528. Причины нарушения равномерности хода при установившемся движении.

Существуют различные причины нарушения равномерности хода во время установившегося движения. Главнейшими из них являются следующие.

1°. Части, меняющие направление движения.

2°. Прерывистость действия движущих сил, которые могут быть не постоянными, а только периодическими. Так, в машинах одностороннего действия давление пара на поршень действует всегда в одном и том же направлении; оно действует, например, когда поршень поднимается, и перестает действовать, когда поршень опускается. В этом случае действие движущей силы является прерывистым и периодическим.

3°. Прерывистость действия полезных сопротивлений, которые тоже могут быть не постоянными, а только периодическими, как это бывает, когда рабочим инструментом является, например, пест или молот.

Вследствие этих причин, нарушающих равномерность движения, невозможно поддерживать угловую скорость так, чтобы она была постоянна и равна желаемой рабочей скорости . Движение машины можно лишь считать периодическим, так как существует промежуток времени, по истечении которого машина возвращается в прежнее положение и принимает прежнее значение. Таким будет, например, промежуток времени, в течение которого главный вал машины совершает один оборот, т. е. увеличивается на По истечении такого промежутка времени машина возвращается к своему первоначальному геометрическому и кинематическому состоянию; говорят, что она совершает цикл. В каждый момент времени не будет соблюдаться равенство между работой движущих сил и работой сопротивлений; но по истечении цикла скорости вновь становятся прежними, изменение кинетической энергии за цикл равно нулю и имеет место уравнение

где верхний индекс указывает, что речь идет о работе в течение цикла.

Отношение

называется коэффициентом полезного действия машины. Коэффициент полезного действия всегда меньше единицы, так как невозможно уничтожить все вредные сопротивления.

Коэффициент неравномерности. Так как угловая скорость принимает прежнее значение после каждого цикла, то она проходит по крайней мере через один максимум и один минимум при каждом цикле. Пусть наибольший максимум, а наименьший минимум. Желательно, чтобы средняя угловая скорость за время цикла, которую мы рассматриваем как равную в точности совпадала с заданной наперед рабочей скоростью :

С другой стороны, для того чтобы ход был возможно более равномерным, т. е. чтобы угловая скорость отклонялась как можно меньше от ее среднего значения, необходимо, чтобы разность была возможно меньшей величиной или чтобы отношение

было как можно меньше.

Это отношение, которое мы обозначим через называется коэффициентом неравномерности Тогда

и равномерность хода будет тем больше, чем больше будет . Ниже мы увидим, как для заданной машины, присоединяя к ней маховик, можно добиться, чтобы имело заданное наперед значение. Мы начнем с аналитической формы уравнения кинетической энергии.