Лабораторная работа 4 (Лабораторные работы), страница 2

Специальный выступ рамы статора 23 двигателя упирается в эту пружину иизгибает ее. Статор поворачивается при этом на небольшой угол. Изгиб пружины 11вызывает перемещение ножки индикатора 12. Так как плечо действующей на пружину 11силы практически не меняется, шкала индикатора градуируется по моменту. Индикатор 1предназначен для определения момента Мдв электрического двигателя, приводящего вдействие редуктор.9УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И НАГРУЗКИРис. 4 Устройство измерения момента двигателя и скоростиЭлектродвигатель 2 установлен в поворотной раме 10 (подвешен на собственнойоси). В специальное отверстие раме вставляется рычаг 20.

На рычаг помещается груз 20,его можно перемещать по рычагу, создавая точно известный момент для градуировкишкалы индикатора 12 в единицах момента. (Определение градуировочной характеристикисредства измерений. Градуировка средств измерений - термин из Государственнойсистемы обеспечения единства измерения (ГСИ). Метрология. Основные термины иопределения).10Рис. 5. Схема градуировки устройства измерения моментаНа рис. 5 представлена схема градуировки устройства измерения момента. Моментгруза 21 на рычаге 20 отностельно оси установки поворотной рамы крепления двигателяточно известен, разделив этот момент на величину другого рычага r получим величинусилы Fпр, изгибающюю измерительную пружину 11.

По закону Гука она пропорциональнасиле, а следовательно и моменту, развиваемому двигателем. Эта сила Fпр уравновешиваетмомент груза 21 на плече рычага 20. Для проведения эксперимента величина плеча и грузазадается в таблице №1 или по указаниям преподавателя.Разделив известную величинумомента на число делений индикатора получим цену деленния индикатора в единицахмомента.Величина прогиба измерительной пружины Δ может быть рассчитана теортическипо поразмерам измерительной пружины и известному модулю упругости и проверена попоказаниям индикатора 12.Работа устройства задания и измерения момента нагрузки работает по такому жеалгоритму как и устройство измерения момента электродвигателя рис.6.11Рис.

6. Устройство измерения момента нагрузкиОт ротора электрического двигателя через муфту 13 (рис. 4, 5) вращениепередается на входной вал многоступенчатого редуктора 3. От выходного вала редукторачерез упругую муфту, аналогичную муфте 13 движение передается на нагрузку в видепорошкового тормоза 4.

Порошковый тормоз состоит из статора и ротора в виде пологоцилиндра, а зазор между ними заполнен жидкой смесью ферритового порошка и масла.Статорпорошковоготормозаснабженобмоткой,черезкоторуюпропускаетсяэлектрический ток. Изменение тока в обмотке приводит к изменению магнитного поля взазоре и связанной с ним вязкостью жидкой смесью ферритового порошка и масла.Регулируя ток в обмотке статора поворотом ручки 15 (рис. 3)меняется вязкость жидкостии соответственно величина момента нагрузки.

Тормоз 4 включается и выключаетсятумблером 14. Реактивный момент статора измеряется измерительным устройством,представленным на рис. 6, принцип работы которого представлен на рис.5.На измерительные пружины 11 и 16 (рис.3) наклеены тензодатчики, которые такжемогут быть использованы для измерения крутящих моментов.

Для их подключения назадней панели предусмотрены клеммовые зажимы электрических проводов.Установка подключается к сети переменного тока напряжением 220 В, мощностьэлектрического двигателя 20 Вт.12ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД. СТУПЕНЧАТОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГОРЕДУКТОРАПри определении КПД зубчатого зацепления принимается, что потери вызванытрением скольжения между боковыми поверхностями зубьев. Для эвольвентногозубчатого зацепления формула (4) имеет вид:η1− 2 = 1 − c ⋅ π ⋅ f ⋅ (11+ )Z1 Z 2(11)где:Z1 — число зубьев 1-го колеса;Z2 — число зубьев 2-го колеса пары, находящейся в зацеплении;f — коэффициент трения скольжения материалов пары.В исследуемом редукторе для каждой пары Z 1 = 31 , Z 2 = 53 , f = 0,1 (для стальныхколес при удовлетворительной смазке и средней чистоте рабочих поверхностей).В слабо нагруженных передачах поправочный коэффициент определяется поформуле:c=F + 2,87F + 0,17(12)где F — окружное усилие в зацеплении, измеряемое в Н и определяемое изсоотношения F =2Mdгде;d — диаметр делительной окружности соответствующего колеса, равный d = Z ⋅ m ;m — модуль зацепления (для данного редуктора везде m = 1мм );M — крутящий момент на колесе, H∙мм.Расчет моментов и усилий в кинематической цепи выполняется от ведомых звеньевк ведущим.

Такая последовательность расчета объясняется тем, что нагрузки концевыхведомых звеньев цепи обычно бывают известны или легко вычисляются. Определивнагрузки концевых ведомых звеньев, необходимо привести их к валу ведущего звеначерез промежуточные передачи, учитывая КПД пары подшипников.Методика приведения выходного момента к ведущему валу для данногошестиступенчатого редуктора следующая:1.По известному моменту нагрузки M Н = М V // определяем усилие F6 взацеплении колес Z11 и Z12:13F11−12 =2 M V //d122.Затем по формуле (12) получаем C11-123.По формуле (11) находим КПД в зацеплении Z 11 − Z 12 :η11−12 =1 − C11−12 ⋅ π ⋅ f ⋅ (11)+Z11 Z124.Определяем на предыдущем валуMV / =M V //i11−12 ⋅η11−12 ⋅ηопДля следующей ступени момент нагрузки М Н = M V / , и тогда F9−10 =формуле (12) определяем C9-10, по формуле (11) — η 9−10 и момент M V =2M V /поd10MV /i9−10 ⋅η9−10 ⋅ηоп,который будет моментом нагрузки для следующей ступени.Далее повторяем расчет до определения M1 на входном валу и соответственнозначение η1− 2 .Затем общий КПД редуктора вычисляем как произведениеη ред = η1− 2 ⋅η3− 4 ⋅η5−6 ⋅η7 −8 ⋅η9−10 ⋅η11−12 ⋅ηопk(13)где:η оп — КПД одной пары подшипников;k — число пар подшипников в редукторе.Задаваясь несколькими значениями момента нагрузки MН из таблицы 3,можнопостроить теоретическую зависимостьη ред = f ( M Н )Экспериментальное определение коэффициента полезного действия редуктора.Мощность двигателя, (максимум 20 Вт) затрачиваемая на приведение в действиеустановки, равнаPдв = М дв ⋅ ω1 =М дв ⋅ π ⋅ n130Мощность на выходном валу редуктора или входном тормоза:14Pвых = М Н ⋅ ω 2 =М Н ⋅ π ⋅ n230гдеМдв и Мвых выражаются и определяются по экспериментальным данным, Н∙м; Рдв иРвых — в Вт;ω1 — угловая скорость двигателя и входного вала редуктора, c −1 ; ω 2 — угловаяскорость выходного вала редуктора и ротора тормоза, c −1 ; n1 и n2 — частоты вращения,об/мин.Коэффициент полезного действия каждого редуктора равен:η ред =Pвых М Н ⋅ ω 2МН==PдвМ дв ⋅ ω1 iобщ ⋅ М дв(31)где iобщ — определяется по формуле (10) для цилиндрического зубчатогоредуктора.

Моменты могут быть выражены не только в Н∙м, но и в других единицах, норазмерность их при подсчете по формуле (31) должна быть одинакова.Полученные экспериментально значения КПД редуктора несколько занижены посравнению с действительными, так как методика проведения эксперимента и конструкцияустановки не позволяют учесть потери в опорах двигателя, нагрузочного устройства, атакже потери в измерительных устройствах и муфтах.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАПри измерении любой величины появляются погрешности: систематические ислучайные.Систематической называется погрешность, которая при повторении измерений внеизменных условиях постоянна или изменяется по известному закону. Систематическиепогрешности вызваны либо постоянно действующими факторами, либо факторами, законизменения которых известен.

Примерами систематических погрешностей являютсятемпературная, методическая погрешности и т.п. Если систематическая погрешностьизвестна, то ее можно заранее учесть или исключить из результатов измерения.15Случайной погрешностью называется погрешность, которая при повторенииизмерений в практически неизменных условиях изменяется от измерения к измерению.Отрицательные ошибки встречаются так же часто, как и положительные. Как правило,чем больше ошибка, тем реже она встречается. Случайные погрешности обусловленывлиянием целого ряда изменяющихся факторов.

Случайные погрешности нельзяисключить, но путем многократных измерений их влияние на результат измерения можноуменьшить.Пусть в ходе j измерений величины X получены результаты A1 , A2 ... A j , несодержащие систематических ошибок и не являющиеся случайными величинами.Практически при любой методике обработки совокупности результатов измеренийневозможно получить точное значение измеряемой величины X. Однако можно найтинаиболеевероятноезначениеизмеряемойвеличины,которымявляетсясреднеарифметическое результатов измерения:Xв =A1 + A2 + ...

+ A jj=1⋅ ∑ Ajj j(32)Градуировка проводится при выключенном двигателе и тормозе. Перед началомградуировки проверьте, упираются ли ножки индикаторов 12 и 17 в измерительныепружины 11 и 16 (рис. 11, 12). Механизмы индикаторов не должны стоять у своихограничителей.1.Градуировка измерительной пружины 11 индикатора 12.

Для этого вставьтедо упора малый градировочный рычаг 20 в отверстие (см. рис. 11), находящееся сзадирамы двигателя. Широкая грань рычага должна быть расположена вертикально.Установите на рычаге 20 градировочный груз 21 весом Fm = 3 Н таким образом, чтобыодна из его граней находилась против нулевой отметки. Легко постукивая по основаниюладонью, поворотом шкалы индикатора 12 поставьте его стрелку на ноль. Упор рамыстатора двигателя 2 прижимается к измерительной пружине под действием момента,создаваемого винтовой пружиной 22 (рис. 11) и выбирает зазор между градировочнойпружиной11иупоромрамыподвесадвигателя.Этапружинаназываетсялюфтовыбирающей (зазоровыбирающей).