Как найти механический кпд трактора

1. Расчет трактора

1.1
Тяговый расчёт трактора

1.1.1 Расчет веса
трактора

Вес трактора –
важнейший эксплуатационный показатель,
который в значительной степени определяет
тягово-сцепные свойства трактора.
Эксплуатационный вес трактора определяют
из условий сцепления движителей с
почвой. Сцепление должно быть достаточным
для того, чтобы трактор без балласта на
горизонтальном участке мог развивать
заданное номинальное тяговое усилие
при работе на лущеной стерне зерновых
культур нормальной влажности с буксованием
не более допустимого.

Эксплуатационный
вес трактора определяем по формуле

_,

где
Р_н
– номинальная сила тяги (по заданию), Р_н
=14 кН;

λ_к
– коэффициент
нагрузки на ведущие колеса трактора
колесной формулы 4К4а с учетом силы
тягового сопротивления, λ_к
=1,0;

φ_к
– коэффициент сцепления при работе
колесного трактора на

стерне,
φ_к
=0,7;

f_к
– коэффициент сопротивления качению
при работе колесного трактора на стерне,
f_к=0,09.

Полученное
значение проверяем с учетом коэффициента
использования веса трактора при
номинальном тяговом усилии и работе
трактора на стерне

Так
как полученные значений веса трактора
по первой и второй формулам различаются
более чем на 5…8%, принимаем для дальнейших
расчетов вес полученный по последней
формуле 34,15 кН.

Механический КПД
трансмиссии учитывает потери на трение,
взбалтывание масла и т.п. Он зависит от
числа пар зубчатых передач, находящихся
в зацеплении, типа шестерен и способа
их соединения между собой, от типа
промежуточных соединений и муфт
сцепления, вязкости и уровня заливаемого
масла и других факторов. Часть потерь
зависит от значения передаваемых
моментов, а другая часть потерь зависит
в основном от скорости вращения деталей
и почти не зависит от нагрузочного
режима. Для трактора с колесной формулой
4К4а (с передними и задними ведущими
колесами) определяем отдельно КПД ветвей
трансмиссии, соединяющих маховик с
передними ηтр1
и задними ηтр2
ведущими колесами. Расчетная формула
для одной ветви трансмиссии:

,

где
–
КПД учитывающие потери соответственно
холостого хода и при работе под нагрузкой;

– КПД, соответственно
цилиндрической, конической пар шестерен
и планетарной передачи,
=0,985…0,99
(принимаем
=0,99),
=0,975…0,98
(принимаем

= 0,98),
=
0,96;

– коэффициент,
учитывающий потери холостого хода в
трансмиссии,
=0,03…0,05,принимаем

=
0,04.

– соответственно
число пар цилиндрических и конических
шестерен, находящихся в зацеплении на
данной передаче и количество планетарных
передач. В соответствии с кинематической
схемой для переднего моста m=0, n=0,
i=0;
для заднего моста m=3, n=1,
i=0.

Формула расчета
механического КПД трансмиссии при двух
ведущих мостах:

где

– КПД ветвей
трансмиссии, соединяющих маховик с
передними ведущими колесами,
=0,96;

– КПД ветвей
трансмиссии, соединяющих маховик с
задними ведущими колесами,
=0,913;

– коэффициент
распределения мощности к передним
ведущим колесам показывающего, какая
часть развиваемой двигателем мощности
передается от маховика на привод передних
колес. Среднее значение находится в
пределах для тракторов 4К4а (с передними
колесами меньшего радиуса, чем задние
колеса) 0,15…0,25. Принимаем
=0,2.

.

1.1.3 Расчет номинальной эксплуатационной мощности двигателя

Номинальную
эксплуатационную мощность двигателя
Nн.э.,
кВт определяем из условия реализации
на лущильной стерне номинального
тягового усилия при заданной номинальной
скорости движения по горизонтальному
участку:

_,

где P_кр.н.
-номинальная
тяговое усилие, кН;

P_f
– сила сопротивления качению при расчете
номинальной эксплуатационной мощности
вычисляем для условий работы трактора
на стерне, кН

–
КПД гусеничного движителя, для колесного
трактора принимаем,
=1;

-допустимое
буксование движителей при номинальном
тяговом усилии, для колесного трактора
формулы 4К4а равно 14%;

-действительная
скорость движения трактора при номинальном
тяговом усилии для колесного трактора
формулы 4К4а 8…10 км/ч (принимаем 9 км/ч =
2,5 м/с)

Силу сопротивления
качению определяем по формуле:

Номинальную
эксплуатационную мощность двигателя
определяем по формуле:

1.1.4
Расчет энергoнасыщенности
трактора

Технический уровень
трактора и его соответствие своему
назначению по тягово-скоростным свойствам
определим по величине коэффициента
энергонасыщенности

Для современных
сельскохозяйственных тракторов значение

лежит в
следующих пределах 1,4…2,0 кВт/кН

Коэффициент
энергонасыщенности расчетного трактора
входит в пределы.

1.1.5 Расчет
передаточных чисел трансмиссии

Для расчета
передаточных чисел трансмиссии для
диапазона рабочих передач выбираем c
учетом индивидуального задания
минимальную и максимальную теоретические
скорости движения трактора при выполнении
им основных технологических операций.

Минимальную
теоретические скорости движения трактора
принимаем равную теоретической скорости
на 1 передаче диапазона рабочих передач

(для колесных тракторов скорость лежит
в пределах 8…10 км/ч или 1,7…2,2 м/с)

Максимальную
теоретические скорости движения трактора
принимаем равную теоретической скорости
на высшей передаче рабочего диапазона

_{(для колесных тракторов скорость лежит
в пределах 15…17 км/ч или 3,9…4,7 м/с)}

Передаточные числа
в пределах рабочего диапазона разбиваем
по передачам по закону геометрической
прогрессии, знаменатель которой
определяем по формуле:

где z
– количество передач выбирается с учетом
индивидуального задания.

Найденное значение
знаменателя геометрической прогрессии
проверяем на соответствие условию,
выражающему возможность преодоления
трактором кратковременного повышения
тягового сопротивления за счет запаса
крутящего момента двигателя без перехода
на пониженную передачу (условие Кутькова):

1,25

1,224
,

где k_м
– коэффициент приспособляемости по
моменту

М_max
– максимальный крутящий момент с
прототипа;

М_n
– крутящий момент при максимальной
мощности.

Условие выполняется.

Передаточное число
на низшей (первой) передаче рабочего
диапазона определяем по выражению:

,

где

– номинальная
скорость двигателя (берем по прототипу

=230
рад/с)

– динамический
радиус ведущих задних колес

Динамический
радиус колеса определяем по выражению:

где

– диаметр шины по
ГОСТ 25641 – 84 в соответствии нормальной
нагрузкой на колесо.

Нормальная нагрузка
на задние колеса

где
–
коэффициент нагрузки задних колёс,
;

Нормальная нагрузка
на передние колеса :

где

– количество
передних колес,
=2;

–
коэффицент нагрузки
передних колес. Для тракторов с колёсной
формулой 4К4а,

Выбираем шины по
нормальной нагрузке на колеса по ГОСТу
25641-84

– ведущие колеса
18,4-34 (диаметр обода d 34 дюйм, ширина
профиля B 18,34 дюйм);

–
ведомые колеса 360/70R24
(диаметр обода d 24 дюйм, ширина профиля
B 14,2 дюйм).

Диаметр
шины по ГОСТ 25641-84 для ведущих колес
определяется по формуле:

Передаточное
число трансмиссии на низшей передаче
(1-ой) :

Остальные
передачи рассчитываем с учетом знаменателя
геометрической прогрессии:

_{Для примера
определим передаточное число трансмиссии
на высшей передаче}

_{Расчетные
значения передаточных чисел трансмиссии
для всех передач рабочего диапазона
приведены в таблице 1.}

Таблица
1 – Расчетные передаточные значения

Передачи	1	2	3	4	5	6	7
	100,2	86,8	75,17	65,11	56,39	48,85	42,31

Соседние файлы в папке Трактор

• #
• #
• #
• #

  24.03.20155.17 Mб51нов тяговый расчет МЭС.xls

• #

Предложите, как улучшить StudyLib

(Для жалоб на нарушения авторских прав, используйте

другую форму
)

Тяговый КПД трактора

Тяговый коэффициент полезного действия определяет часть мощности, которая расходуется мотором на работу с дополнительным оборудованием и является важным параметром его работы. При помощи тягового КПД расход мощности в трансмиссии на буксирование одного трактора сравнивается с другим, что позволяет определить более совершенную модель. Определяется тяговое КПД методом эксперимента или по специальным формулам.

Оптимальный тяговый КПД на плотных почвах для колесной техники составляет от 0,70 до 0,75, а для гусеничной от 0,75 до 0,80. В случае работы с рыхлыми почвами КПД для колесного трактора должно быть 0,50–0,55, а для гусеничного — 0,65–0,75.

Большая часть тягового КПД уходит на буксирование техники, которое вызывается недостаточным сцеплением ведущих колес с дорогой или почвой. Буксирование колес не должно быть выше 15–18%, а в случае гусеничной техники параметр не должен превышать 5%.

Для повышения сцепного веса колес на них могут устанавливаться съемные грузы, грунтозацепы, полугусеничные приставки, которые значительно повышают затраты энергии агрегата на передвижение трактора.

Что такое эффективность. Разбираемся, что такое КПД

Синие светодиоды нужны для получения белого света в сочетании с красными и зелеными. Эти два цвета научились получать в достаточно ярких светодиодах намного раньше; синие долгое время оставались слишком тусклыми и дорогими для массового применения Другой пример эффективных, но очень дорогих устройств — солнечные батареи на основе арсенида галлия (полупроводник с формулой GaAs). Их КПД достигает почти 30%, что в полтора-два раза выше используемых на Земле батарей на основе куда более распространенного кремния. Высокая эффективность оправдывает себя только в космосе, куда доставка одного килограмма груза может стоить почти как килограмм золота. Тогда экономия на массе батареи будет оправдана.

КПД линий электропередач можно поднять за счет замены меди на лучше проводящее ток серебро, однако серебряные кабели слишком дороги и потому используются разве что в единичных случаях. А вот к идее построить сверхпроводящие ЛЭП из дорогой и требующей охлаждения жидким азотом редкоземельной керамики в последние годы несколько раз обращались на практике. В частности, такой кабель уже проложен и подключен в германском городе Эссене. Он рассчитан на 40 мегаватт электрической мощности при напряжении в десять киловольт. Кроме того что потери на нагрев сведены к нулю (однако взамен нужно питать криогенные установки), такой кабель намного компактнее обычного и за счет этого можно сэкономить на покупке дорогой земли в центре города или отказаться от прокладки дополнительных туннелей.

Не по общим правилам

Из школьного курса многие помнят, что КПД не может превышать 100% и что он тем выше, чем больше разница температур между холодильником и нагревателем. Однако это верно лишь для так называемых тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, реактивные и ракетные двигатели, газовые и паровые турбины.

Электродвигатели и все электрические устройства этому правилу не подчиняются, поскольку они не тепловые машины. Для них верно только то, что КПД не может превышать ста процентов, а частные ограничения в каждом случае определяются по-разному.

В случае с солнечной батареей потери определяются как квантовыми эффектами при поглощении фотонов, так и потерями на отражение света от поверхности батареи и на поглощение в фокусирующих зеркалах. Проведенные расчеты показали, что выйти за 90% солнечная батарея не может в принципе, а на практике достижимы значения около 60-70%, да и те при весьма сложной структуре фотоячеек.

Великолепным КПД обладают топливные элементы. В эти устройства поступают некие вещества, которые вступают в химическую реакцию друг с другом и дают электрический ток. Этот процесс опять-таки не является циклом тепловой машины, поэтому КПД получается достаточно высоким, порядка 60%, в то время как дизель или бензиновый двигатель не выходят обычно за 50%.

Именно топливные элементы стояли на летавших к Луне космических кораблях «Аполло», и они могут работать, например, на водороде и кислороде. Их недостаток заключается только в том, что водород должен быть достаточно чистым и к тому же его надо где-то хранить и как-то передавать от завода к потребителям. Технологии, позволяющие заменить водородом обычный метан, пока что не доведены до массового использования. На водороде и топливных элементах работают лишь экспериментальные автомобили и некоторое количество подводных лодок.

Падение КПД и общие потери в электродвигателе

Существует множество негативных факторов, под влиянием которых складывается количество общих потерь в электрических двигателях. Существуют специальные методики, позволяющие заранее их определить. Например, можно определить наличие зазора, через который мощность частично подается из сети к статору, и далее — на ротор.

Потери мощности, возникающие в самом стартере, состоят из нескольких слагаемых. В первую очередь, это потери, связанные с и частичным перемагничиванием сердечника статора. Стальные элементы оказывают незначительное влияние и практически не принимаются в расчет. Это связано со скоростью вращения статора, которая значительно превышает скорость магнитного потока. В этом случае ротор должен вращаться в строгом соответствии с заявленными техническими характеристиками.

Значение механической мощности вала ротора ниже, чем электромагнитная мощность. Разница составляет количество потерь, возникающих в обмотке. К механическим потерям относятся трения в подшипниках и щетках, а также действие воздушной преграды на вращающиеся части.

Для асинхронных электродвигателей характерно наличие дополнительных потерь из-за наличия зубцов в статоре и роторе. Кроме того, в отдельных узлах двигателя возможно появление вихревых потоков. Все эти факторы в совокупности снижают КПД примерно на 0,5% от номинальной мощности агрегата.

При расчете возможных потерь используется и формула КПД двигателя, позволяющая вычислить уменьшение этого параметра. Прежде всего учитываются суммарные потери мощности, которые напрямую связаны с нагрузкой двигателя. С возрастанием нагрузки, пропорционально увеличиваются потери и снижается коэффициент полезного действия.

В конструкциях асинхронных электродвигателей учитываются все возможные потери при наличии максимальных нагрузок. Поэтому диапазон КПД этих устройств достаточно широкий и составляет от 80 до 90%. В двигателях повышенной мощности этот показатель может доходить до 90-96%.

Коэффициент полезного действия это характеристика эффективности работы, какого либо устройства или машины. КПД определяется как отношение полезной энергии на выходе системы к общему числу энергии подведенной к системе. КПД величина безразмерная и зачастую определяется в процентах.

Формула 1 — коэффициент полезного действия

Где—A полезная работа

—Q суммарная работа, которая была затрачена

Любая система, совершающая какую либо работу, должна из вне получать энергию, с помощью которой и будет совершаться работа. Возьмем, к примеру, трансформатор напряжения. На вход подается сетевое напряжение 220 вольт, с выхода снимается 12 вольт для питания, к примеру, лампы накаливания. Так вот трансформатор преобразует энергию на входе до необходимого значения, при котором будет работать лампа.

Но не вся энергия, взятая от сети, попадет к лампе, поскольку в трансформаторе существуют потери. Например, потери магнитной энергии в сердечнике трансформатора. Или потери в активном сопротивлении обмоток. Где электрическая энергия будет переходить в тепловую не доходя до потребителя. Эта тепловая энергия в данной системе является бесполезной.

Поскольку потерь мощности избежать невозможно в любом системе то коэффициент полезного действия всегда ниже единицы.

КПД можно рассматривать как для всей системы целиком, состоящей из множество отдельных частей. Так и определять КПД для каждой части в отдельности тогда суммарный КПД будет равен произведению коэффициентов полезного действия всех его элементов.

В заключение можно сказать, что КПД определяет уровень совершенства, какого либо устройства в смысле передачи или преобразования энергии. Также говорит о том, сколько энергии подводимой к системе расходуется на полезную работу.

Как устроен тепловой двигатель

С точки зрения термодинамики (раздел физики, изучающий закономерности взаимных превращений внутренней и механической энергий и передачи энергии от одного тела другому) любой тепловой двигатель состоит из нагревателя, холодильника и рабочего тела.

Рис. 1. Структурная схема работы теплового двигателя:.

Первое упоминание о прототипе тепловой машине относится к паровой турбине, которая была изобретена еще в древнем Риме (II век до н.э.). Правда, изобретение не нашло тогда широкого применения из-за отсутствия в то время многих вспомогательных деталей. Например, тогда еще не был придуман такой ключевой элемент для работы любого механизма, как подшипник.

Общая схема работы любой тепловой машины выглядит так:

• Нагреватель имеет температуру T1 достаточно высокую, чтобы передать большое количество теплоты Q1. В большинстве тепловых машин нагревание получается при сгорании топливной смеси (топливо-кислород);
• Рабочее тело (пар или газ) двигателя совершает полезную работу А, например, перемещают поршень или вращают турбину;
• Холодильник поглощает часть энергии от рабочего тела. Температура холодильника Т2 < Т1. То есть, на совершение работы идет только часть теплоты Q1.

Тепловая машина (двигатель) должен работать непрерывно, поэтому рабочее тело должно вернуться в исходное состояние, чтобы его температура стала равна T1. Для непрерывности процесса работа машины должна происходить циклически, периодически повторяясь. Чтобы создать механизм цикличности — вернуть рабочее тело (газ) в исходное состояние — нужен холодильник, чтобы охладить газ в процессе сжатия. Холодильником может служить атмосфера (для двигателей внутреннего сгорания) или холодная вода (для паровых турбин).

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнить КПД дизельного и бензинового моторов – эффективнее из них, конечно, дизель, причина в следующем:

1. Бензиновый агрегат преобразует лишь 25 % энергии в механическую, в то же время дизельный до 40%.
2. Дизельный двигатель, оснащенный турбонаддувом, достигнет 50-53% КПД, а это уже существенно.

Так в чем заключается эффективность дизельного мотора? Все очень просто – не смотря на практически идентичный тип работы (оба мотора являются ДВС) дизель функционирует намного эффективнее. Топливо у него воспламеняется совсем по другому принципу, а также у него большее сжатие. Дизель меньше нагревается, соответственно, происходит экономия на охлаждении, так же у него меньше клапанов (значительная экономия на трении). Кроме этого, у такого агрегата нет свечей, катушек, а значит, нет и энергетических затрат от генератора. Функционирует дизельный двигатель с меньшими оборотами (коленвал не приходится раскручивать). Все это его делает чемпионом по КПД.

Методы определения КПД

КПД трансформатора можно подсчитать, с использованием нескольких методов. Данная величина зависит от суммарной мощности устройства, возрастая с увеличением указанного показателя. Значение эффективности колеблется в пределах от 0,8 до 0,92 при значении мощности от 10 до 300 кВт.

Зная величину предельной мощности, можно определить значение КПД, используя специальные таблицы.

Непосредственное измерение

Формула для вычисления данного показателя может быть представлена в нескольких выражениях:

ɳ = (Р2/Р1)х100% = (Р1 – ΔР)/Р1х100% = 1 – ΔР/Р1х100%,

в которой:

• ɳ – значение КПД;
• Р2 и Р1 – соответственно величина полезной и потребляемой сетевой мощности;
• ΔР – величина суммарных мощностных потерь.

Из указанной формулы видно, что значение показателя КПД не может превышать единицу.

После поэтапного преобразования приведённой формулы с учётом использования значений электротока, напряжения и угла между фазами, получается такое соотношение:

ɳ = U2хI2хcosφ2/ U2хI2хcosφ2 + Робм + Рс,

в которой:

• U2 и I2 – соответственно, значение напряжения и тока во вторичной обмотке;
• Робм и Рс – величина потерь в обмотках и сердечнике.

Представленная формула содержится в ГОСТе, описывающем определение данного показателя.

Расчёты КПД

Определение косвенным методом

Для приборов, обладающих большой эффективностью работы, при величине КПД, превышающем 0,96, точный расчёт не всегда оказывается возможным. Поэтому данное значение определяется при помощи косвенного метода, предполагающего оценку мощностных показателей в первичной катушке, вторичной и допущенных потерь.

Оценивая характеристики трансформатора, следует отметить высокую эффективность использования указанного оборудования, обусловленную его конструктивными особенностями.

Энергетическая ценность солярки и бензина

В состав солярки входит больше тяжелых углеводородов, нежели в бензин. Меньший КПД такого мотора сравнительно с дизельным агрегатом обусловлен энергетической составляющей бензина и способом его сгорания. При сгорании равного количества бензина и солярки большее количество тепла характерно для бензина. Тепло в дизельном агрегате более полноценно преобразуется в механическую энергию. Соответственно, при сжигании равного количества топлива за определенное количество времени именно дизельный мотор выполнит больше работы.

Помимо этого, нужно учитывать особенности впрыска и условия, способствующие качественному сгоранию смеси. В дизельный агрегат топливо поступает отдельно от воздуха и впрыскивается напрямую цилиндр в конце сжатия, минуя впускной коллектор. Результатом этого процесса становится температура, более высокая, чем у бензинового мотора и максимальное сгорание топливно-воздушной смеси.

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Показатель КПД для разных двигателей отличается и зависит от некоторых факторов. Бензиновые агрегаты имеют относительно низкий КПД, поскольку для них характерно большое количество тепловых и механических потерь, образующихся в процессе функционирования силовой установки данного типа.

Второй фактор – трение, возникающее в результате взаимодействия сопряженных деталей. Дополнительные потери вызваны работой других систем, механизмов и навесного оборудования и т.д.

Если сравнить дизельный мотор и бензиновый, то КПД дизеля значительно превышает КПД бензиновой установки. Бензиновые моторы имеют КПД в пределах 25% от количества полученной энергии. Иными словами, из потраченных в процессе функционирования мотора двигателя 10 л бензина только 3 л израсходованы на выполнение полезной для системы работы. Остальная часть энергии, образовавшаяся от сгорания бензина, разошлась на различные потери.

Что касается КПД дизельного агрегата атмосферного, то этот показатель достаточно высокий и составляет до 40%. Установка современного турбокомпрессора позволяет эту отметку увеличить до внушительных 50%. Современные системы топливного впрыска, установленные на дизельных ДВС, в совокупности с турбиной позволяют добиться КПД даже 55%.

Такая существенная разница в производительности конструктивно похожих дизельных и бензиновых ДВС обусловлена рядом факторов, к ним относятся:

• Вид топлива.
• Способ образования топливно-воздушной смеси.
• Реализация воспламенения заряда.

Агрегаты, работающие на бензине, более оборотистые, чем дизельные, но имеют более существенные потери, которые вызваны расходом энергии на тепло. Соответственно, полезная энергия бензина менее эффективно преобразуется в полноценную механическую работу, в то же время большая доля рассеивается системой охлаждения.

Задачи на КПД тепловых двигателей с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на КПД тепловых двигателей».

Относится ли ружьё к тепловым двигателям? Да, так как при выстреле внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1.
 Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 110,4 МДж потребовалось 8 кг бензина.

Задача № 2.
 Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 220,8 МДж потребовалось 16 кг бензина.

Задача № 3.
 Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 27,6 МДж потребовалось 2 кг бензина.

Задача № 4.
 На теплоходе установлен дизельный двигатель мощностью 80 кВт с КПД 30%. На сколько километров пути ему хватит 1 т дизельного топлива при скорости движения 20 км/ч? Удельная теплота сгорания дизельного топлива 43 МДж/кг.

Задача № 5.
 Патрон травматического пистолета «Оса» 18×45 мм, содержит резиновую пулю массой 8,4 г. Определите КПД патрона, если пуля при выстреле приобрела скорость 140 м/с. Масса порохового заряда патрона составляет 0,18 г, удельная теплота сгорания пороха 3,8 • 106 Дж/кг.

Задача № 6.
 Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 106 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.

Задача № 7.
 Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 104 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. Вычислите КПД этого двигателя.

Задача № 8.
 За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?

Задача № 9.
 Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.

Задача № 10.
  ОГЭ
 Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, 80 % теплоты, полученной от нагревания, передаёт охладителю. Количество теплоты, получаемое рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q₁ = 6,3 Дж. Найти КПД цикла ɳ и работу А, совершаемую за один цикл.

Задача № 11.
   ЕГЭ
 Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 2,94 кДж и отдаёт за один цикл охладителю количество теплоты Q₂ = 13,4 кДж. Найти КПД цикла ɳ.

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на КПД тепловых двигателей». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к теме: ЗАДАЧИ на Закон Ома.
• Посмотреть конспект «Тепловые машины. ДВС. Удельная теплота сгорания».
• Вернуться к списку конспектов по Физике.
• Проверить свои знания по Физике.

Мощность и крутящий момент

Когда показатели рабочего объема одинаковые, мощность атмосферного бензинового двигателя выше, но достигается только при более высоких оборотах. Агрегат нужно сильнее «крутить», при этом потери возрастают, соответственно увеличивается расход топлива. Кроме этого, стоит упомянуть крутящий момент, под воздействием которого повышается сила, которая передается от двигателя на колеса и способствует движению автомобиля. Бензиновые двигатели выходят на максимальный уровень крутящего момента лишь высоких оборотах.

Атмосферный дизель с такими же параметрами достигает пика крутящего момента лишь при низких оборотах. Это способствует меньшему расходу топлива, необходимого для выполнения работы, в результате чего, КПД более высокий и топливо расходуется экономнее.

В равнении с бензином, дизельное топливо образует больше тепла, так как температура сгорания дизтоплива значительно выше, что способствует более высокой детонационной стойкости. Получается, у дизельного мотора полезная работа, произведенная на конкретном количестве топлива гораздо больше.

КПД двигателя – что это такое

КПД двигателя внутреннего сгорания означает значение соотношение двух величин: мощность, подающаяся в процессе функционирования мотора на коленчатый вал к мощности, которая получается поршнем посредством давления газов, образовавшихся при воспламенении топлива. Проще говоря, это преобразование тепловой или термической энергии, которая образуется при сгорании топливной смеси (бензин и воздух) в механическую. На эффективность КПД двигателя влияют совокупность различных механических потерь, возникающих на разных стадиях функционирования, а также движение отдельных деталей двигателя, вызывающих трение. Эти детали вызывают наибольшие потери, составляющие примерно 70 % от их общего количества. К ним частям относятся поршни, поршневые кольца, подшипники. Помимо этого, потери возникают от функционирования таких механизмов, как магнето, насосы и пр., которые могут достигать до 20%. Наименьшую часть потерь составляют сопротивления, возникающие в процессе впуска/выпуска в топливной системе.

Транспортный налог на спецтехнику

Объектом обложения транспортным налогом признается автомобиль, соответствующий двум критериям: он является транспортным средством, то есть обладает определенными физическими характеристиками, предусмотренными ст. 38 НК РФ, и зарегистрирован в установленном законодательством порядке (Постановление ФАС МО от 26.05.2010 N КА-А40/4965-10). Прежде чем переходить к регистрации, скажем несколько слов о том, когда без этого можно обойтись.

К сведению. Отсутствие госрегистрации ТС не является препятствием для предъявления к вычету НДС в том налоговом периоде, когда эта техника приобретена, оприходована в бухгалтерском учете и используется для операций, подлежащих обложению НДС (Постановление ФАС СКО от 18.03.2010 N А32-25684/2009-5/493).

В частности, транспортное средство можно не регистрировать, если оно используется исключительно в производственных или хозяйственно-бытовых целях, а не для перевозки грузов и людей. К таким ТС можно отнести передвижные станции, трансформаторные установки, передвижные мастерские, вагоны-лаборатории, передвижные диагностические установки, погрузчики, автонасосы, автокомпрессоры на шасси. Без регистрации данная техника не относится к облагаемым ТС, но здесь нужно быть осторожным.

Во-первых, маршруты специальных автомобилей иногда захватывают проезжую часть (дороги). Это означает, что данная техника должна быть допущена в установленном порядке к участию в дорожном движении посредством прохождения процедуры регистрации. Во-вторых, если спецавтомобили или спецтехника не предназначены для движения по автомобильным дорогам общего пользования, не факт, что они не появляются на этих дорогах или не используют иные пути следования. Такая техника тоже должна быть зарегистрирована, поскольку эксплуатация автотехники без свидетельства о регистрации запрещается (Постановление ФАС ЗСО от 18.06.2010 N А27-19317/2009).

В настоящий момент регистрацией ТС и техники занимаются два органа:

• Государственная инспекция безопасности дорожного движения;
• Государственный надзор за техническим состоянием самоходных машин и других видов техники.

В компетенцию ГИБДД входит регистрация автомототранспортных средств с рабочим объемом двигателя более 50 куб. см (или максимальной мощностью электродвигателя более 4 кВт), имеющих максимальную конструктивную скорость более 50 км/ч, и прицепов к ним, предназначенных для движения по автомобильным дорогам общего пользования <4>. Органы Гостехнадзора занимаются регистрацией тракторов (кроме мотоблоков), самоходных дорожно-строительных, мелиоративных, сельскохозяйственных и других машин с рабочим объемом двигателя внутреннего сгорания более 50 куб. см <5>, не предназначенных для движения по автомобильным дорогам общего пользования и не подлежащих регистрации в подразделениях Госавтоинспекции.

<4> Правила регистрации автомототранспортных средств и прицепов к ним в Государственной инспекции безопасности дорожного движения МВД РФ, утв. Приказом МВД России от 24.11.2008 N 1001.<5> Правила государственной регистрации тракторов, самоходных дорожно-строительных и иных машин и прицепов к ним органами Государственного надзора за техническим состоянием самоходных машин и других видов техники в РФ (Гостехнадзора), утв. Минсельхозпродом 16.01.1995.

Специальная техника может быть зарегистрирована либо в Госавтоинспекции, либо в органах Гостехнадзора. И в том, и в другом случае она признается объектом налогообложения. С автомобилями, зарегистрированными в Госавтоинспекции, вопросов не возникает, а чтобы их было меньше с автотехникой, зарегистрированной в органах Гостехнадзора, приведем Письмо Минфина России от 22.06.2010 N 03-05-05-04/13. В нем четко сказано, что к объектам обложения транспортным налогом относятся самоходные машины и механизмы на пневматическом или гусеничном ходу, зарегистрированные в органах Государственного надзора за техническим состоянием самоходных машин и других видов техники в РФ, на которые выданы паспорта самоходных транспортных средств. Таким образом, налог в любом случае придется платить, правда, ставка его будет различна для ТС, зарегистрированных в Госавтоинспекции, и автотехники, поставленной на учет в органах Гостехнадзора.

Эффективная мощность двигателя расходуется на преодоление сопротивлений различного характера, которые возникают в процессе работы трактора, вследствие чего мощностной баланс имеет вид уравнения:

N_e=N_тр+N_δ+N_f±N_j+N_i+N_пр+N_кр+N_в,

где N_e – эффективная мощность двигателя; N_тр, N_δ, N_f, N_j, N_i, N_пр – мощности, затраченные на трение в механизмах трансмиссии, на буксование ведущих органов, на качение машины, на изменение скорости движения в процессе разгона либо замедления, на преодоление подъёма либо спуска, на трение в приводе ВОМ; N_кр и N_в – полезные мощности (затраченные на тягу рабочих машин либо прицепов, вращение механизмов, получающих привод через ВОМ).

Общий коэффициент полезного действия трактора представляет собой отношение полезной мощности к мощности ДВС.

η_о=(N_кр+N_в)/N_e.

Тяговый коэффициент полезного действия основан на отношении мощности на крюке (N_кр) к мощности ДВС без учёта её затрат на привод ВОМ.

η_тяг=(N_кр)/N_e-( N_пр+N_в).

Если ВОМ не работает, то тяговый КПД равен общему:

η_тяг=η_о=N_кр/N_e.

Тяговый КПД также выражается как произведение коэффициентов полезного действия, которые учитывают потери на трение в механизмах трансмиссии (η_тр), на самопередвижение машины (η_f), на буксование ведущих колёс (η_о):

η_тяг=η_трη_f/η_δ.

Коэффициент полезного действия, который учитывает потери на трение в механизмах трансмиссии, рассчитывается по уравнению:

η_тр=M_вед/M_кi_тр,

где M_вед – крутящий момент на ведущих колёсах, M_к – крутящий момент двигателя, i_тр – передаточное число трансмиссии.

Коэффициент полезного действия с учётом буксования рассчитывается по выражению:

η_δ=1-δ,

где δ – буксование ведущих колёс.

Коэффициент полезного действия, который учитывает потери на перекатывание, рассчитывается таким образом:

η_f=P_кр/(P_кр+P_f)=P_кр/P_к.

Последние три КПД возможно получить не только экспериментальным, но и расчётным путём.

Тяговый КПД гусеничного трактора также рассчитывается по уравнению (η_тяг=η_трη_f/η_δ), при этом потери на трение в ведущей части гусеницы включаются в общие потери на качение.

 17*