5.3 负载特性是上帝
任何机械在运行过程中，都有阻碍运动的力或转矩，称之为阻力或阻转矩。负载转矩在极大多数情况下，都呈阻转矩性质。因此，所谓负载的机械特性，也就是负载的阻转矩与转速的关系。在分析负载的机械特性时，首先应弄清其阻转矩是怎么形成的，然后再分析当转速变化时，阻转矩的变化规律。
5.3.1 恒转矩低速功率小
带式输送机是恒转矩负载的典型例子之一，其基本结构和工作情况如图5-20（a）所示。如图，负载的阻力来之于皮带与滚筒间的摩擦力，作用半径就是滚筒的半径。故负载阻转矩的大小决定于:
tl＝f×r
式中，f─皮带与滚筒间的磨擦阻力;
r─滚筒的半径。
（1）转矩特点
图5-20 恒转矩负载及其特性
由于f和r的大小都和转速的快慢无关，所以在调节转速nl的过程中，负载的阻转矩tl保持不变，即具有恒转矩的特点:
tl＝const
其机械特性曲线如图5-20（b）所示。
必须注意:这里所说的转矩大小的是否变化，是相对于转速变化而言的，不能和负载轻重变化时，转矩大小的变化相混淆。或者说，“恒转矩”负载的特点是:负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而和转速大小无关。拿带式输送机来说，当传输带上的物品较多时，不论转速有多大，负载转矩都较大;而当传输带上的物品较少时，也不论转速有多大，负载转矩都较小。
（2）功率特点
在负载转矩tl不变的情况下，负载功率pl的特点是:
pl＝∝nl (5-8)
即:负载功率与转速成正比，其有效功率线如图5-20（c）所示。
5.3.2 恒功率高频转矩孬
各种薄膜的卷取机械是恒功率负载的典型例子之一，如图5-21（a）所示。其工作特点是:为了保证在卷绕过程中，被卷物的物理性能不发生变化，随着“薄膜卷”的卷径不断增大，卷取辊的转速应逐渐减小，以保持薄膜的线速度恒定，从而也保持了张力的恒定。
图5-21 恒功率负载及其特性
（1）功率特点
因为要保持线速度和张力恒定:
f＝const
v＝const
式中，f—被卷薄膜的张力，n;
v—被卷薄膜的线速度，m/min。
所以，在不同的转速下，负载的功率基本恒定:
pl＝fv＝const;
即，负载功率的大小与转速的高低无关，其功率特性曲线如图5-21（c）所示。
（2）转矩特点
如图5-21（a），负载阻转矩的大小决定于:
tl=f×r
式中，r—卷取物的卷取半径。随着卷取物不断地卷绕到卷取辊上，r将越来越大。
由于pl不变，故有:
tl＝∝ （5-9）
即，负载阻转矩的大小与转速成反比，如图5-21（b）所示。
5.3.3 混合型切削机床
大部分金属切削机床都属于混合型负载，其主要特点是:
（1）低速段
通用机床的低速段，由于允许的最大进刀量都是相同的，故负载转矩也相同，具有恒转矩性质。
（2）高速段
在高速段，由于受床身机械强度和振动以及刀具强度等的影响，速度越高，允许的最大进刀量越小，负载转矩也越小，但要求切削功率保持不变，故具有恒功率性质。
（3）计算转速
恒转矩区和恒功率区的分界转速，称为计算转速，用nd表示，如图5-22所示。关于计算转速大小的规定因机床的种类而不同，如:
图5-22 机床的机械特性
在老系列车床中，一般规定:从最低速起，以全部转速档次的三分之一的最高速作为计算转速。
例如，ca6140型普通车床主轴的转速共分24级:n1、n2、n3、……n24，则第八档转速（n8）为计算转速。
但随着刀具强度和切削技术的提高，计算转速已经大为提高。近年来，在一些新系列车床中，已逐渐提高为以最高转速的（1/4～1/2）作为计算转速:
nd≈ （5-10）
在a系列龙门刨床中，最高刨削速度为vmax＝90m/min，而计算（分界）刨削速度规定为vd＝25m/min。
5.3.4 二次方律风机水泵
二次方律负载的典型实例是离心式风机和水泵，如图5-23（a）所示。
图5-23 二次方律负载及其特性
这类负载大多用于控制流体（气体或液体）的流量。由于流体本身无一定形状，且在一定程度上具有可压缩性（尤其是气体），故难以详细分析
