Механические характеристики рабочих машин

Механической характеристикой рабочей машины называется зависимость приведенной к валу двигателя угловой скорости от момента сопротивления w=f(М_с).

При поступательном движении соответственно – линейная скорость в функции усилия V=f(F_c).

М_с - статический момент, складывается из момента на трение (пропорциональна весу вращающихся частей и диаметру опоры), момента от трения на рассекание воздуха (возрастающая функция от частоты вращения), собственно полезный М_с (от типа рода нагрузки).

По характеру действия моменты нагрузки М_с делятся на активные и реактивные:

· Активные – имеют постоянное, не зависящие от скорости, направление своего действия и создаются так называемыми потенциальными силами – силами притяжения Земли, силами упругой деформации и др.

· Реактивные – создаются в основном силами трения, они всегда противодействуют движению и поэтому изменяют свой знак с изменением направления скорости движения.

Различные производственные механизмы обладают различными механическими характеристиками которые можно описать выражением

М_с=М₀+(М_с.н –М₀)()^x, (1)

где М_с - момент сопротивления производственного механизма (рабочей

машины) при скорости w (текущей скорости);

М_с.н - номинальный момент сопротивления при w_н;

М₀ - начальный момент сопротивления при w=0;

w - текущая угловая скорость;

х - показатель степени, характеризующий изменение момента

сопротивления при изменении скорости.

Приведенная, формула позволяет классифицировать механические характеристики производственных механизмов, ориентировочно, на следующие основные категории (рис.1)

1- не зависящая от скорости характеристика, х=0

(подъемные краны, лебедки, механизмы подачи металлорежущих станков, поршневые насосы при неизменной высоте подачи, конвейеры, транспортеры с постоянной нагрузкой). Сюда же могут быть отнесены все механизмы, у которых основным моментом сопротивления является момент трения, т.к. обычно в пределах рабочих скоростей момент трения изменяется мало;

2- линейно возрастающая, х=1

(генераторы постоянного тока с независимым возбуждением работающий на постоянную внешнюю нагрузку, зерноочистительные машины);

3- нелинейно-возрастающая, х=2 – называют вентиляторной характеристикой (вентиляторы, центрифуги, сепараторы, центробежные насосы);

4- нелинейно-спадающая, х= -1 (токарные, расточные, фрезерные и другие металлорежущие станки, зерновые нории).

Эти характеристики не исчерпывают всех практических возможных случаев, но дают представление о типичных производственных механизмах.

Целесообразно установить зависимость мощности от скорости

для каждой группы механизмов.

Если пренебречь М₀ в выражении (1), уравнение примет вид

М_C= М_C.Н ^. ( )^Х ; (2)

умножим правую и левую части на w, получим

Р_С =М_С ^. w = М_С.Н ^. ( )^{X .} w = М_С.Н ^. , (3)

где Р_С – мощность потребляемая механизмом при скорости w.

При х=0 Р_С1 =М_С.Н ^. w= К₁ w; х=1 Р_С2 = w²= К₂ w²;

х=2 Р_С3 = w³= К₃ w³; х= -1 Р_С4 =М_С.Н ^. w_н= const.

Таким образом, для механизмов первой группы мощность пропорционально скорости, для механизмов второй – квадрату скорости, третьей – кубу скорости, четвертой – не зависит от скорости.