность ТВШД……………………………………...28

2.4. Силы в зубцовой зоне ТВШД………………………………………...29

2.5. Момент и мощность на валу, КПД…………………………………...31

2.6. Требования к курсовой работе………………………………………..32

Заключение…………………………………………………………….33

Приложения……………………………………………………………34

Приложение 1. Марки и размеры круглых медных обмоточных проводов………………………………………………………………..34

Приложение 2. Кривые намагничивания электротехнических ста-лей…...……………………………………………….…………………36

Приложение 3. Пример расчета ТВШД……………………….……..37

Список литературы……………………………………………………56

ХУСНУТДИНОВ Ренат Акмальевич

ЦОКУР Евгений Иванович

РАСЧЕТ ТОРЦОВГО ВОЛНОВОГО ШАГОВОГОДВИГАТЕЛЯ

Учебное пособие

poisk-ru.ru

КПД двигателя внутреннего сгорания. Сколько приблизительно равен, а также мощность в процентах

Наверное, каждый задавался вопросом о КПД (Коэффициенте Полезного Действия) двигателя внутреннего сгорания. Ведь чем выше этот показатель, тем эффективнее работает силовой агрегат. Самым эффективным на данный момент времени считается электрический тип, его КПД может достигать до 90 – 95 %, а вот у моторов внутреннего сгорания, будь то дизель или бензин он мягко сказать, далек от идеала …

КПД двигателя внутреннего сгорания

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

Если честно, то современные варианты моторов намного эффективнее своих собратьев, которые были выпущены лет так 10 назад, и причин этому масса. Сами подумайте раньше вариант 1,6 литра, выдавал всего 60 – 70 л.с. А сейчас это значение может достигать 130 – 150 л.с. Это кропотливая работа над увеличением КПД, в который каждый «шажок» дается методом проб и ошибок. Однако давайте начнем с определения.

КПД двигателя внутреннего сгорания – это значение отношения двух величин, мощности которая подается на коленчатый вал двигателя к мощности получаемой поршнем, за счет давления газов, которые образовались путем воспламенения топлива.

Если сказать простым языком, то это преобразование термической или тепловой энергии, которая появляется при сгорании топливной смеси (воздух и бензин) в механическую. Нужно отметить что такое уже бывало, например у паровых силовых установок — также топливо под воздействием температуры толкало поршни агрегатов. Однако там установки были в разы больше, да и само топливо было твердое (обычно уголь или дрова), что затрудняло его перевозку и эксплуатацию, постоянно нужно было «поддавать» в печь лопатами. Моторы внутреннего сгорания намного компактнее и легче «паровых», да и топливо намного проще хранить и перевозить.

Подробнее о потерях

Если забегать вперед, то можно уверенно сказать что КПД бензинового двигателя находится в пределах от 20 до 25 %. И на это много причин. Если взять поступающее топливо и пересчитать его на проценты, то мы как бы получаем «100% энергии», которая передается двигателю, а дальше пошли потери:

Потери при работе двигателя

1) Топливная эффективность. Не все топливо сгорает, небольшая его часть уходит с отработанными газами, на этом уровне мы уже теряем до 25% КПД. Конечно, сейчас топливные системы улучшаются, появился инжектор, но и он далек от идеала.

2) Второе это тепловые потери. Двигатель прогревает себя и множество других элементов, такие как радиаторы, свой корпус, жидкость которая в нем циркулирует. Также часть тепла уходит с выхлопными газами. На все это еще до 35% потери КПД.

3) Третье это механические потери. НА всякого рода поршни, шатуны, кольца – все места, где есть трение. Сюда можно отнести и потери от нагрузки генератора, например чем больше электричества вырабатывает генератор, тем сильнее он тормозит вращение коленвала. Конечно, смазки также шагнули вперед, но опять же полностью трение еще никому не удалось победить – потери еще 20 %

Таким образом, в сухом остатке, КПД равняется около 20%! Конечно из бензиновых вариантов есть выделяющиеся варианты, у которых этот показатель увеличен до 25%, но их не так много.

КПД бензинового двигателя

ТО есть если ваш автомобиль расходует топлива 10 литров на 100 км, то из них всего 2 литра уйдут непосредственно на работу, а остальные это потери!

Конечно можно увеличить мощность, например за счет расточки головки, смотрим небольшое видео.

Если вспомнить формулу то получается:

Формула расчета

У какого двигателя самый большой КПД?

Теперь хочу поговорить о бензиновом и дизельном вариантах, и выяснить кто же из них наиболее эффективный.

Если сказать простыми, языком и не лезть в дебри технических терминов то – если сравнить два КПД бензинового и дизельного агрегатов – эффективнее из них, конечно же дизель и вот почему:

1) Бензиновый двигатель преобразует только 25 % энергии в механическую, а вот дизельный около 40%.

2) Если оснастить дизельный тип турбонаддувом, то можно достигнуть КПД в 50-53%, а это очень существенно.

КПД дизельного двигателя

Так почему он так эффективен? Все просто — не смотря на схожей тип работы (и тот и другой являются агрегатами внутреннего сгорания) дизель выполняет свою работу намного эффективнее. У него большее сжатие, да и топливо воспламеняется от другого принципа. Он меньше нагревается, а значит происходит экономия на охлаждении, у него меньше клапанов (экономия на трении), также у него нет, привычных нам, катушек зажигания и свечей, а значит не требуется дополнительные энергетические затраты от генератора. Работает он с меньшими оборотами, не нужно бешено раскручивать коленвал — все это делает дизельный вариант чемпионом по КПД.

О топливной эффективности дизеля

ИЗ более высокого значения коэффициента полезного действия – следует и топливная эффективность. Так, например двигатель 1,6 литра может расходовать по городу всего 3 – 5 литров, в отличие от бензинового типа, где расход 7 – 12 литров. У дизеля намного больше крутящий момент, сам двигатель зачастую компактнее и легче, а так же в последнее время и экологичнее. Все эти положительные моменты, достигаются благодаря большему значению степени сжатия, есть прямая зависимость КПД и сжатия, смотрим небольшую табличку.

Таблица зависимости

Однако не смотря на все плюсы у него также много и минусов.

Как становится понятно, КПД двигателя внутреннего сгорания далек от идеала, поэтому будущее однозначно за электрическими вариантами – осталось только найти эффективные аккумуляторы, которые не боятся мороза и долго держат заряд.

На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

avto-blogger.ru

определение и расшифровка, полезная работа, формула КПД и применение в физике

Физика — это наука, которая изучает процессы, происходящие в природе. Наука эта очень интересная и любопытная, ведь каждому из нас хочется удовлетворить себя ментально, получив знания и понимание того, как и что в нашем мире устроено. Физика, законы которой выводились не одно столетие и не одним десятком ученных, помогает нам с этой задачей, и мы должны только радоваться и поглощать предоставленные знания.

Но в то же время физика — наука далеко непростая, как, собственно, и сама природа, но разобраться в ней было бы очень интересно. Сегодня мы будем говорить о коэффициенте полезного действия. Мы узнаем, что такое КПД и зачем он нужен. Рассмотрим все наглядно и интересно.

Определение и расшифровка КПД

Расшифровка аббревиатуры — коэффициент полезного действия. Однако и такое толкование с первого раза может оказаться не особо понятным. Этим коэффициентом характеризуется эффективность системы или какого-либо отдельного тела, а чаще — механизма. Эффективность характеризуется отдачей или преобразованием энергии.

Этот коэффициент применим практически ко всему, что нас окружает, и даже к нам самим, причём в большей степени. Ведь совершаем мы полезную работу все время, только вот как часто и насколько это важно, уже другой вопрос, с ним и используется термин «КПД».

Важно учесть, что этот коэффициент — величина неограниченная, она, как правило, представляет собой либо математические значения, к примеру, 0 и 1, либо же, как это чаще бывает — в процентах.

В физике этот коэффициент обозначается буквой Ƞ, или, как её привыкли называть, Эта.

Полезная работа

При использовании каких-либо механизмов или устройств мы обязательно совершаем работу. Она, как правило, всегда больше той, что необходима нам для выполнения поставленной задачи. Исходя из этих фактов различается два типа работы: это затраченная, которая обозначается большой буквой, А с маленькой з (Аз), и полезная — А с буквой п (Ап). Для примера, возьмем такой случай: у нас есть задача поднять булыжник определенной массой на определенную высоту. В этом случае работа характеризует только преодоление силы тяжести, которая, в свою очередь, действует на груз.

В случае когда для подъема применяется какое-либо устройство, кроме силы тяжести булыжника, важно учесть еще и силу тяжести частей этого устройства. И кроме всего этого, важно помнить, что, выигрывая в силе, мы всегда будем проигрывать в пути. Все эти факты приводят к одному выводу, что затрачиваемая работа в любом варианте окажется больше полезной, Аз > Ап, вопрос как раз заключается в том, насколько её больше, ведь можно максимально сократить эту разницу и тем самым увеличить КПД, наш или нашего устройства.

Полезная работа — это часть затрачиваемой, которую мы совершаем, используя механизм. А КПД — это как раз та физическая величина, которая показывает, какую часть составляет полезная работа от всей затраченной.

Итог:

Затрачиваемая работа Aз всегда больше полезной Ап.
Чем больше отношение полезной к затрачиваемой, тем выше коэффициент, и наоборот.
Ап находится произведением массы на ускорение свободного падения и на высоту подъема.

Физическая формула КПД

Существует определенная формула для нахождения КПД. Она звучит следующим образом: чтобы найти КПД в физике, нужно количество энергии разделить на проделанную системой работу. То есть КПД — это отношение затраченной энергии к выполненной работе. Отсюда можно сделать простой вывод, что тем лучше и эффективнее система или тело, чем меньше энергии затрачивается на выполнение работы.

Сама формула выглядит кратко и очень просто Ƞ будет равняться A/Q. То есть Ƞ = A/Q. В этой краткой формулы и фиксируют нужные нам элементы для вычисления. То есть A в этом случае является использованной энергией, которая потребляется системой во время работы, а большая буква Q, в свою очередь, будет являться затраченной A, или опять же затраченной энергией.

В идеале КПД равен единице. Но, как это обычно бывает, он её меньше. Так происходит по причине физики и по причине, конечно же, закона о сохранении энергии.

Все дело в том, что закон сохранения энергии предполагает, что не может быть получено больше А, чем получено энергии. И даже единице этот коэффициент будет равняться крайне редко, поскольку энергия тратится всегда. И работа сопровождается потерями: к примеру, у двигателя потеря заключается в его обильном нагреве.

Итак, формула КПД:

Ƞ=А/Q, где

A — полезная работа, которую выполняет система.
Q — энергия, которую потребляет система.

Применение в разных сферах физики

Примечательно, что КПД не существует как понятие нейтральное, для каждого процесса есть свой КПД, это не сила трения, он не может существовать сам по себе.

Рассмотрим несколько из примеров процессов с наличием КПД.

К примеру, возьмем электрический двигатель. Задача электрического двигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. В этом случае коэффициентом будет являться эффективность двигателя в отношении преобразования электроэнергии в энергию механическую. Для этого случая также существует формула, и выглядит она следующим образом: Ƞ=P2/P1. Здесь P1 — это мощность в общем варианте, а P2 — полезная мощность, которую вырабатывает сам двигатель.

Нетрудно догадаться что структура формулы коэффициента всегда сохраняется, меняются в ней лишь данные, которые нужно подставить. Они зависят от конкретного случая, если это двигатель, как в случае выше, то необходимо оперировать затрачиваемой мощностью, если работа, то исходная формула будет другая.

Теперь мы знаем определение КПД и имеем представление об этом физическом понятии, а также об отдельных его элементах и нюансах. Физика — это одна из самых масштабных наук, но её можно разобрать на маленькие кусочки, чтобы понять. Сегодня мы исследовали один из этих кусочков.

Видео

Это видео поможет вам понять, что такое КПД.

liveposts.ru

Каталог товаров