HATÁSFOK-SÚRLÓDÁS-ÁTTÉTEL

A gép energetikai modellje Pbe GÉP Pki A súrlódási hő időegységre eső hányada

A hatásfok (általában) A súrlódási veszteség fedezéséhez szükséges teljesítmény A hatásfok mindig kisebb mint 100%, mivel a súrlódás soha sem zérus!

A „hasznos munkát” végző gép energetikai modellje Pbe GÉP A hasznos teljesítménynek megfelelő hőteljesítmény A súrlódási hő időegységre eső hányada

A hatásfok („hasznos munkát” végző gép esetében)

Sorba kapcsolt rendszer eredő hatásfoka Po P1 P2 P3 GÉP 1. GÉP 2. GÉP 3. Pv1 Pv2 Pv3 a részhatásfokok szorzata

Az energiafolyam ábra P3 P2 P1 Po Pv2 Pv3 Pv1 Hasznos teljesítmény Összes teljesítmény Pv2 Pv3 Pv1 Az egyes sávok szélessége arányos az adott teljesítménnyel.

A mechanikai súrlódás oka Az érintkező felületek egyenetlensége

A súrlódás csökkentése kenőanyag (olaj, zsír) Kenőanyag alkalmazásával a mechanikai súrlódást a sokkal kisebb értékű folyadéksúrlódással váltjuk fel

Mindig egy anyagpárra érvényes! A súrlódási tényező Nyugalmi (µo) v=0 esetén! Mozgásbeli (µs) Mindig egy anyagpárra érvényes! µo> µs

A nyugalmi súrlódási tényező meghatározása (egy lehetséges módszer) Változtatható hajlásszögű lejtő, a kérdéses egyik anyagból készült felülettel. Ráhelyezett hasáb formájú test a másik anyagból készült felülettel. A lejtés fokozatos növelése, addig az értékig, amikor a test éppen megindul. Ekkor éppen Fs=µo· G ·cos=G ·sin=Gt, azaz µo=tg .

A lejtővel párhuzamos komponens Súrlódási erő A lejtőre merőleges komponens Súlyerő

A mozgásbeli súrlódási tényező meghatározása (egy lehetséges módszer) Adott hajlásszögű lejtő a kérdéses egyik anyagból készült felülettel és hozzá törésmentesen csatlakozó, azonos anyagú vízszintes pályaszakasszal. Ráhelyezett hasáb formájú test a másik anyagból készült felülettel. Mérni kell a test súlypontjának helyzetét a vízszintes szakasz felett az indulás pillanatában, valamint a lejtőn és a vízszintes szakaszon megtett út hosszát.

Teljesítményátvitel súrlódással (dörzshajtások) 2 Fk=Fs=·FN 1 (1) FN FN (2)

Teljesítményátvitel súrlódással (dörzshajtások) Fk=Fs=·FN (1) (2) u1=u2 ideális esetben u2<u1 valóságos esetben

Teljesítményátvitel súrlódással (dörzshajtások) Fk=Fs=·FN (1) (2) valóságos esetben

Teljesítményátvitel súrlódással (dörzshajtások) Fk=Fs=·FN (1) (2)

Teljesítményátvitel súrlódással (szíj- és kötélhajtások) 2 FN T1 FN 1 To Feszes ág Laza ág Hajtott kerék Hajtó kerék

Teljesítményátvitel súrlódással (szíj- és kötélhajtások) 1 T1 FN FN 1 Feszes ág To Laza ág

Dörzshajtások Előnyök Hátrányok Egyszerű Olcsó Kevés karbantartás Kis zaj Nincs túlterhelés Nem sebességtartó Korlátozott teljesítmény Általában kis áttétel Nagy hajlító igénybe-vétel a tengelyen

Kényszerhajtások Fogaskerék Lánc Csiga-csigakerék

Kényszerhajtásoknál A kerületi sebesség a kényszerkapcsolat miatt azonos. Az áttétel a geometriai méretekkel egyértelműen adott. A fogazott elemek egymáson csúszással gördülnek le, a csúszás közben keletkező súrlódási hő a veszteség.

Kényszerhajtások Előnyök Hátrányok Sebességtartó Nagy teljesítmény Nagy áttétel Változtatható áttétel Kis hajlító igénybevétel a tengelyen Költséges Bonyolult a gyártás Karbantartásigényes Zaj és rezgés

Csigasor (kinematikai törvények, súrlódás nélkül) F=G/4 ill. G/n vG=vF/4 ill. vF/n a csigasor áttétele i=n F PF=F·vF=G·vG=PG G

Csigasor (kinematikai törvények, súrlódással) F>G/4 ill. G/n vG=vF/4 ill. vF/n a csigasor áttétele i=n F PF=F·vF>G·vG=PG Oka: a csigakerekek csapsúrlódása és a kötél merevsége G

Csigasor (kinematikai törvények, súrlódással) F·2 F·3 vG=vF/4 ill. vF/n a csigasor áttétele i=n  = feszültségi viszony (<1) F· F F·4 G=F··(1++2+3) G

Csigasor (hatásfoka) Ez a tényező elmarad, ha az állócsigák száma egyel kevesebb, mint a mozgó csigáké! ‘n’ a kötélágak száma.

Meddig érdemes növelni a csigasorban lévő csigák számát? Végtelen sok mozgócsiga esetén az F erő egy határértékhez tart! Például =0,9 esetén ez 0,11!

Meddig érdemes növelni a csigasorban lévő csigák számát? Végtelen sok mozgócsiga esetén a vF sebesség a végtelenhez, a teheremelés sebessége pedig zérushoz tart!

Meddig érdemes növelni a csigasorban lévő csigák számát? Végtelen sok mozgócsiga esetén a hatásfok egyre romlik, zérushoz tart! Például =0,9 és n=6 (három mozgócsiga) esetén ez 0,7, n=10 (öt mozgócsiga) esetén 0,59!

EGYENLETES SEBESSÉGŰ MUNKAVÉGZÉS

Az emberi munkavégzés korlátai Feltétel: ne legyen megerőltető a munkavégzés! Korlátozott erőkifejtés (tartós üzemben kb. 100N) Mindkét „irányban” korlátozott sebesség (járás esetén, tartós üzemben kb. 1 m/sec) Korlátozott teljesítmény (a fentiekből kb. 100 W) A testfelépítéssel és a testalkattal összefüggő korlátok. Pszichológiai korlátok.

Tehervontatás (vízszintes pályán) Fv Fs G

a „hajtóerő” legyen egyenlő az ellenállással! Egyenletes sebességű haladás feltétele Általánosságban: a „hajtóerő” legyen egyenlő az ellenállással!

A súrlódási erő vízszintes pályánál! A felületeket összeszorító erő és a két felület érintkezésére jellemző tényező szorzata vízszintes pályánál!

Ható erők ferde pályánál (lefelé vontatás) Fs Fv Gn  G Gt Gn=G·cos Gt=G ·sin

Egyenletes sebességű haladás feltétele (lejtős pályán lefelé) Ha Gt>Fs akkor a vonóerő negatív, azaz nincs szükség rá, helyette fékező erő kell!

Mindig ellentétes a haladás vagy a szándékolt haladás irányával! A súrlódási erő iránya Mindig ellentétes a haladás vagy a szándékolt haladás irányával!

A gördülési ellenállás Fg r FN G f

A kerék átmérőjének hatása a gördülési ellenállásra R>>r fRfr fr fR

Kalorikus gépek (hőerőgépek) üzemének jellemzése Fajlagos fogyasztás Fajlagos hőfogyasztás

Fajlagos fogyasztás A kalorikus gép által elfogyasztott üzemanyag tömege a szolgáltatott (hasznos) teljesítményre vonatkoztatva.

Fajlagos hőfogyasztás Az egységnyi hasznos munkához szükséges hőmennyiség (bevezetett energia). ‘H’ az ún. alsó fűtőérték, az egységnyi tömegű üzemanyag elégetése során keletkező hőmennyiség A fajlagos hőfogyasztás mértékegység nélküli szám és egyenlő a kalorikus gép hatásfokának reciprokával!

Ellenőrző kérdések (1) Hogyan értelmezhető a gép energetikai modellje? Mi a hatásfok? Hogyan igazolható, hogy 100% hatásfokú gép nem létezhet? Milyen különlegessége van a hasznos munkát végző gép energetikai modelljének? Hogyan lehet meghatározni az energetikailag sorbakapcsolt gépek eredő hatásfokát? Igazolja! Mi az energiafolyam ábra? Mi a mechanikai súrlódás oka? Mi a különbség a tapadási és a csúszási súrlódási tényező között?

Ellenőrző kérdések (2) Hogyan és miért csökken a súrlódás kenőanyag alkalmazása esetén? Hogyan határozható meg a tapadási súrlódási tényező kísérleti úton? Hogyan határozható meg a csúszási súrlódási tényező kísérleti úton? Hogyan valósul meg a teljesítményátvitel dörzshajtás alkalmazása esetén? Mi az áttétel? Mit értünk egy dörzshajtás esetén szlip alatt? Mi a veszteség forrása a súrlódó hajtásoknál? Miért?

Ellenőrző kérdések (3) Igazolja, hogy a súrlódó hajtás hatásfoka és a szlip közötti összefüggést? Van-e hatással a szlip a súrlódó hajtás áttételére? Miért? Mit kell érteni egy szíj- vagy kötélhajtás esetén laza és feszes ág alatt? Milyen előnyös tulajdonságai vannak a dörzshajtásoknak? Milyen kedvezőtlen tulajdonságai vannak a dörzshajtásoknak? Mik a jellemzői a kényszerkapcsolaton alapuló hajtásoknak? Mi a veszteség forrása a kényszerkapcsolaton alapuló hajtások esetén?

Ellenőrző kérdések (4) Milyen előnyös tulajdonságai vannak a kényszerhajtásoknak? Milyen kedvezőtlen tulajdonságai vannak a kényszerhajtásoknak? Mit értünk egy csigasor áttételén? Milyen kinematikai törvényei vannak az egyszerű csigasornak? Mi a veszteség forrása egy csigasor esetében? Hogyan értelmezhető a csigasor hatásfoka és hogyan határozható meg? Mi az oka annak, hogy a gyakorlatban 2-3 mozgócsigánál többet csak ritkán alkalmaznak egy csigasorban?

Ellenőrző kérdések (5) Milyen korlátokra kell tekintettel lenni, ha emberi munkavégzésről van szó? Mi határozza meg a súrlódási erő irányát? Mi az egyenletes sebességű munkavégzés általános feltétele? Vázlat alapján írja fel a lejtőn felfelé egyenletes sebességgel vontatott test erőjátékát! Vázlat alapján írja fel a lejtőn lefelé egyenletes sebességgel vontatott test erőjátékát? Mit értünk százalékban vagy ezrelékben megadott lejtés alatt? Milyen összefüggésben van ez a lejtő vízszintessel bezárt szögével? Vázlat alapján magyarázza el a gördülési ellenállás keletkezését?

Ellenőrző kérdések (6) Igaz-e és hogyan igazolható, hogy a gördülési ellenállás a kerék méreteinek növelésével csökken? Mi a fajlagos fogyasztás? Mi a fajlagos hőfogyasztás? Mi a fűtőérték? Mi a különbség az alsó és a felső fűtőérték? Igazolja, hogy a fajlagos hőfogyasztás a hatásfok reciproka!