Способы определения числа машин в агрегате: Составление машинно-тракторных агрегатов |

Содержание

Составление машинно-тракторных агрегатов

Составление машинно-тракторных агрегатов

При комплектовании агрегата следует учитывать необходимость получения высокого качества данной технологической операции и наиболее полное использование тяговых и скоростных возможностей трактора. Трактор в агрегате должен работать с нагрузкой, близкой к номинальной. Правильный подбор необходимого количества машин и выбор оптимальной скорости движения позволяют при хорошем качестве получить наибольшую производительность.

Скорость движения агрегата устанавливают по агротехническим требованиям, обусловленным зональными особенностями и конкретными условиями работы агрегата на загонке. Можно рекомендовать следующие скоростные диапазоны на основных технологических операциях, в пределах которых может быть достигнуто сохранение установленных показателей по качеству.

Широта скоростных диапазонов для ряда операций требует тщательного подбора рабочих скоростей в каждом конкретном случае.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

При известном диапазоне рекомендуемой скорости движения агрегат комплектуют с учетом основных эксплуатационных свойств трактора и сельскохозяйственных машин.

Если состав агрегата определяется конструкцией машины, например глубокое рыхление навесным глубокорыхлителем КПГ-2-150, то при заданной глубине обработки и известном удельном сопротивлении почв находят среднее сопротивление агрегата. После этого остается подобрать рабочую передачу и скорость движения.

Если в состав агрегата могут входить несколько машин, то количество их подбирают двумя способами:
а) опытным путем;
б) расчетным.

В первом случае агрегат составляют на основе накопленного опыта, а для новых тракторов и машин — на основании заводских инструкций или справочных рекомендаций. Выбрав сцепку, присоединяют к ней машины, и агрегат проверяют в работе. На принятой передаче,

соответствующей заданному диапазону скоростей, определяют загрузку двигателя трактора. Последнее возможно по показаниям специального прибора, расположенного в кабине (например, по показаниям тахоспидометра на тракторе Т-150, который показывает частоту вращения двигателя). При отсутствии подобных приборов степень загрузки двигателя проверяют путем перехода на высшую передачу. Если на более высокой передаче двигатель работает нормально, то, следовательно, он до этого был недогружен. Следует увеличить количество машин в агрегате, пока не будут достигнуты необходимые показатели. При перегрузке двигателя количество машин соответственно надо уменьшить.

Однако при опытном способе теряется слишком много времени. Поэтому удобнее предварительно определить число машин в агрегате расчетным методом, а затем, после проверки агрегата в работе, внести уточнения.

При составлении простого агрегата поступают следующим образом.

1. Для прицепного агрегата в принятом диапазоне скоростей движения выбирают две-три передачи и соответствующие им номинальные значения крюковых усилий (из тяговых характеристик трактора).

Для того чтобы агрегат передвигался по полю без перекосов, нужно так присоединить все машины, чтобы они располагались симметрично по отношению к его продольной оси, а направление линии тяги совпадало с направлением движения. Для этого на основном брусе сцепки размечают точки присоединения машин. Разметку ведут от середины бруса сцепки (от продольной оси агрегата). При нечетном количестве машин в ряду одну из них присоединяют к середине тягового бруса, другие — по обе стороны от нее, каждую на расстоянии, равном захвату машины (с учетом размера стыкового междурядья). При четном количестве машин от середины бруса в обе стороны отмечают расстояние, равное половине захвата машины, а дальше метки наносят через расстояния, равные захвату машины. При эшелонированном агрегатировании в первом ряду размещают большее число машин, во втором — меньшее. Этим уменьшают число удлинителей, с помощью которых крепят машины второго ряда, что облегчает поворот агрегата.

При неточном размещении машин по фронту сцепки неизбежны перекосы, что может вызвать резкое ухудшение качества работы; возможны также поломки машин.

Большое влияние на устойчивость хода агрегата оказывает расстановка рабочих органов каждой машины (для секционных машин — каждой отдельной секции) на одинаковую глубину хода. Если у одной машины рабочие органы идут глубже, а у другой мельче, то, помимо ухудшения равномерности хода по глубине, возникающее у них различное сопротивление вызывает перекос агрегата, нарушает его прямолинейное движение.

К недостаткам такого движения можно отнести:
а) потери скорости и производительности за счет удлинения фактически проходимого пути и дополнительные затраты топлива;
б) ухудшение условий качения агрегата на криволинейных участках в результате сдвига почвы и образования более глубокой колеи, что приводит к дополнительным затратам энергии на деформацию почвы и увеличению сопротивления передвижению;
в) увеличенный износ ходового аппарата, механизма управления поворотом и рабочих органов;
г) ухудшение качества работы;
д) утомляемость тракториста при выправлении искривленного пути.

Для повышения производительности и улучшения качества работы агрегатов (особенно посевных) их оборудуют маркерами и следоуказателями. С помощью маркеров прокладывают на почве след для последующих проходов агрегата таким образом, чтобы стыковые междурядья были одинаковыми с основными. Следоуказатель помогает водителю вести агрегат по следу маркера, а также способствует уменьшению вылета маркера. Вылет маркера — расстояние от крайнего рабочего органа агрегата до диска маркера, рбразующего след. При выборе размера следоуказателя нужно учитывать, что его нельзя устанавливать далеко от трактора. Угол зрения водителя (угол между направлением движения и линией, соединяющей глаз водителя с концом следоуказателя) не должен превышать 45°. Иначе упадет точность вождения агрегата по следу маркера, значительно возрастет утомляемость водителя.

В зависимости от способов движения агрегаты оборудуют либо двумя маркерами — правым и левым, либо одним левым. При челночном способе движения нужно иметь два маркера, а при движении типа «враз-вал» — один левый.

В настоящее время не все агрегаты оборудованы маркерами и следоуказателями промышленного производства. Часто механизаторы изготовляют их сами. Конструкции маркеров должны быть просты, надежны и удобны в работе — включаться и выключаться без остановки агрегата. Из многих различных конструкций маркеров наиболее перспективны гидрорычажные, кулисно-рычажные и гидравлические штанговые с жесткими раскосами, управление которыми осуществляется из кабины тракториста.

Рис. 1. Схема маркеров:
а — гидрорычажный: 1 — поперечный вал; 2 — кронштейн; 3 — упор; 4 — косынка крепления штанги; 5 — штанга маркера; 6 — раскос; 7 — диск; б — кулисно-рычажный: 1 и 2 — маркеры; 3 — блок; 4 — кулиса; 5 — гидроцилиндр; 6 — рама сцепки; 7 — кронштейн; 8 — тросс; 9 и 10 — упоры; 11 — коромысло.

После составления агрегата его работу проверяют на загонке путем двух контрольных проездов. При необходимости проводят дополнительные регулировки.

3.4.2. Определение количества машин в агрегате

Для более полного
использования тягового усилия трактора
на рабочих передачах и повышения
производительности агрегата производится
его комплектование из нескольких машин
или орудий, оптимальное количество
которых определяется по формуле:

где
n_m
— количество
машин в агрегате, шт. ;

Р_раб
— тяговое
усилие трактора на рабочей передаче,
кН;

R_сц
— сопротивление
сцепки, даН;

G_m_р
— масса трактора, даН;

G_c_ц
— масса сцепки, даН;

R_m
— сопротивление
машины (орудия), даН;

i
—
уклон местности, ‰.

опротивление
сцепки определяется формулой:

где
f_k
— коэффициент
сопротивления качению.

3.4.3. Сопротивление агрегата

Рабочее сопротивление
агрегата, даН, составленного из нескольких
машин, определяется по формуле:

где
n_т
— количество
машин в агрегате, шт.

Коэффициент
использования тягового усилия трактора,
может быть доведен до оптимального.

3.4.3. Определение производительности

Производительность
агрегатов для дополнительной обработки
почвы определяется по формуле, приведенной
в предыдущих расчетах, в которой
показатель ширины захвата агрегата
будет определяться общей шириной захвата
всех машин с учетом перекрытия между
ними.

Рассчитываем также
производительность культиватора для
механизированных работ в питомнике:

Перед
междурядной обработкой проверяют и в
случае необходимости изменяют ширину
колеи трактора так, чтобы во время работы
колеса не повреждали растения, а
находились от них на расстоянии величины
защитной зоны. Ширина колеи трактора
определяется по формуле:

где
К_тр
— ширина
колеи трактора, см;

d
— ширина
защитной зоны, см;

с —
ширина
колеса, см;

b
— ширина
между рядами культур, см;

n_т
—
число целых междурядий, находящихся
между колесами.

Формула
действительна для рядового посева, а
для ленточного посева ширина колеи
определяется по формуле:

где е
— ширина
ленты лесных культур, см.

Рассчитываем
ширину колеи трактора. Схема расстановки
колес трактора и вписывание их в
междурядья культур
приведена на рис.

При
расчете производительности агрегата
для содействия ‘естественному
возобновлению ширину захвата берут
равной расстоянию между осями полос,
см, которое определяют по формуле:

где
В_о
— ширина
захвата рабочего орудия, м;

N
—
коэффициент минерализации, достаточный
для получения на обрабатываемой
площади надежного возобновления
основной породы, составляет обычно
0,25 — 0,40;

S
— показатель
работы орудия, учитывающий степень
минерализации почвы в обрабатываемой
полосе: для плугов S
= 1,0, для машин с дисково-зубовыми рабочими
органами S
= 0,5 — 0,7;

К —
коэффициент,
учитывающий характер движения машины:
при полосной обработке К = 1,0, при
перекрестной К = 1,85.

Дальнейший
расчет агрегатов дополнительной
обработки почвы производится по
ранее принятому порядку.

Рассчитываем
производительность шлей-бороны для
дискования:

3.

5. Комплектование и расчет агрегатов для посева и посадки

Агрегаты
для посева и посадки комплектуются и
рассчитываются в том же порядке, что
и для междурядной обработки почвы.
Расчет начинается с выбора машин и их
рабочего сопротивления, которое
определяется по формулам. Посев и посадка
производятся по определенным схемам,
выбор которых происходит исходя из
возможности дальнейшего механизированного
ухода и выкопки выращиваемого материала.
Также предусматривается и возможность
вписывания трактора в междурядья лесных
культур.

9.3 Простые машины — физика

Раздел Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

Описывать простые и сложные машины
Расчет механического преимущества и эффективности простых и сложных машин

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим учащимся освоить следующие стандарты:

(6) Научные концепции. Учащийся знает, что изменения происходят в физической системе, и применяет законы сохранения энергии и импульса. Ожидается, что студент:
- (C) описывать простые и сложные механизмы и решать задачи, связанные с простыми механизмами;
- (D) определяют входную работу, выходную работу, механическое преимущество и эффективность машин.

Кроме того, в Руководстве по физике для средней школы рассматривается содержание этого раздела лабораторной работы под названием «Работа и энергия», а также следующие стандарты:

(6) Научные концепции. Учащийся знает, что изменения происходят в физической системе, и применяет законы сохранения энергии и импульса. Ожидается, что студент:
- (Д)
  продемонстрировать и применить законы сохранения энергии и сохранения импульса в одном измерении.

Основные термины раздела

сложная машина	выход эффективности	идеальное механическое преимущество	наклонная плоскость	входная работа
рычаг	механическое преимущество	выходная работа	шкив	винт
простая машина	клин	колесо и ось

Поддержка учителей

В этом разделе вы примените то, что узнали о работе, чтобы найти механические преимущества и эффективность простых машин.

[BL][OL] Спросите учащихся, что они знают о машинах и работе. Развейте любые заблуждения о том, что машины сокращают объем работы. Следите за тем, чтобы учащиеся не приравнивали машины и двигатели, запрашивая (и, при необходимости, предоставляя) примеры машин без двигателя. Объясните, что простые машины часто держат в руках и что они снижают силу, а не работают.

[AL] Запросить напоминание формулы W = f d . Объясните, что произведение силы на расстояние имеет решающее значение для понимания простых механизмов. Поскольку объем работы не меняется, срок f d не меняется, но сила может уменьшаться при увеличении расстояния. Это основной принцип всех простых машин.

Простые машины

Простые машины облегчают работу, но не уменьшают ее объем. Почему простые машины не могут изменить объем выполняемой вами работы? Напомним, что в закрытых системах общее количество энергии сохраняется. Машина не может увеличить количество энергии, которую вы в нее вкладываете. Итак, чем полезна простая машина? Хотя она не может изменить объем выполняемой вами работы, простая машина может изменить величину силы, которую вы должны приложить к объекту, и расстояние, на котором вы прикладываете силу. В большинстве случаев для уменьшения силы, которую необходимо приложить для выполнения работы, используется простая машина. Обратной стороной является то, что вы должны приложить силу на большее расстояние, потому что произведение силы и расстояния, f d (что равно работе) не меняется.

Давайте посмотрим, как это работает на практике. На рис. 9.8(а) рабочий использует своего рода рычаг, чтобы приложить небольшое усилие на большом расстоянии, в то время как монтировка тянет гвоздь с большой силой на небольшом расстоянии. На рис. 9.8(b) показано, как математически работает рычаг. Сила усилия, приложенная в точке F _e , поднимает груз (сила сопротивления), который давит вниз в точке F _р . Треугольный стержень называется точкой опоры; часть рычага между точкой опоры и F _e — плечо усилия, L _e ; а часть слева — это рычаг сопротивления, L _r . Механическое преимущество — это число, которое говорит нам, во сколько раз простая машина увеличивает силу усилия. Идеальное механическое преимущество, IMA , представляет собой механическое преимущество совершенной машины без потери полезной работы, вызванной трением между движущимися частями. Уравнение для IMA показан на рис. 9.8(b).

Рисунок
9,8

а) Рычаг представляет собой разновидность рычага. (b) Идеальное механическое преимущество равно длине плеча усилия, деленному на длину плеча сопротивления рычага.

В общем, IMA = сила сопротивления, F _r, деленная на силу усилия, F _e. IMA также равняется расстоянию, на котором прикладывается усилие, d _e , деленное на расстояние, которое проходит груз, d _r .

IMA=FrFe=dedrIMA=FrFe=dedr

Возвращаясь к сохранению энергии, для любой простой машины работа, затрачиваемая на машину, Вт _i равна работе, производимой машиной, Вт _o . Объединив это с информацией из предыдущих абзацев, мы можем написать

Wi=WoFede=FrdrIf Fedr.Wi=WoFede=FrdrIf Fedr.

Уравнения показывают, как простая машина может производить тот же объем работы, уменьшая величину усилия за счет увеличения расстояния, на котором действует усилие.

Смотреть физику

Введение в механические преимущества

В этом видеоролике показано, как рассчитать IMA рычага тремя различными методами: (1) по силе усилия и силе сопротивления; (2) от длин плеч рычагов, и; (3) от расстояния, на котором приложена сила, и расстояния, на которое перемещается груз.

Поддержка учителей

Начало этого видео может вызвать больше путаницы, чем просветления. Он показывает вывод с использованием триггерных функций, который выходит за рамки этой главы. Заинтересованные студенты могут захотеть пройти через это. Большинству студентов следует пропустить последние две или три минуты, которые объясняют основы расчета IMA рычага из различных соотношений. Обзор W = f d .

Физика часов: введение в механические преимущества.
В этом видео представлены простые машины, механическое преимущество и моменты.

Нажмите, чтобы просмотреть содержимое

Двое детей разного веса катаются на качелях. Как они располагаются относительно точки опоры (точки опоры), чтобы сохранять равновесие?

Более тяжелый ребенок сидит ближе к точке опоры.
Более тяжелый ребенок сидит дальше от точки опоры.
Оба ребенка сидят на равном расстоянии от точки опоры.
Поскольку оба имеют разный вес, они никогда не будут сбалансированы.

Некоторые рычаги прикладывают большое усилие к короткому рычагу. Это приводит к тому, что на конце рычага сопротивления действует меньшая сила на большем расстоянии. Примерами этого типа рычага являются бейсбольные биты, молотки и клюшки для гольфа. В другом типе рычага точка опоры находится на конце рычага, а груз — посередине, как в конструкции тачки.

Поддержка учителей

[AL]Скажите учащимся, что есть еще два класса рычагов с различным расположением нагрузки, точки опоры и усилия. Попросите их сначала попытаться нарисовать их. После того, как они с вашей помощью или без вас обнаружат три типа, спросите, могут ли они придумать примеры типов, не показанных на рис. 9.8.

Простая машина, показанная на рис. 9.9, называется колесом и осью . На самом деле это форма рычага. Разница в том, что рычаг усилия может вращаться по полному кругу вокруг точки опоры, которая является центром оси. Сила, приложенная к внешней стороне колеса, вызывает большее усилие, приложенное к веревке, обернутой вокруг оси. Как показано на рисунке, идеальное механическое преимущество рассчитывается путем деления радиуса колеса на радиус оси. Любое устройство с кривошипным приводом является примером колеса и оси.

Рисунок
9,9

Сила, приложенная к колесу, действует на его ось.

Поддержка учителей

[BL][OL] Посмотрите, уловили ли учащиеся идею о том, что колесо и ось на самом деле являются разновидностью рычага. Покажите им, что это больше похоже на рычаг, если колесо заменить рукояткой. Приведите несколько примеров: лебедка с ручным приводом, рулевое колесо, дверная ручка и т. д. Спросите их, почему рулевые колеса имели больший диаметр до изобретения гидроусилителя руля.

[AL] Объясните, что колеса транспортных средств на самом деле не являются простыми механизмами в том смысле, в каком они показаны на рис. 9.9. Ось транспортного средства не работает под нагрузкой. Потери энергии на трение уменьшаются, но ничего не поднимается.

Наклонная плоскость и клин — две формы одной и той же простой машины. Клин — это просто две наклонные плоскости, расположенные спиной к спине. На рис. 9.10 показаны простые формулы для расчета IMA s этих машин. Все наклонные мощеные поверхности для ходьбы или вождения представляют собой наклонные плоскости. Ножи и головки топоров являются примерами клиньев.

Рисунок
9.10

Слева показана наклонная плоскость, справа – клин.

Поддержка учителей

[BL][OL] Расскажите о сходстве и различиях наклонных плоскостей и клиньев. Обратите внимание, что при использовании наклонной плоскости груз перемещается, а при использовании клина груз неподвижен, а машина движется. Объясните, почему в этих машинах на трение обычно теряется больше энергии, чем в других простых машинах.

Винт, показанный на рис. 9.11, на самом деле представляет собой рычаг, прикрепленный к круглой наклонной плоскости. Шурупы по дереву (конечно) также являются примерами шурупов. Рычажная часть этих винтов представляет собой отвертку. В формуле для IMA расстояние между витками резьбы называется шагом и имеет символ P .

Рисунок
9.11

Показанный здесь винт используется для подъема очень тяжелых предметов, например, угла автомобиля или дома на небольшое расстояние.

Поддержка учителей

[BL][OL] Предложите выделить винт в отдельный тип простой машины, возможно, потому, что он выглядит совсем иначе, чем он есть на самом деле — наклонная плоскость, которую иногда поворачивает рычаг. Объясните, что комбинированное механическое преимущество может быть большим. Устройства, подобные показанному на рис. 9.10, используются для подъема автомобилей и даже домов. Предложите учащимся сравнить этот шуруп с шурупом для дерева и круглой лестницей.

[AL] Спросите учащихся, чем сила, прикладываемая шурупом, отличается от силы, приложенной шурупом на рис. 9..10. Попросите объяснить 2 ππ в уравнении для IMA .

На рис. 9.12 показаны три различные системы шкивов. Из всех простых машин механическое преимущество легче всего рассчитать для шкивов. Просто посчитайте количество канатов, поддерживающих груз. Это IMA . И снова мы должны применять силу на более длинном расстоянии, чтобы умножить силу. Чтобы поднять груз на 1 метр с помощью шкивной системы, нужно потянуть за Н метра веревки. Системы шкивов часто используются для подъема флагов и оконных жалюзи и являются частью механизма строительных кранов.

Рисунок
9.12

Здесь показаны три системы шкивов.

Поддержка учителей

[BL][OL] Расчет для IMA шкива кажется слишком простым, чтобы быть правдой, но это так. Попросите учащихся попытаться понять, почему IMA — это просто N . Скажите им, что просмотр видео должен прояснить этот момент. Шкивы когда-то видели на парусных кораблях и фермах, где они использовались для подъема тяжелых грузов. Выступ, который вы, возможно, видели на конце старых крыш сарая, — это место, где когда-то был прикреплен шкив. Таким образом, тюки сена можно было поднять на сеновал, не промокнув. Шкивы все еще можно увидеть в использовании, чаще всего на больших строительных кранах.

Смотреть физику

Механические преимущества наклонных плоскостей и шкивов

В первой части этого видео показано, как рассчитать IMA шкивных систем. В последней части показано, как рассчитать IMA наклонной плоскости.

Поддержка учителей

Прежде чем смотреть видео, ознакомьтесь с тем, что вы узнали о IMA наклонных плоскостей и систем шкивов. Напомните учащимся, что для идеальной машины работа в = работа и что Вт = ж д . На видео показано, как найти f s и d s.

Проверка захвата

Как можно использовать систему шкивов, чтобы поднять легкий груз на большую высоту?

Уменьшить радиус шкива.
Увеличить количество шкивов.
Уменьшите количество канатов, поддерживающих груз.
Увеличьте количество канатов, поддерживающих груз.

Сложная машина представляет собой комбинацию двух или более простых машин. Кусачки на рис. 9.13 соединить два рычага и два клина. Велосипеды включают в себя колеса и оси, рычаги, винты и шкивы. Автомобили и другие транспортные средства представляют собой комбинации многих машин.

Рисунок
9.13

Кусачки для проволоки — это обычная сложная машина.

Поддержка учителей

[BL][OL] Убедитесь, что учащиеся понимают, что сложная машина представляет собой просто комбинацию простых машин и все еще довольно проста . Не позволяйте им путать этот термин со сложными машинами, такими как компьютеры. Обратите внимание, что IMA отдельных простых машин в сложной машине обычно умножаются, потому что выходная сила одной машины становится входной силой другой машины. В качестве дополнительного развлечения предложите учащимся найти в Интернете Машина Руба Голдберга .

Расчет механических преимуществ и эффективности простых машин

В общем, IMA = сила сопротивления, F _r, деленная на силу усилия, F _e. IMA также равно расстоянию, на котором прилагается усилие, d _e , деленному на расстояние, которое проходит груз, d _r .

IMA=FrFe=dedrIMA=FrFe=dedr

Вернитесь к обсуждениям каждой простой машины для конкретных уравнений для IMA для каждого типа машины.

Никакие простые или сложные машины не обладают фактическими механическими преимуществами, рассчитанными по уравнениям IMA . В реальной жизни часть прикладной работы всегда заканчивается напрасной тратой тепла из-за трения между движущимися частями. И входная работа ( W _i ), и выходная работа ( W _o ) являются результатом действия силы 9.0093 F , действующий на расстоянии, d .

Wi=FidianandWo=FodoWi=FidianandWo=Fodo

Выходная эффективность машины — это просто работа на выходе, деленная на работу на входе, и обычно умножается на 100, так что это выражается в процентах.

% эффективности=WoWi×100% эффективности=WoWi×100

Посмотрите на изображения простых машин и подумайте, какая из них будет иметь наибольшую эффективность. Эффективность связана с трением, а трение зависит от гладкости поверхностей и от площади соприкасающихся поверхностей. Как смазка повлияет на эффективность простой машины?

Поддержка учителей

[BL][OL] Повторить материал о переходе механической энергии в теплоту и законе сохранения энергии. Объясните, как потери тепла из-за трения гарантируют, что Вт _o всегда будет меньше, чем Вт _i , предотвращая достижение КПД 100%.

Рабочий пример

Эффективность рычага

Входная сила в 11 Н, действующая на плечо усилия рычага, перемещается на 0,4 м, что поднимает груз массой 40 Н, опирающийся на плечо сопротивления, на расстояние 0,1 м. Каков КПД машины?

Стратегия

Составьте уравнение для эффективности простой машины, % эффективности = WoWi × 100, % эффективности = WoWi × 100, и рассчитайте Вт _o и Вт _i . _{Оба рабочих значения являются продуктом Fd .}

Решение

Wi=FidiWi=Fidi = (11)(0,4) = 4,4 Дж и Wo=FodoWo=Fodo = (40)(0,1) = 4,0 Дж, тогда % эффективности=WoWi×100=4,04,4×100= 91% % эффективность=WoWi×100=4,04,4×100=91%

Обсуждение

КПД реальных машин всегда будет меньше 100 процентов из-за работы, которая преобразуется в недоступное тепло за счет трения и сопротивления воздуха. W _o и W _i всегда можно вычислить как силу, умноженную на расстояние, хотя эти величины не всегда так очевидны, как в случае с рычагом.

Поддержка учителей

Совет для преподавателя. При расчете эффективности достаточно легко понять, что такое сила входа и выхода: сила, которую вы прикладываете, — это сила входа, а вес поднимаемого объекта — сила выхода. Входное и выходное расстояния легче увидеть для рычага, наклонной плоскости и клина. Остальные три не так очевидны. Для системы шкивов входное расстояние — это расстояние, на которое вы тянете веревку, а выходное расстояние — это расстояние, на которое поднимается груз. Для колеса и оси входное расстояние — это окружность колеса, а выходное расстояние — это окружность оси. Для винта входное расстояние — это длина окружности, к которой приложена сила, а выходное расстояние — это расстояние между витками резьбы.

Практические задачи

11.

(кредит: модификация работы OdysseyWare Inc.)

Рисунок
9.14

Наклонная плоскость длиной 5 м и высотой 2 м используется для загрузки большого ящика в кузов грузовика. Что такое IMA наклонной плоскости?

0,4
2,5
0,4\,\текст{м}
2,5\,\текст{м}

12.

Если система шкивов может поднять груз 200 Н с усилием 52 Н и имеет КПД почти 100 %, сколько канатов поддерживает груз?

Требуется 1 веревка, так как фактическое механическое преимущество равно 0,26.
Требуется 1 веревка, потому что фактическое механическое преимущество составляет 3,80.
Требуется 4 веревки, потому что фактическое механическое преимущество составляет 0,26.
Требуется 4 веревки, потому что фактическое механическое преимущество составляет 3,80.

Проверьте свое понимание

13.

Правда или ложь — КПД простой машины всегда меньше 100 %, потому что некоторая малая часть вложенной работы всегда преобразуется в тепловую энергию за счет трения.

Правда
Ложь

14.

Круглая ручка крана прикреплена к стержню, который открывает и закрывает клапан при повороте ручки. Если стержень имеет диаметр 1 см, а IMA машины 6, каков радиус ручки?

0,08 см
0,17 см
3,0 см
6,0 см

Поддержка учителей

Используйте вопросы «Проверьте свое понимание», чтобы оценить достижение учащимися учебных целей раздела. Если учащиеся испытывают трудности с выполнением определенной задачи, функция «Проверить понимание» поможет определить, какая из них, и направит учащихся к соответствующему содержанию.

9.3 Простые машины | Техасский шлюз

Цели обучения: Простые машины. Расчет механических преимуществ и эффективности простых машин. Практические задачи. Проверка понимания.

. Цели обучения.

Расчет механического преимущества и эффективности простых и сложных машин

Ключевые термины раздела
сложная машина	выход эффективности	идеальное механическое преимущество
наклонная плоскость	входная работа	рычаг
механическое преимущество	выходная работа	шкив
винт	простая машина	клин
колесо и ось

Простые машины

Рисунок 9.8 (a) Монтировка представляет собой тип рычага. (b) Идеальное механическое преимущество равно длине плеча усилия, деленному на длину плеча сопротивления рычага.

IMA=FrFe=dedrIMA=FrFe=dedr

Wi=WoFede=FrdrIf FeFr, затем de>dr. Wi=WoFede=FrdrIf FeFr, затем de>dr.

Watch Physics

Введение в Mechanical Advantage

Проверка хватки

Более тяжелый ребенок сидит ближе к точке опоры.
Более тяжелый ребенок сидит дальше от точки опоры.
Оба ребенка сидят на одинаковом расстоянии от точки опоры.
Поскольку оба имеют разный вес, они никогда не будут сбалансированы.

Рисунок 9.9 Сила, приложенная к колесу, действует на его ось.

Рис. 9.10 Слева показана наклонная плоскость, справа — клин.

Рисунок 9.11 Показанный здесь винт используется для подъема очень тяжелых предметов, например, угла автомобиля или дома на небольшое расстояние.

Рисунок 9.12 Здесь показаны три системы шкивов.

Watch Physics

Механические преимущества наклонных плоскостей и шкивов

В первой части этого видео показано, как рассчитать IMA систем шкивов. В последней части показано, как рассчитать IMA наклонной плоскости.

Нажмите, чтобы просмотреть содержание

Проверка захвата

Как можно использовать систему шкивов, чтобы поднять легкий груз на большую высоту?

Уменьшить радиус шкива.
Увеличить количество шкивов.
Уменьшите количество канатов, поддерживающих груз.
Увеличьте количество канатов, поддерживающих груз.

Сложная машина представляет собой комбинацию двух или более простых машин. Кусачки на рис. 9.13 сочетают в себе два рычага и два клина. Велосипеды включают в себя колеса и оси, рычаги, винты и шкивы. Автомобили и другие транспортные средства представляют собой комбинации многих машин.

Рис. 9.13 Кусачки для проволоки — обычное сложное оборудование.

Расчет механических преимуществ и эффективности простых машин

В общем, IMA = сила сопротивления, F _r, деленная на силу усилия, F _e. IMA также равно расстоянию, на которое прикладывается усилие, d _e , деленному на расстояние, которое проходит груз, d _r .

IMA=FrFe=dedrIMA=FrFe=dedr

Вернитесь к обсуждениям каждой простой машины для конкретных уравнений для IMA для каждого типа машины.

Никакие простые или сложные машины не обладают фактическими механическими преимуществами, рассчитанными по уравнениям IMA . В реальной жизни часть прикладной работы всегда заканчивается напрасной тратой тепла из-за трения между движущимися частями. И входная работа ( W _i ), и выходная работа ( W _o ) являются результатом действия силы, F , действующей на расстоянии, d .

Wi=Fidi Wo=FodoWi=Fidi and Wo=Fodo

% эффективности=WoWi×100% эффективности=WoWi×100

Рабочий пример

Эффективность рычага

Входная сила 11 Н, действующая на плечо рычага, перемещается на 0,4 м, что поднимает груз массой 40 Н, опирающийся на плечо сопротивления, на расстояние 0,1 м. Каков КПД машины?

Стратегия

Укажите уравнение для эффективности простой машины, %эффективность = WOWI × 100, %эффективность = WOWI × 100, и рассчитайте W _O и W _I . _{Оба значения работы являются продуктом Fd .}

Решение

Wi=FidiWi=Fidi = (11)(0,4) = 4,4 Дж и Wo=FodoWo=Fodo = (40)(0,1) = 4,0 Дж, тогда % эффективности=WoWi×100=4,04,4×100 =91% % эффективность=WoWi×100=4,04.4×100=91%

Обсуждение

Практические задачи

Какова IMA наклонной плоскости длиной 5 м и высотой 2 м?

0,4
2,5
0,4 м
2,5 м

Требуется 1 веревка, так как фактическое механическое преимущество равно 0,26.