Градус в минуту (градусы) → оборот в секунду (обороты)

Угловая скорость

Когда тело движется по окружности, то не все его точки движутся с одинаковой скоростью относительно оси вращения. Если взять лопасти обычного бытового вентилятора, которые вращаются вокруг вала, то точка расположенная ближе к валу имеет скорость вращения больше, чем отмеченная точка на краю лопасти. Это значит, у них разная линейная скорость вращения. В то же время угловая скорость у всех точек одинаковая.

Угловая скорость представляет собой изменение угла в единицу времени, а не расстояния. Обозначается буквой греческого алфавита – ω и имеет единицу измерения радиан в секунду (рад/с). Иными словами, угловая скорость – это вектор, привязанный к оси обращения предмета.

Формула для вычисления отношения между углом поворота и временным интервалом выглядит так:

ω = ∆ϕ/∆t,

где:

• ω – угловая скорость (рад./с);
• ∆ϕ – изменение угла отклонения при повороте (рад.);
• ∆t – время, затраченное на отклонение (с).

Обозначение угловой скорости употребляется при изучении законов вращения. Оно употребляется при описании движения всех вращающихся тел.

Формула угловой скорости

Угловая скорость в конкретных случаях

На практике редко работают с величинами угловой скорости. Она нужна при конструкторских разработках вращающихся механизмов: редукторов, коробок передач и прочего.

Вычислить её, применяя формулу, можно. Для этого используют связь угловой скорости и частоты вращения.

ω = 2*π / Т = 2*π*ν,

где:

• π – число, равное 3,14;
• ν – частота вращения, (об./мин.).

В качестве примера могут быть рассмотрены угловая скорость и частота вращения колёсного диска при движении мотоблока. Часто необходимо уменьшить или увеличить скорость механизма. Для этого применяют устройство в виде редуктора, при помощи которого понижают скорость вращения колёс. При максимальной скорости движения 10 км/ч колесо делает около 60 об./мин. После перевода минут в секунды это значение равно 1 об./с. После подстановки данных в формулу получится результат:

ω = 2*π*ν = 2*3,14*1 = 6,28 рад./с.

К сведению. Снижение угловой скорости часто требуется для того, чтобы увеличить крутящий момент или тяговое усилие механизмов.

Шестерёнчатый уменьшитель хода для мотокультиватора

Как определить угловую скорость

Принцип определения угловой скорости зависит от того, как происходит движение по окружности. Если равномерно, то употребляется формула:

ω = 2*π*ν.

Если нет, то придётся высчитывать значения мгновенной или средней угловой скорости.

Величина, о которой идёт разговор, векторная, и при определении её направления используют правило Максвелла. В просторечии – правило буравчика. Вектор скорости имеет одинаковое направление с поступательным перемещением винта, имеющего правую резьбу.

Правило Максвелла для угловой скорости

Рассмотрим на примере, как определить угловую скорость, зная, что угол поворота диска радиусом 0,5 м меняется по закону ϕ = 6*t:

ω = ϕ / t = 6 * t / t = 6 с-1

Вектор ω меняется из-за поворота в пространстве оси вращения и при изменении значения модуля угловой скорости.

Как правильно ездить?

Если вы не автогонщик и не приверженец езды «внатяжку», которому трудно переучиться и поменять стиль вождения, то для сбережения силового агрегата и автомобиля в целом старайтесь удерживать рабочие обороты двигателя в диапазоне 2000–4500 об/мин. Какие бонусы вы получите:

1. Пробег до капитального ремонта мотора увеличится (полный ресурс зависит от марки авто и мощности мотора).
2. Благодаря сгоранию топливовоздушной смеси в оптимальном режиме вы сможете экономить горючее.
3. Быстрый разгон доступен в любой момент, стоит лишь нажать на педаль акселератора. Если оборотов недостаточно, с ходу переключайтесь на низшую передачу. Те же действия повторяйте при движении в гору.
4. Система охлаждения будет функционировать в рабочем режиме и убережет силовой агрегат от перегрева.
5. Соответственно, дольше прослужат элементы подвески и трансмиссии.

Как говорилось выше, приборные панели авто не всегда имеют тахометры. Для водителей с малым стажем вождения это является проблемой, поскольку частота вращения коленвала неизвестна, а ориентироваться по звуку новичок не умеет. Есть 2 вариант решения вопроса: купить и установить на торпедо электронный тахометр либо пользоваться таблицей, где указаны оптимальные обороты двигателя по отношению к скорости движения на разных передачах.

Позиция 5-ступенчатой коробки передач	1	2	3	4	5
Оптимальная частота вращения коленвала, об/мин	3200–4000	3500–4000	не менее 3000	> 2700	> 2500
Приблизительная скорость автомобиля, км/ч	0–20	20–40	40–70	70–90	более 90

Несколько слов о езде накатом с горы либо после разгона. В любой системе топливоподачи предусмотрен режим принудительного холостого хода, активирующийся в определенных условиях: автомобиль движется накатом, включена одна из передач, а обороты коленвала не опускаются ниже 1700 об/мин. Когда режим активирован, подача бензина в цилиндры блокируется. Так что вы спокойно можете тормозить двигателем на высшей скорости, не боясь напрасно израсходовать горючее.

Возникающие проблемы

У каждого вида авто свои требования и методы определения, сколько должно быть оборотов на холостом ходу. Принцип работы двигателя основан на сбалансированном движении вращающихся узлов. Значения 600-1000 являются в каком-то смысле оптимальными для всех типов моторов. Однако производители могут менять этот параметр в зависимости от типа потребляемого топлива, принципа действия всех систем в целом.

Качество воздуха, попадающего в двигатель, непосредственно влияет на его работу. Смена фильтрующего элемента является мерой профилактики для нормализации оборотов холостого хода. Не лишней будет и проверка состояния фильтра топливной системы.

Владельцам подержанных авто следует учитывать степень загрязнения систем при использовании некачественного бензина в прошлом и переходе на топливо с присадками. Последние моментально растворяют грязь на стенках, баке, и она устремляется напрямую в область поршней, систему впрыска. Это может стать причиной нестабильной работы мотора, потребуется внеплановая чистка этих узлов.

Как определить частоту вращения шпинделя

Для этого необходимо создать технологическую карту изготовления детали. Вопрос решается в 5 этапов – рассмотрим каждый из них.

Уделяем внимание исходным данным

Нужно определить следующие параметры (в том числе и конкретные значения некоторых из них):

Тип материала заготовки – чаще всего это углеродистая сталь, но также может быть выбран чугун или цветмет; важно понимать, что от плотности и сопротивления металла (пластика, дерева) зависит усилие, прикладываемое к поверхности для снятия нужного слоя.
Диаметр детали – разброс здесь может быть довольно серьезным, плюс, следует учитывать еще и припуски, величина которых зависит от количества проходов и того класса точности, которого требуется достигнуть
Обычно проводятся черновые, чистовые, финишные операции, каждая из которых уменьшает не только степень шероховатости, но и размер сечения предмета.
Длина заготовки – чем она больше, тем серьезнее нагрузка на вал и на зону его крепления (хвостовик); а значит этот параметр тоже важно принимать во внимание.
Квалитет точности и необходимая степень шероховатости – прецизионная обработка возможна только на высокой скорости и при наличии ЧПУ, идеально позиционирующего инструмент и функциональные узлы по отношению друг к другу.

Применяем формулу оборотов шпинделя

Согласно ей, частота вращения находится как:

Где:

• V – скорость резания или, другими словами, тот путь, который лезвие проходит за расчетную единицу времени, измеряется в м/мин;
• d – диаметр кромки резца, в мм;
• π – 3,14 – постоянная величина.

Свое влияние на производительность технологической операции оказывает преобразователь (облегчает изменение параметров) и инвертор (частично компенсирует потерю крутящего момента при резком замедлении вала)

Но при прочих равных на первый план по степени важности выходит сечение лезвия и конструктивные особенности самого оборудования

Выбираем инструмент и станок

Раз чрезмерная частота вращения шпинделя (из формулы и объяснений выше) убыстряет износ кромок, логично отдавать предпочтение резцу, способному выдерживать максимально большое количество оборотов. Для этого он должен быть исполнен из износостойкого сплава или просто оставаться подходящей формы. Например, фрезы для создания канавок продержатся дольше тех, что предназначены для создания плоских поверхностей.

Если есть такая возможность, обязательно проводите визуальный осмотр инструмента, внимательно проверяя его на отсутствие изъянов: даже мельчайшие дефекты со временем разовьются и точно убыстрят износ.

При выборе оборудования учитывайте, какие задачи оно будет решать. Нанесение резьбы требует одной производительности, сверление или формовка корпусных деталей – уже другой, блок ЧПУ может убыстрять или замедлять работу и так далее. Возможности промышленного будут отличаться о того, что предназначено для домашней мастерской, и тому подобное.

Выполняем расчет оборотов шпинделя и режима резания

Составляется технологическая карта, а уже на ее основе – необходимые чертежи с информативными таблицами. При этом частота находится путем подстановки значений в указанную формулу. Диаметр – это известная или, по крайней мере, измеряемая величина, скорость перемещения – тоже. Исходя из ее показателей и принимается решение о производительности, с которой будет функционировать оборудование.

Проводим заключительный этап

После этого осуществляется проверка, в ходе которой определяется:

• соответствие фактической мощности привода проектным данным;
• надежность механизма подачи в течение определенного срока;
• прочность пластинки и державки – чтобы спрогнозировать выход из строя;
• полнота сопутствующей технологической оснастки;
• время выполнения одной операции, а на его основании – себестоимость детали.

С учетом результатов пробного запуска делается вывод об эффективности и актуальности режима и устанавливается, нужно ли вносить какие-либо изменения.

Как это работает?

Чтобы понять точнее, что это – RPM, необходимо понять принцип работы самого устройства. При запросе определенной информации блок магнитных головок переходит к запрошенной дорожке. На это требуется определенное время для поиска (Seek latency). После того как считывающие головки перемещаются в нужный сектор, необходимо дождаться поворота дисков, чтобы нужный участок оказался под считывающей головкой. Этот участок времени называют задержкой на вращение. Именно этот параметр зависит от скорости вращения шпинделя, и чем он будет выше, тем задержка на вращение будет ниже.

Обе задержки (на перемещение шпинделя и на вращение дисков) определяют скорость доступа системы к данным. Многие программы тестирования производительности просчитывают данный параметр и выводят его под строками «Access to data time». Это позволяет определить реальную скорость работы диска. Данный параметр непосредственно влияет на производительность всей системы. Сегодня есть множество мощных ноутбуков, которые оснащаются мощными видеокартами и процессорами, большим объемом оперативной памяти. Но при этом совместно с хорошим «железом» используются очень медленные жесткие диски со скоростью вращения в 5400 оборотов в минуту. В результате все эти мощные комплектующие не работают на полную мощность из-за низкой скорости доступа к данным. Так что RPM диска важен наравне с частотой процессора и шириной шины видеокарты.

Распространенные ошибки при выборе режимов резания

Очень часто начинающие токари и фрезеровщики не согласовывают скорости – это оборачивается концентрацией напряжений на кромке, а значит повышает вероятность поломки инструмента в таких «критических» точках и вызывает другие проблемы.

Есть две классические ситуации:

• Максимальные обороты при медленной подаче – при этом серьезно падает качество обработки. Кроме того, резец будет не снимать стружку, а лишь давить на поверхность, сначала лишь шлифуя ее, а потом уже вызывая прижог; при этом не просто действуя вхолостую, а даже теряя в прочности, ведь будет наблюдаться отгибание кромки.
• Обратная ситуация приводит к тому, что лезвие убирает слишком много материала и вместе с тем испытывает чрезмерную нагрузку, в результате чего скалывается и оставляет царапины и другие дефекты на той плоскости, которая должна быть гладкой.

Поэтому на практике нужно проводить расчет частоты вращения шпинделя для каждой технологической операции и, на основе полученных результатов, соотносить подачу, чтобы обеспечивать не только скорость, но и точность, и безопасность процесса. Тем более что все величины можно принимать в некотором диапазоне – всегда есть место для допусков. Помните, что длительная эксплуатация инструмента – следствие правильного подхода, тогда как неожиданная поломка – результат допущенных ошибок.

И универсальный совет – проводите обработку в несколько этапов: сначала черновую, по максимуму снимая ненужный металл, потом чистовую, более медленно, и, наконец, финишную – для шлифовки мельчайших неровностей.

Распространенные ошибки при выборе режимов резания

Очень часто начинающие токари и фрезеровщики не согласовывают скорости – это оборачивается концентрацией напряжений на кромке, а значит повышает вероятность поломки инструмента в таких «критических» точках и вызывает другие проблемы.

Есть две классические ситуации:

• Максимальные обороты при медленной подаче – при этом серьезно падает качество обработки. Кроме того, резец будет не снимать стружку, а лишь давить на поверхность, сначала лишь шлифуя ее, а потом уже вызывая прижог; при этом не просто действуя вхолостую, а даже теряя в прочности, ведь будет наблюдаться отгибание кромки.
• Обратная ситуация приводит к тому, что лезвие убирает слишком много материала и вместе с тем испытывает чрезмерную нагрузку, в результате чего скалывается и оставляет царапины и другие дефекты на той плоскости, которая должна быть гладкой.

Поэтому на практике нужно проводить расчет частоты вращения шпинделя для каждой технологической операции и, на основе полученных результатов, соотносить подачу, чтобы обеспечивать не только скорость, но и точность, и безопасность процесса. Тем более что все величины можно принимать в некотором диапазоне – всегда есть место для допусков. Помните, что длительная эксплуатация инструмента – следствие правильного подхода, тогда как неожиданная поломка – результат допущенных ошибок.

И универсальный совет – проводите обработку в несколько этапов: сначала черновую, по максимуму снимая ненужный металл, потом чистовую, более медленно, и, наконец, финишную – для шлифовки мельчайших неровностей.

Типы шпинделей по числу оборотов

По данному показателю все валы разделяют на 3 категории:

• Маломощные – до 0,8 кВт включительно – устанавливаются на негабаритной технике, использующейся в небольших частных мастерских для решения упрощенных бытовых задач; развивают от 3 до 9 тысяч об/мин.
• Средние – от 1,5 до 5 кВт – применимы в стандартных условиях, для обработки заготовок из дерева, пластика, мягких металлов, а также для нанесения гравировки; поддерживают от 12 до 18 тысяч об/мин.
• Высокопроизводительные – от 5 кВт и выше – предназначены для промышленного оборудования, призванного решать самые масштабные и серьезные задачи; в общем случае доходят до 24 тысяч об/мин, хотя данный показатель не всегда является безусловным плюсом – те же твердосплавные или тонкие фрезы на такой скорости изнашиваются очень быстро.

Мгновенная угловая скорость

Полный угол поворота тела в любой момент времени можно определить по графику углового перемещения. Чем круче график, тем больше в данный момент времени мгновенная угловая скорость. ? — угол между касательной и осью времени t? — мгновенная угловая скорость? — угловое перемещение к моменту времени t

или

Мгновенной угловой скоростью называется первая производная функции ? = ?(t) по времени.

Обратите внимание:1) чтобы вычислить мгновенную угловую скорость ?, необходимо знать зависимость углового перемещения от времени.2) формула углового перемещения при равномерном движении тела по окружности и формула углового перемещения при равномерно ускоренном движении по окружности без начальной угловой скорости являются частными случаями формулы (2) соответственно для ? = 0 и ? = const. Из формул следует:

Из формул следует:

Проинтегрировав обе части выражения, получим

Угловое перемещение есть интеграл по времени от угловой скорости.

Обратите внимание:
Для вычисления углового перемещения ? необходимо знать зависимость угловой скорости от времени

Нужные обороты

Масляный насос получает номинальный уровень производительности с 2,500 об. в мин. А вот при 1,500 – 1,800 оборотах нагрузка приводит к масляному голоданию, больше всего вреда наносится шатунным подшипникам(вкладышам) скольжения, а также поршневым компрессионным кольцам.

• Топливовоздушная смесь сжигается не в идеальных условиях. В камерах, на днищах поршней и тарелках клапанов остается нагар. При работе такая сажа нагревается и поджигает топливо, при этом искра на свече отсутствует.
• При необходимости быстро поднять обороты при езде с низких передач, водитель жмет на акселератор, однако авто почти не набирает скорость, до того времени как двигатель не получает нужный крутящий момент. Но после этого включается более высокая передача, а коленчатый вал снова понижает частоту вращения. Нагрузка при этом огромная, смазки мало, помпа вяло перекачивает антифриз, что и приводит к перегреву.
• И хотя многие так не считают, сэкономить горючее при этом не удастся. Когда мы жмем на газ, топливная жидкость обогащается, однако сгорает она не вся, и получается, что мы расходуем ее впустую.

В машине, имеющей бортовой компьютер, можно увидеть отсутствие экономии при езде «в натяг». Нужно лишь посмотреть на экране мгновенное потребление горючего.

Нестандартный параметр RPM

Есть также на рынке модели со скоростью вращения шпинделя 15000 оборотов в минуту. Как вы догадались, там время задержек еще ниже – около 2 мс, а среднее время поиска равно 3.8 мс. Это позволяет обеспечить доступ к данным за 5.8 мс. Следовательно, диски с большим RPM имеют низкое время поиска нужной информации, за счет чего обеспечивается быстрый обмен между хранилищем информации и системой.

Однако важно заметить, что при доступе к данным большого размера разница в производительности между дисками с большим и низким параметрами RPM будет несущественная, так как задержки на доступ к информации будут отсутствовать вообще

Сколько оборотов в минуту: максимальное и минимальное количество

Скорость оборотов диска, который установлен на болгарке, напрямую зависит от его диаметра. Чем больше диаметр, тем меньшее число оборотов ему требуется. Скорость вращения диска УШМ варьируется в диапазоне от 2800 до 11000 об/мин. Скорость рассчитана так, чтобы линейная скорость диска не была больше 80 м/сек. В противном случае есть высокая вероятность разрушения диска и нанесения травм его осколками пользователю.

Поэтому для каждого размера болгарок есть свои предельно допустимые значения скорости оборотов.

У маленьких УШМ

Для малых болгарок с размером диска 115 или 125 мм. возможна максимальная скорость 10-11 тысяч об/мин. Фактически такие болгарки работают на максимально допустимых оборотах, без всяких ограничений.

УШМ (болгарка) METABO W 18 LTX 125 с диаметром диска 125 мм. и числом оборотов 8000. Фото 220Вольт

У средних

У средних болгарок с размером диска 150-180 мм. уже есть ограничения. Максимальное число оборотов – до 8500. Минимальный показатель остается на тех же параметрах 2800 об/мин.

У больших

Болгарки с большими кругами имеют наименьшую максимальную скорость вращения. При диаметре круга в 230 мм. максимальное количество оборотов в минуту – 6 650.

Момент инерции

Этот показатель представляет собой скалярную физическую величину, которая отражает меру инертности вращательного движения вокруг собственной оси. При этом масса тела является величиной его инертности при поступательном движении. Основная характеристика параметра выражена распределением масс тела, которая равна сумме произведений квадрата расстояния от оси до базовой точки на массы объекта.В Международной системе единиц измерения он обозначается как кг·м2 и имеет рассчитывается по формуле:

J = ∑ r2 × dm, где

J — момент инерции, кг·м2 ;

m — масса объекта, кг.

Моменты инерции и силы связаны между собой соотношением:

M — J × epsilon, где

epsilon — угловое ускорение, с-2.

Показатель рассчитывается как:

epsilon = d(omega) × dt.

Таким образом, зная массу и радиус ротора, можно рассчитать параметры производительности механизмов. Формула мощности электродвигателя включает в себя все эти характеристики.

Частота вращения

Частота вращения — физическая величина, равная числу полных оборотов за единицу времени. В Международной системе единиц (СИ) единица частоты вращения — секунда в минус первой степени (с−1, s−1), оборот в секунду (об/с, 1/с или с−1). Часто используются и такие единицы, как оборот в минуту, оборот в час и т. д.

Обороты в минуту конвертируются в обороты в секунду делением на 60:

1 об/мин = 1/мин = 1/(60 с) = 1/60 об/с ≈ 0,01667 об/с

Обратное преобразование: обороты в секунду умножаются на 60 для перевода в обороты в минуту.

Ещё одна физическая величина, связанная с данным понятием, — угловая скорость; в Международной системе единиц (СИ) она выражается в радианах в секунду (символ рад·с−1 или рад/с):

1 об/мин = 2π рад·мин−1 = 2π/60 рад·с−1 = 0,1047 рад·с−1 ≈ 1/10 рад·с−1

Когда следует проводить регулировки?

После некоторых манипуляций с авто рекомендуется обязательно проверять, сколько должно быть оборотов на холостом ходу. К одной из причин изменения показаний тахометра относят замену свечей и масла согласно проведенному плановому техосмотру. Аналогично поступают после промывки топливной системы, ремонта узлов двигателя, электронных блоков.

На любой СТО могут подсказать, сколько должно быть оборотов. На холостом ходу у отечественных двигателей допустимые значения тахогенератора находятся в пределах 800-1000. Идеальная система поддерживает стрелку возле отметки 800.

Если рассматривать, сколько должно быть оборотов на холостом ходу у иномарок, то можно обратить внимание на панель приборов — показания тахогенератора вообще отсутствуют. На СТО эти значения проверяют при помощи диагностического разъема, выводя информацию на экран ноутбука или специально предназначенного для этого прибора

Следует помнить, устойчивость работы двигателя зависит от качества заливаемого в бак бензина.

Что такое электродвигатель?

Электрический двигатель представляет собой устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Работа большинства агрегатов зависит от взаимодействия магнитного поля с обмоткой ротора, которая выражается в его вращении. Функционируют они от источников питания постоянного или переменного тока. В качестве питающего элемента может выступать аккумулятор, инвертор или розетка электросети. В некоторых случаях двигатель работает в обратном порядке, то есть преобразует механическую энергию в электрическую. Такие установки находят широкое применение на электростанциях, работающие от потока воздуха или воды.

Электродвигатели классифицируют по типу источника питания, внутренней конструкции, применению и мощности. Также приводы переменного тока могут иметь специальные щетки. Они функционируют от однофазного, двухфазного или трехфазного напряжения, имеют воздушное или жидкостное охлаждение. Формула мощности электродвигателя переменного тока

P = U х I,

где P — мощность, U — напряжение, I — сила тока.

Приводы общего назначения со своими размерами и характеристиками находят применение в промышленности. Самые большие двигатели мощностью более 100 Мегаватт используют на силовых установках кораблей, компрессорных и насосных станций. Меньшего размера используют в бытовых приборах, как пылесос или вентилятор.

Равномерно ускоренное движение по окружности с начальной угловой скоростью

Начальная скорость тела, равная ?0 в момент t = 0, изменяется равномерно на величину ??. (Угловое ускорение при этом постоянно.)

?0 — начальная угловая скорость? — конечная угловая скорость? — угловое перемещение тела за время t в радианахt — время? — угловое ускорение постоянное в течение времени t

Поскольку на графике скорости угловое перемещение соответствует площади трапеции под кривой скорости, имеем:

Так как площадь трапеции равна сумме площадей образующих ее треугольника и прямоугольника, получаем:

откуда

Далее из графика скорости следует

Совместив формулы мы получим

После преобразования получаем выражение, не содержащее времени:

Как узнать скорость вращения шпинделя?

Определить этот параметр проще простого – он всегда указывается на наклейке на самом устройстве. Достаточно открыть корпус своего системного блока и взглянуть на наклейку. Там может быть много непонятных параметров, но всегда есть одна из следующих строк:

1. RPM HDD: 5400.
2. RPM: 7200.
3. RPM: 10000.

Если жесткий диск скрыт под корпусом ноутбука, который достаточно сложно вскрыть, то можно воспользоваться специальной программой тестирования «железа».

Популярными являются следующие:

1. Crystalmark.
2. Aida64.
3. Speccy.

Они доступны для скачивания из интернета совершенно бесплатно. Запустив одну из указанных программ, можно быстро найти информацию об устройстве хранения данных. Там будут детально отображены параметры жесткого диска. Нас в первую очередь интересует строка «Rotation Rate» и значение напротив нее. В русской версии программы Aida64 необходимо в левой части нажать на «Хранение данных» – «Хранение данных Windows», затем в верхней части нужно выделить жесткий диск, после чего снизу появится информация о нем, в том числе и строка «Скорость вращения».