Лабораторная работа 6 (Лабораторные работы), страница 2

Представлена кинематическая схема лабораторной установки №6 ,определение коэффициента полезного действия планетарного редуктора.F34 M в  Z2m  ( Z 3  Z 4 )( Z 2  Z 3 )(14)Задаваясь несколькими значениями момента нагрузки, т.е. момента Mв, определимдля каждого значения F12 и F34 по формулам (13) и (14). Затем находим 1 2 и  3 4 по10формулам (11) и (12). Общий КПД планетарного редуктора определяем из (6) и (8): ред 1i1в 1  i1 4 1 4  опk(15)где: оп — КПД одной пары подшипников; оп  0,99 ;k — число пар подшипников.По найденным значениям  ред можно построить теоретическую зависимость ред  f ( M в ) .Конструктивная схема установкиЭкспериментальноеисследованиеприборныхредукторовпроводитсяналабораторной установке, кинематическая схема которой представлена на рис.

1, 2 и 3, аконструктивная схема установки и измерительных устройств – на рис. 4, 5, и 6.Рис. 4. Конструктивная схема лабораторной установки №6Нумерация элементов установки сквозная. Продолжается на всех последующихрисунках.Лабораторная установка (рис. 4) установлена на основание 1, на которомустановлены: электрический двигатель 2, планетарный редуктор 3, порошковый тормоз 4,создающий момент нагрузки, и пульт управления 5. К ротору электрического двигателяподключен тахометр 6, позволяющий определить частоту вращения в об/мин.Электрический двигатель 2 включается и выключается тумблером 7, а скорость еговращения можно регулировать поворотом ручки потенциометра 8.

При включении11загорается лампа 9.Статор электрического двигателя установлен на поворачивающейся раме 10 (рис.11). При работе двигателя на статор действует реактивный крутящий момент, которыйуравновешиваетсяпротиводействующиммоментомсилыплоскойизмерительнойпружины 11. Специальный выступ рамы статора 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.Рис.

5. Устройство измерения скорости и момента электродвигателяНа рис.5 представлено устройство измерения момента, скорости и градуировки системыизмерения момента в положении градуировки, двигатель обязательно находится ввыключенном состоянии.Электродвигатель 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 характеристики12средства измерений. Градуировка средств измерений - термин из Государственнойсистемы обеспечения единства измерения (ГСИ). Метрология. Основные термины иопределения).На рис. 6 представлена фзическая картина градуировки. Момент груза 21 на рычаге20 отностельно оси установки поворотной рамы крепления двигателя точно известен,разделив этот момент на величину другого рычага r получим величину силы,изгибающюю измерительную пружину 11, по закону Гука она пропорциональна силе, аследовательно 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.Рис.6. Схема измерения момента нагрузкиВеличина прогиба измерительной пружины Δ может быть рассчитана теортически по еепоразмерам измерительной пружины и известному модулю упругости и проверена по13показаниям индикатора 12.Работа устройства задания и измерения момента нагрузки работает по такому жеалгоритму как и устройство измерения момента электродвигателя.Рис.

7. Устройство измерения момента нагрузкиОт ротора электрического двигателя через муфту 13 (рис. 9, 10) вращениепередается на входной вал планетарного редуктора 3. От выходного вала редуктора черезмуфту, аналогичную муфте 13 движение передается на ротор порошкового тормоза 4.Порошковый тормоз состоит из статора и ротора в виде полого цилиндра, а зазормежду ними заполнен жидкой смесью ферритового порошка и масла. Статор порошковоготормоза снабжен обмоткой, через которую пропускается электрический ток.

Изменениетока в обмотке приводит к изменению магнитного поля в зазоре и связанной с нимвязкостью жидкой смесью ферритового порошка и масла. Регулируя ток в обмоткестатора поворотом ручки 15 (рис. 3)меняется вязкость жидкости и соответственновеличина момента нагрузки. Тормоз 4 включается и выключается тумблером 14.Реактивный момент статора измеряется измерительным устройством, представленным нарис. 6, принцип работы которого представлен на рис.5.Тормоз 4 включается и выключается тумблером 14.

Реактивный момент статора14измеряется измерительным устройством, схема работы которого представленным на рис.6, принцип работы представлен на рис.7.На измерительные пружины 11 и 16 наклеены тензодатчики, которые также могутбыть использованы для измерения крутящих моментов. Для их подключения на заднейпанели предусмотрены клеммовые зажимы электрических проводов.Установка подключается к сети переменного тока напряжением 220 В, мощностьэлектрического двигателя 20 Вт.Экспериментальное определение коэффициента полезного действия редуктора.Мощность двигателя, затрачиваемая на приведение в действие установки, равнаPдв  М дв  1 М дв    n130Мощность на выходном валу редуктора или ротора тормоза:Pвых  М Н   2 М Н    n230где Мдв и Мвых выражаются и определяются по экспериментальным данным, Н·м;Рдв и Рвых — в Вт; 1 — угловая скорость двигателя и входного вала редуктора, c 1 ;  2 —угловая скорость выходного вала редуктора и ротора тормоза, c 1 ; n1 и n2 — частотывращения, об/мин.Коэффициент полезного действия редуктора равен: ред Pвых М Н   2МНPдвМ дв  1 iобщ  М дв(16)где iобщ — определяется для планетарного редуктора по формуле (4).Моменты могут быть выражены не только в Н·м, но и в других единицах, норазмерность их при подсчете по формуле (16) 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 рамы двигателя, нагрузочного устройства,а также 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.

Систематические15погрешности 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, в данномслучае это потери в упругих соединительных муфтах и опорах рамы электродвигателя.Случайной 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 , несодержащиесистематическихошибокиявляющиесяслучайнымивеличинами.Практически при любой методике обработки совокупности результатов измеренийневозможно получить точное значение измеряемой величины X. Однако можно найтинаиболеевероятноезначениеизмеряемойвеличины,которымявляетсякаксреднеарифметическое результатов измерения:Xв A1  A2  ...  A jj1  Ajj j(17)Градуировка измерительных устройствГрадуировка проводится при выключенном двигателе и тормозе.