Машины үр ашгийг хэрхэн тооцоолох вэ
Пендахулуан
Төрөл бүрийн үйлдвэрлэлийн салбарт машин механизмыг ашиглах нь бүтээмж, ажлын үр ашгийг нэмэгдүүлэх гол тулгуур болсоор ирсэн. Машины гүйцэтгэлийг үнэлэх нэг чухал үзүүлэлт бол үр ашиг юм. Машины үр ашиг нь машины оролтын энергийг ашигтай гаралтын энерги болгон хувиргах чадварыг хэмждэг. Машины үр ашгийг нарийн хэмжих нь үйл ажиллагааны зардал, засвар үйлчилгээ, урт наслалтад шууд нөлөөлдөг тул маш чухал юм. Энэ нийтлэлд машины үр ашгийг тооцоолох янз бүрийн аргууд, түүний дотор үндсэн зарчим, ашигласан томъёо, практик хэрэглээний жишээнүүдийг авч үзэх болно.
Машины үр ашгийн үндсэн зарчим
Машины үр ашгийг ашигласан энерги (гаралт)-ын хүлээн авсан энерги (оролт)-той харьцуулсан харьцаагаар тооцдог. Хэрэв машин нь оролтын энергийн ихэнх хэсгийг ашигтай гаралт болгон хувиргаж, дулаан, дуу чимээ, чичиргээний хэлбэрээр энергийн алдагдлыг багасгаж чадвал үр ашигтай гэж үздэг.
Математикийн хувьд үр ашгийг (\(\eta\)) дараах байдлаар илэрхийлж болно:
\[ \eta = \left( \frac{Гаралт~Эрчим хүч}{Оролт~Эрчим хүч} \баруун) \удаа 100\% \]
Машины төрөл ба үр ашгийг хэмжих аргууд
Дулааны машин, цахилгаан машин, гидравлик машин гэх мэт янз бүрийн төрлийн машинууд байдаг. Тэд тус бүр өөрийн үр ашгийг тооцоолох өөр өөр аргатай байдаг.
1. Дулааны хөдөлгүүр:
Дулааны хөдөлгүүрүүд дулааны энергийг механик энерги болгон хувиргадаг. Нийтлэг жишээ бол дотоод шаталтын хөдөлгүүр болон хийн турбинууд юм. Дулааны хөдөлгүүрийн хувьд термодинамикийн нэгдүгээр хуулийг үр ашгийн тооцоонд ихэвчлэн ашигладаг.
Дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийн энгийн томъёо нь:
\[ \eta_{дулааны} = \зүүн( \frac{Ажил~Гаралт}{Дулаан~Оролт} \баруун) \удаа 100\% \]
Хэрэв машин 300 Жоул механик ажил хийхийн тулд 1000 Жоул дулааны энерги ашигладаг гэж бодъё, тэгвэл түүний үр ашиг нь:
\[ \eta_{thermal} = \left( \frac{300~Joul}{1000~Joul} \right) \times 100\% = 30\% \]
2. Цахилгаан машинууд:
Цахилгаан мотор, генератор зэрэг цахилгаан машинууд нь цахилгаан энергийг механик энерги болгон хувиргадаг эсвэл эсрэгээр нь хувиргадаг.
Цахилгаан машины үр ашгийн ерөнхий томъёо нь:
\[ \eta_{power} = \left( \frac{Power~Output}{Power~Input} \right) \times 100\% \]
Хэрэв оролтын чадал 500 Ватт, гаралтын чадал 450 Ватт бол үр ашиг нь дараах байдалтай байна.
\[ \eta_{цахилгаан} = \left( \frac{450~Ватт}{500~Ватт} \right) \урт 100\% = 90\% \]
3. Гидравлик машин:
Гидравлик машинууд эрчим хүч үйлдвэрлэхийн тулд шингэн ашигладаг. Гидравлик машины үр ашгийг мөн оролт болон гаралтын энерги дээр үндэслэн тооцдог.
Ашигласан томъёо нь:
\[ \eta_{hydraulic} = \left( \frac{Output~Power}{Оролт~Power} \right) \times 100\% \]
Жишээлбэл, хэрэв гидравлик систем нь 2000 Жоуль шингэний оролтын эрчим хүчийг хэрэглэж, 1700 Жоуль гаралтаар гаргадаг бол түүний үр ашиг нь:
\[ \eta_{гидравлик} = \зүүн( \frac{1700~Жоул}{2000~Жоул} \баруун) \удаа 100\% = 85\% \]
Машины үр ашигт нөлөөлөх хүчин зүйлс
Хөдөлгүүрийн үр ашигт нөлөөлж болох хэд хэдэн хүчин зүйл байдаг. Эдгээрийн зарим нь:
1. Зураг төсөл ба барилга угсралт:
Илүү сайн зохион бүтээсэн машинууд нь ихэвчлэн илүү үр ашигтай байдаг. Жишээлбэл, өндөр чанартай соронзон материалтай, сайн зохион бүтээсэн ороомогтой цахилгаан моторууд илүү өндөр үр ашигтай байдаг.
2. Засвар үйлчилгээ:
Үрэлт, зэврэлт, элэгдэл зэргээс үүдэлтэй алдагдлыг багасгах боломжтой тул сайн арчилгаатай машинууд илүү үр ашигтай байдаг.
3. Үйл ажиллагааны нөхцөл:
Хамгийн оновчтой нөхцөлд (жишээлбэл, тохиромжтой температур, даралт) ажилладаг машин нь оновчтой хязгаараас гадуур ажилладаг машинаас илүү үр ашигтай ажиллах болно.
4. Ачаалал:
Хөдөлгүүрийн үр ашиг нь мөн түүнд учирч буй ачааллаас хамаарна. Ерөнхийдөө хөдөлгүүр хамгийн өндөр үр ашигтай ажилладаг цэг байдаг бөгөөд үүнийг оновчтой ачааллын цэг гэж нэрлэдэг.
Машины үр ашгийн тооцооллын хэрэглээний жишээ
Илүү тодорхой дүр зургийг өгөхийн тулд машины үр ашгийг хэрхэн тооцоолох практик хэрэглээний зарим жишээг авч үзье.
1. Аж үйлдвэрийн цахилгаан моторууд:
Үйлдвэрт 1500 ваттын оролтын чадалтай цахилгаан мотор байдаг. Хэмжилтүүд нь түүний бодит гаралтын чадал 1350 ватт болохыг харуулж байна.
Үр ашгийн томъёог ашиглан:
\[ \eta_{цахилгаан} = \left( \frac{1350~W}{1500~W} \right) \times 100\% = 90\% \]
2. Дизель генератор:
Дизель генератор нь 900 Жоуль цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхийн тулд 1200 Жоуль түлшний эрчим хүч зарцуулдаг.
Дулааны үр ашгийн томъёог ашиглан:
\[ \eta_{thermal} = \left( \frac{900~Joul}{1200~Joul} \right) \times 100\% = 75\% \]
3. Өргөх машины гидравлик систем:
Өргөх машины гидравлик систем нь 2000 Жоул эрчим хүч үйлдвэрлэхийн тулд шингэнээс 2500 Жоул энерги шаарддаг.
Гидравлик үр ашгийн томъёог ашиглан:
\[ \eta_{гидравлик} = \зүүн( \frac{2000~Жоул}{2500~Жоул} \баруун) \удаа 100\% = 80\% \]
Хаах
Машины үр ашгийг хэмжих нь машины гүйцэтгэл, үр ашгийг тодорхойлоход чухал хүчин зүйл болдог. Төрөл бүрийн машины үр ашгийг хэрхэн тооцоолохыг ойлгосноор бид илүү нарийвчлалтай үнэлгээ хийж, гүйцэтгэлийг нь сайжруулахын тулд шаардлагатай алхмуудыг хийж чадна. Үр ашиг нь зөвхөн үйл ажиллагааны зардалд төдийгүй тогтвортой байдал, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөнд нөлөөлдөг. Тиймээс үйлдвэрлэлийн болон ахуйн орчинд ашигладаг машин бүрийн үр ашгийг анхаарч үзэх нь ухаалаг эрчим хүчний менежментийн чухал алхам юм.
Нарийн тооцоолол, засвар үйлчилгээг тасралтгүй сайжруулах, оновчтой ашиглалтын нөхцөлтэй бол машины үр ашгийг хамгийн их байлгах боломжтой. Энэ нь зардлыг хэмнэх, эрчим хүчний хэрэглээг илүү үр ашигтай ашиглах, байгаль орчны нөөцөд илүү эерэг хувь нэмэр оруулахад хүргэдэг.
