Что такое коэффициент полезного действия привода
Главная
Случайная страница
Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать неотразимый комплимент
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Чтобы найти значения мощности P1 и P2 необходимо установить значение коэффициентов полезного действия каждой ступени η1, η2и общий кпд привода ηобщ. Для этого, исходя из схемы заданного привода на рисунке 1, составляются уравнения для определения кпд первой и второй ступени. В уравнения вписываются значения кпд элементов, входящих в кинематическую цепочку передачи мощности. В нашем примере на первой ступени от вала электродвигателя до быстроходного (входного) вала редуктора имеется только клиноременная передача. Поэтому значение кпд первой ступени определяется по формуле:
. (13)
где – коэффициент полезного действия клиноременной передачи.
Для второй ступени от быстроходного конца вала редуктора до рабочего органа машины располагаются две пары подшипников на валах , зубчатая передача и соединительная муфта . При последовательном расположении элементов привода вычисляется по формуле:
. (14)
Общий кпд привода равен:
. (15)
Справочные значения кпд и передаточных отношений для различных передач и механизмов приведены в таблице 2.
Таблица 2 Средние значения кпд η и передаточных отношений u механических передач
| Тип передачи | η | u | ||
| закрытая | открытая | |||
| Зубчатая | цилиндрическая | 0,96…0,98 | 0,92…0,94 | 3,15…6,3 |
| коническая | 0,95…0,97 | 0,91…0,93 | 1,5…3,15 | |
| Червячная | с однозаходным червяком | 0,70…0,80 | 0,60…0,70 | 30…60 |
| с двухзаходным червяком | 0,75…0,85 | 15…30 | ||
| с четырехзаходным червяком | 0,80…0,90 | 8…15 | ||
| Цепная | 0,95…0,97 | 0,90…0,93 | 1,5…3(4) | |
| Плоскоременная | 0,95…0,97 | 1,5…3 | ||
| Клиноременная | 0,94…0,96 | 1,5…3(4) | ||
| Плоскоременная с натяжным роликом | 0,93…0,95 | 2…4 | ||
| Кпд одной пары подшипников качения обычно принимается равным =0,99. Кпд муфт зависит от конструкции муфт. При выполнении энергетического расчета =0,98. При выборе типа муфты и разработке конструкции муфты кпд может быть уточнен. |
Используя значения кпд из таблицы 2 находим значения η1, η2 и ηобщ и заполняем соответствующие ячейки матрицы 1. По значению η2 находим мощность на второй ступени:
. (16)
Потребную мощность на валу электродвигателя находим по формуле:
(17)
или . (18)
Найденные значения P1, P2 вносим в матрицу 1.
В заданиях по конструированию приводов к домкратам мощность P3 , подводимая к домкрату на выходном валу привода, необходимая для подъема груза, определяется по формуле:
(кВт), (18)
где G– вес поднимаемого груза, кН;
где V– скорость поднимаемого груза, м/с;
где η– коэффициент полезного действия домкрата.
Для реечного домкрата η задается в задании, а для винтового определяется следующим образом:
. (20)
где ηкп–кпд конической передачи домкрата вместе с подшипниками, может быть принят равным 0,95;
ηр – кпд передачи винт-гайка, определяемый по зависимости:
; (21)
и , (22)
где ψ, t, d2 , α –соответственно угол подъема винтовой линии, шаг, средний диаметр и угол профиля резьбы, определяемый из стандарта;
f – коэффициент трения в резьбе (может быть принят равным 0,15).
Частота вращения выходного вала редуктора при передаточном числе конической передачи uк.п.=1 равна:
. (23)
Вычислением кпд каждой ступени и привода в целом, а также параметра потребной мощности и электродвигателя завершается этап силового расчета.
Date: 2016-02-19; view: 610; Нарушение авторских прав
Источник
КПД насосов позволяет повысить энергоэффективность производства и сэкономить деньги. В статье рассмотрено из чего складывается КПД насосов, что на него влияет и как его посчитать. Приводится информация по центробежным (в т.ч. с магнитной муфтой), винтовым, импеллерным и мембранным пневматическим насосам.
Коэффициент полезного действия это характеристика эффективности системы (устройства или машины) в отношении преобразования или передачи энергии, которая показывает совершенство его конструкции и экономичность эксплуатации. Так как насосы перекачивают жидкость посредством преобразования одного вида энергии в другой вид энергии, то они идеально подходят под данное правило, а значит, обладают собственным коэффициентом полезного действия.
Формула
Коэффициент полезного действия не имеет системы измерений и обозначается обычно в процентах. Общий КПД жидкостного насоса определяется произведением КПД его привода (электродвигатель, пневмодвигатель, гидродвигатель) и КПД насосной части. Ƞ = ƞпр * ƞнч
КПД привода насоса это не что иное, как отношение мощности, которую мы получаем на выходном валу двигателя к потребляемой двигателем мощности. Нужно сразу уточнить, что данное отношение не может быть больше единицы, так как потребляемая двигателем мощность всегда больше мощности на выходе. Это обуславливается тем, что в процессе преобразования энергии всегда присутствуют тепловые и механические потери. Ƞпр = P2 / P1
Расчет КПД
Потребляемая мощность зависит от вида и характеристик собственного источника. Если насос имеет электрический привод – электродвигатель, то потребляемая мощность электрическая, если пневмодвигатель, значит потребляемая мощность это мощность нагнетаемого воздуха. Электрическая потребляемая мощность это произведение напряжения на силу тока.
Мощность на выходном валу двигателя, это мощность механическая, полученная вследствие преобразования подведенного электрического или пневматического вида энергии. Данную мощность нужно рассматривать как отношение работы к единице времени.
Так как насосная часть состоит из деталей, узлов и механизмов, а во время её работы происходят различные процессы и присутствуют разные физические явления, то её коэффициент полезного действия необходимо рассматривать как произведение трёх составляющих: механический КПД, гидравлический КПД и объёмный КПД. Ƞнч = ƞм * ƞг * ƞо
Механический КПД
Механический КПД во многом зависит от качества изготовления насоса, от его конструктивных особенностей. Механические потери связанные с работой трущихся частей (в подшипниках, в механическом торцевом уплотнении, в сальниковом уплотнении, в проточной части) снижают данный КПД.
Гидравлический КПД
Гидравлический КПД определяется течением жидкости внутри проточной части насоса, а если точнее гидравлическими потерями, которые возникают во время работы насоса. Например, если шероховатость поверхности стенок насоса увеличена, то жидкости станет сложнее преодолеть сопротивление трения, а значит, скорость течения жидкости будет ниже. Многое зависит и от вида течения жидкости. Возникающий в проточной части насоса турбулентный (вихревой) поток жидкости увеличивает гидравлические потери.
Отношение количества жидкости поступившей в насос через всасывающий патрубок, к количеству жидкости вышедшей из него через напорный патрубок является объёмным КПД насосной части. Объёмный КПД ещё называют КПД подачи, так как его можно рассмотреть как отношение производительностей, действительной к теоретической.
Чтобы потребитель имел возможность определить КПД насоса в конкретной рабочей точке, многие производители насосного оборудования прилагают к диаграммам рабочих характеристик насоса диаграммы с графиками характеристик КПД.
График эффективности насоса на примере Argal TMR 10.15
КПД промышленных насосов
В данной статье косвенно рассмотрим коэффициент полезного действия насосов различных видов: центробежных, винтовых, импеллерных, мембаранно-пневматических.
Центробежный насос
КПД самых распространенных центробежных насосов во многом зависит от режима их работы и конструктивных особенностей. Максимальным КПД обладают центробежные насосы с приводом большой мощности и высокими рабочими характеристиками. Их эффективность может достигать 92-95 %. Значение мощности двигателя таких центробежных насосов обычно начинается от 10кВт, а насосная часть имеет высокое качество изготовления.
Насос с магнитной муфтой
Насосы с магнитной муфтой имеют схожий КПД. Для данного типа насоса очень важно, чтобы герметичная задняя крышка насоса, располагающаяся между ведущим и ведомым магнитом, была изготовлено из токонепроводящих материалов. Иначе, будут возникать вихревые токи, которые вызывают потерю мощности и снижают общий КПД насоса.
Винтовой насос
Винтовые насосы имеют высокие механические потери. Они в первую очереди связаны с трениями, которые возникают в подшипниковом узле, а также между ротором и статором, но благодаря высоким рабочим характеристикам (расход, напор) данный тип насосов может иметь КПД колеблющийся от 40 до 80 %.
Импеллерный насос
Импеллерные насосы бережно перекачивают жидкость, создавая равномерный ламинарный поток и высокое давление на выходе, но высокие механические потери обусловленные трением гибких лопастей импеллера о внутреннюю поверхность корпуса не позволяет данному типу насосов быть лидером по эффективности.
Мембранно-пневматический насос
Мембранно-пневматические насосы не имеют двигателя и работают от поданного на него сжатого воздуха. Так как требуется дополнительное превращение электрической энергии в энергию сжатого воздуха, то КПД мембранно-пневматического насоса во многом зависит от КПД воздушного компрессора. Обычно КПД поршневых компрессоров составляет 80-92%, лопастных 90-96%. Кроме этого, в самом насосе, в той или иной мере, присутствуют все виды потерь. Гидравлические потери возникают, когда жидкость через небольшое всасывающее отверстие поступает в рабочую камеру насоса и выходит через отверстие подачи под определенным углом. Здесь поток жидкости сталкивается с внезапным расширением сечения при последующем резком повороте. Механические потери связаны с тем, что основная втулка насоса является парой трения скольжения. Кроме этого имеет место трение жидкости с деталями насоса: клапана, коллектора, мембрана, стенки боковой крышки. Объемные потери определяются отношением количества жидкости поступившего в насос и количеством жидкости вышедшего из него за два такта (всасывание – нагнетание).
Вывод
Подводя итог данной статьи можно сказать, что эффективность перекачивающих насосов во многом зависит от мощности двигателя насоса, а также от качества изготовления деталей и узлов самого насоса. Среди рассмотренных типов насосов наибольшим КПД обладают высокопроизводительные и высоконапорные центробежные насосы. Наименьшая эффективность у мембранно-пневматических насосов.
Источник
КПД электропривода как электромеханической системы определяется КПД элементов силового канала, а именно произведением КПД преобразователя г|и, электродвигателя г|д и механической передо Пм.п
В общем случае, когда ЭП работает в некотором цикле с различными скоростями или нагрузками на валу как в установившемся, так и переходном режимах, КПД двигателя определяется как
где Апол, Апотр — полезная механическая и потребленная электрическая энергии двигателя, АА — потери энергии, Р . — полезная механическая мощность на /’-м участке цикла; ДР. — потери мощности на /-м участке цикла; п — число участков работы ЭП. Рассчитанный по (9.30) КПД называют цикловым или средневзвешенным. Если ЭП работает в установившемся режиме, то формула (9.30) упрощается и принимает вид
Закономерность изменения номинального К11Д двигателей в зависимости от их номинальной мощности Р иллюстрирует рис. 9.3, я. С ростом уровня номинальной мощности номинальный КПД растет, что объясняется уменьшением потерь мощности относительно полезной мощности двигателя.
КПД работающего двигателя зависит от развиваемой им полезной механической мощности на валу. При малых нагрузках КПД двигателя небольшой (рис. 9.3, б), по мере увеличения нагрузки он растет. Отметим, что своего максимального значения r|max КПД большинства двигателей достигает при нагрузке меньше номинальной.
Существует условие, при котором двигатель будет работать с максимальным КПД при данном коэффициенте нагрузки двигателя кн = Р / Рном, где Рс — механическая мощность нагрузки. КПД двигателя г| можно записать следующим образом:
Найдем условие работы двигателя с максимальным КПД при данном коэффициенте нагрузки, взяв производную dp/dкн и приравняв ее нулю. Максимальное значение КПД будет иметь место при оптимальной нагрузке, определяемой следующим соотношением постоянных К и номинальных переменных потерь мощности
Рис. 9.3. Зависимости номинального КПД двигателя от номинальной мощности и скорости вращения (а) и КПД двигателя от коэффициента
нагрузки (б)
Из формулы (9.33) следует, что при К > V максимальный КПД может быть получен при нагрузке двигателя, превышающей номинальную, что неприемлемо. Максимальный КПД к опт при К имеет следующие значения:
Анализируя работу электропривода с конкретным двигателем, можно с помощью соотношения (9.33) определить нагрузку двигателя, при которой он будет работать с наименьшими потерями мощности, т.е. при данной нагрузке с максимальным КПД.
Анализ работы действующих электроприводов показывает, что большинство двигателей имеют завышенную номинальную мощность по сравнению с той, которая требуется от электропривода для реализации заданного технологического процесса. В европейских странах коэффициент нагрузки (коэффициент использования) двигателей кн составляет величину порядка 0,6, а в нашей стране наиболее вероятное значение этого коэффициента лежит в пределах ОД- ОД.
Другая типичная ситуация характеризуется тем, что электроприводы ряда рабочих машин и производственных механизмов часть своего цикла работают с малыми механическими нагрузками или на холостом ходу. К ним относятся, например, электроприводы обрабатывающих станков, кузнечно-прессового оборудования, подъемно-транспортных механизмов.
Исходя из этого можно назвать следующие способы повышения КПД двигателей при их эксплуатации.
- 1. Замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности. Такая замена целесообразна в тех случаях, когда это приведет к снижению потерь энергии в электроприводе и системе электроснабжения, что позволит окупить капитальные затраты при такой модернизации за приемлемый срок. Расчеты показывают, что при коэффициенте нагрузки к 0,4 в большинстве случаев замена малозагруженных двигателей оказывается экономически целесообразной, при кн > 0,7 — нецелесообразной, а при соотношении 0,4 кн 0,7 требуется выполнение технико-экономических расчетов.
- 2. Ограничение времени работы двигателей при их холостом ходе. Отключение двигателей при их холостом ходе оправданно в том случае, когда потери энергии при новом пуске двигателя оказываются меньше, чем за время работы на холостом ходу. По имеющимся в литературных источниках рекомендациям отключение двигателя целесообразно проводить при времени холостого хода в пределах 10 с и более.
Задача 9.9*. Для условий задачи 9.2* рассчитать КПД двигателя 2ПН132 при его работе в заданном цикле.
Поскольку двигатель работает с переменной нагрузкой на валу, КПД должен рассчитываться по формуле (9.30).
1. Определим по (9.7) полные потери мощности в номинальном режиме
и постоянные потери мощности
2. Определим скорости двигателя, соответствующие моментам нагрузки на отдельных участках цикла, используя для этого формулу (4.5). Для этого предварительно определим:
номинальный момент двигателя
произведение &Фном
скорость холостого хода
Тогда скорости двигателя на участках цикла составят:
3. Учитывая, что Р___= = Л/, со,, и АР= К+ V, находим
Задача 9.10. Для данных задачи 9.1* рассчитать КПД двигателя 4АН160S4 при его работе в заданной точке.
Источник
КАТЕГОРИИ:
Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)
Расчет общего коэффициента полезного действия (КПД) привода и требуемой мощности электродвигателя
Исходные данные для курсовой работы
Цель курсовой работы
Цель курсовой работы:
— обучить студентов методам проектирования; закрепить, расширить и углубить теоретические знания;
— развить у студентов навыки по проведению инженерных расчетов по критериям работоспособности конструкции, технико-экономическому обеспечению конструкторских решений, оформлению текстовой и графической частей курсовой работы.
В задании на курсовую работу в качестве исходных данных (приложение А) выступают мощность Р4, кВт, и частота вращения n4, мин –1, на приводном валу рабочей машины, а также коэффициент перегрузки Кп (таблица А.1). Срок службы привода длительный, нагрузка постоянная, работа двухсменная.
В качестве примера рассмотрим схему привода, изображенную на рисунке А.1,б (приложение А), со следующими исходными данными:
- частота вращения на приводном валу рабочей машины n4 = 90 мин –1;
- мощность на приводном валу рабочей машины Р4 = 4,5 кВт;
- коэффициент перегрузки Кп = 1,8;
- нагрузка постоянная;
- работа в две смены;
- срок службы – длительный.
Типовой пример по кинематической схеме, изображенной на рисунке А.1,а (приложение А), рассмотрен в методических указаниях [2].
Общий коэффициент полезного действия привода hобщ равен отношению полезной мощности Рвых = Р4, расходуемой на выполнение заданных технологических операций, к затраченной мощности Рдв.тр электродвигателя, т.е.
. (1)
КПД – безразмерная величина или может измеряться в процентах. Он меньше единицы (или 100%) за счет потерь на преодоление сил трения при прохождении силового потока от электродвигателя к приводному валу рабочей машины. Чем выше КПД, тем совершеннее машина.
В механических приводах потери мощности имеют место в передачах, подшипниках и муфтах, ориентировочные КПД которых приведены в таблице 1. Общий КПД привода (при последовательной схеме) равен произведению КПД его элементов, имеющихся в кинематической схеме
hобщ = h1 × h2 × h3 ×… × hn . (2)
После расчета общего ориентировочного КПД привода по зависимости (2) определяют из формулы (1) требуемую мощность электродвигателя
, (3)
по которой он подбирается из каталога по ГОСТ 19523 – 81.
Таблица 1 – Значения КПД элементов механического привода [4]
| Элемент привода | h |
| Закрытая зубчатая цилиндрическая передача Цепная передача Ременная передача Муфта соединительная Подшипники качения (одна пара) | 0,96…0,98 0,93…0,96 0,94…0,97 0,98…1,00 0,99…0,995 |
Определим общий КПД рассматриваемого механического привода
hобщ = hм × hзп × hцп × hпп3 , (4) где hм – КПД муфты, принимаем hм = 1 (таблица 1);
hзп – КПД зубчатой цилиндрической передачи, hзп = 0,97 (таблица 1);
hцп – КПД цепной передачи, hцп = 0,95;
hпп – КПД пары подшипников, hпп = 0,99.
hобщ = 1 × 0,97 × 0,95 × 0,993= 0,894.
Требуемая мощность электродвигателя по формуле (3) равна
Рдв. тр. = 4,5 / 0,894 = 5,03 кВт.
Дата добавления: 2017-01-13; Просмотров: 1556; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Рекомендуемые страницы:
Источник