Методические указания к лабораторной работе № 4,5,6 - Исследование приборных редукторов (1065759)
Текст из файла
Методические указанияк лабораторной работе № 4,5,6ИССЛЕДОВАНИЕПРИБОРНЫХ РЕДУКТОРОВМосква, 2012МУ к л/р №4,5,6, «Исследование приборных редукторов»Цель работыЭкспериментальное и аналитическое определение коэффициента полезного действиязубчатых редукторов различного типа. Исследование зависимости коэффициента полезногодействия редуктора от величины нагрузки на выходном валу.Общие сведенияРедуктором называется механизм, в котором скорость вращения понижается от входноговала к выходному. Редукторы применяются в качестве механической передачи вэлектромеханических приводах, где используются высокоскоростные исполнительные двигателиэлектродвигатели для достижения необходимой мощности и достаточного пускового момента вмалых габаритах.Одной из важных характеристик механической передачи в нагруженных приводах являетсякоэффициент полезного действия (КПД), который зависит от различных факторов.В данной лабораторной работе исследуется зависимость коэффициента полезного действияредуктора от величины нагрузки (момента на выходном валу) на примере ступенчатого,планетарного или червячного механизма (работы №4, №5 или №6 соответственно).Понятие о КПД механической передачиКоэффициент полезного действия η0 механической передачи (редуктора) есть отношениеполезной мощности к мощности затраченной, т.е.
мощности на выходном валу Рвых к мощности,подводимой к входному валу РвхР(1)η0 = вых .РвхРвых меньше Рвх за счет потерь внутри редуктора, тогдаη0 =Рвх − Рпотерь= 1 − ψ 0 , где ψ 0 =Рпотерьназывается коэффициентом потерь.РвхРвхВнутри редуктора происходит потеря движущего момента на преодоление сил трения как всамой передаче, так и в опорных узлах, т.е. η0 = η пер ⋅ηопор , где η пер - КПД самой передачи и ηопор КПД опор. В приборных редукторах обычно применяются шарикоподшипники и потери на трениев опорных узлах значительно меньше, чем потери в самой передаче и мало зависят от величинынагрузки на выходном валу, поэтому КПД каждой пары опор можно считать примернопостоянным и принять для расчетов ηопор =0,99.КПД собственно передачи в слабонагруженных приборных передачах существенно зависитот величины нагрузки. Эта зависимость и является предметом исследования в даннойлабораторной работе.Аналитическое определение КПД редукторовЦилиндрический ступенчатый редукторСтупенчатые зубчатые редукторы предназначены для получения больших передаточныхотношений при небольших габаритах передачи.
В установившемся движении передаточноеотношение механической передачи есть отношение угловых скоростей вращения входного ивыходного валов ι0 =ωвх. Оно также может быть выражено через отношение соответствующихωвыхчастот вращения ι0 =nвх.nвых2МУ к л/р №4,5,6, «Исследование приборных редукторов»Зависимость между ω рад/сек и n об/мин определяется соотношением ω =π ⋅n.30В настоящей лабораторной установке применяется 6-ти ступенчатый редуктор сцилиндрическими зубчатыми колесами. Такой редуктор прост в изготовлении, технологичен и вданной компоновочной схеме позволяет обеспечить наибольшую точность монтажа колес.Принципиальная кинематическая схема редуктора представлена на рис.
1.Ζ1...Ζ12 – числа зубьев шестерен и колес редуктора. Каждая пара сцепленных колеспредставляет собой элементарную передачу и образует ступень редуктора. Зубчатое колесо сменьшим числом зубьев принято называть шестерней. Передаточное отношение каждой ступени,как отношение угловых скоростей ведущего и ведомого колес и с учетом направления вращениязвеньев может быть выражено через отношение чисел зубьев колеса и шестерни.ι1−2 =ΖΖω1ωΖωΖωωΖΖ= − 2 ; ι3− 4 = − 4 ; ι5−6 = 5 = − 6 ; ι7 −8 = 7 = − 8 ; ι9−10 = 9 = − 10 ; ι11−12 = 11 = − 12 (2)ω2Ζ1ω6Ζ5ω8Ζ7ω10Ζ9ω12Ζ11Ζ3Знак (-) указывает на то, что угловые скорости вращения колес с внешним зацеплениемнаправлены в противоположные стороны.Рис.
1 Кинематическая схема 6-ти ступенчатого редуктораСтруктурно ступенчатый редуктор можно представить в виде последовательно соединенныхэлементарных (одноступенчатых) передач, как показано на рис. 2. В таком механизме общеепередаточное отношение равно произведению передаточных отношений элементарных передач(ступеней): ι0 = ι1− 2 ⋅ι3− 4 ⋅ι5 − 6 ⋅ ι7 −8 ⋅ ι9 −10 ⋅ι11−12 .Общий КПД η0 такого механизма определяется какmη0 = η1− 2 ⋅η3− 4 ⋅η5 − 6 ⋅η7 −8 ⋅η9 −10 ⋅η11−12 ⋅ηопор,(3)где:m – число пар шарикоподшипников,η1− 2 ...η11−12 – КПД каждого зацепления.3МУ к л/р №4,5,6, «Исследование приборных редукторов»Рис. 2 Структурная схема 6-ти ступенчатого редуктораПри определении КПД зубчатого зацепления принимается, что потери момента вызванытрением скольжения между боковыми поверхностями зубьев и зависят от усилия в передаче. Дляэвольвентного зубчатого зацепления КПД определяется эмпирической формулой⎛ 11 ⎞(4)η1− 2 = 1 − c ⋅ π ⋅ f ⋅ ⎜⎜ + ⎟⎟ ,⎝ Ζ1 Ζ 2 ⎠где:f – коэффициент трения скольжения материалов зубчатой пары,с – эмпирический коэффициент, зависящий от усилия в зацеплении.Коэффициент с в свою очередь определяется эмпирической формулойF + 2,87c=(5)F + 0,172MЗдесь F – окружная сила в зацеплении, определяемая как F =.dM – крутящий момент на колесе в Н ⋅ мм , а d = Ζ ⋅ m – диаметр соответствующего колеса;m - модуль зацепления в мм (для данного редуктора m = 1мм).Расчет моментов на валах редуктора и усилий в зацеплениях ведется в направлении отвыходного вала к входному, так как нагрузка на выходном валу обычно задана или легковычисляется.
Последовательность вычислений с учетом формул (1) … (5) следующая:Момент на валу VII равен заданному моменту нагрузкиМ VII = М нагр = М 12 ;F11−12 =⎛ 1F2M 12 2M 12+ 2,781 ⎞⎟⎟; c11−12 = 11−12; η11−12 = 1 − c11−12 ⋅ π ⋅ f ⋅ ⎜⎜=+d12m ⋅ Ζ12F11−12 + 0,17⎝ Ζ11 Ζ12 ⎠Момент на валу VI равенM VI =M VIIι11−12 ⋅η11−12 ⋅ηопор= M 10 ;⎛ 1F + 2,782M 10 2M 101 ⎞⎟⎟; c9 −10 = 9 −10; η9 −10 = 1 − c9 −10 ⋅ π ⋅ f ⋅ ⎜⎜ +=d10m ⋅ Ζ10F9 −10 + 0,17ΖΖ10 ⎠⎝ 9Момент на валу V равенF9 −10 =MV =M VIι9 −10 ⋅η9 −10 ⋅ηопор= M8 ;2M 8;m ⋅ Ζ8И так далее до первой ступени.F7 −8 =В исследуемом редукторе:Ζ1 = Ζ3 = Ζ5 = Ζ7 = Ζ9 = 31 ; Ζ 2 = Ζ 4 = Ζ6 = Ζ8 = Ζ10 = Ζ12 = 53 .4МУ к л/р №4,5,6, «Исследование приборных редукторов»При расчетах во всех ступенях принять f = 0,1; ηопор =0,99.Пользуясь формулой (3) определить КПД редуктора η0 .Задаваясь несколькими значениями момента нагрузки (согласно варианту), можно построитьтеоретическую зависимость η0 = f (М нагр ) .Червячный редукторВ данной лабораторной работе червячный редуктор выполнен в виде одноступенчатойчервячной передачи.
Кинематическая схема ее представлена на рис. 3.Рис. 3. Кинематическая схема червячной передачиПередача состоит из червяка и червячного колеса. Профилем винтовой нарезки червякаслужит исходный контур нормального эвольвентного зацепления с углом профиля α = 20° . Вредукторах движение передается от червяка к червячному колесу. Червячная передача передаетвращательное движение между валами, геометрические оси которых скрещиваются впространстве под углом 90° и обеспечивает большие передаточные отношения в малых габаритах.Обычно оно колеблется в пределах от 7 до 100, но может доходить до 300.
Передачахарактеризуется плавностью и бесшумностью работы. Существенным преимуществом червячныхпередач является возможность получения самотормозящейся передачи, т.е. исключения обратнойпередачи вращения от колеса к червяку.К недостаткам червячных передач относится низкий КПД из-за больших потерь на трение взацеплении витков червяка с зубьями червячного колеса и необходимость по этой причиневыполнять червячные колеса или их зубчатые венцы из сравнительно дорогих антифрикционныхматериалов.Передаточное отношение червячной передачи определяется, какω n Ζι0 = ι1− 2 = 1 = 1 = 2 ,ω2 n2 Ζ1где ω1 и n1 – угловая скорость и частота вращения червяка,ω2 и n2 – угловая скорость и частота вращения червячного колеса,Ζ 2 – число зубьев червячного колеса,Ζ1 – число заходов червяка (число винтовых линий).π ⋅n.Зависимость между ω рад/сек и n об/мин определяется соотношением ω =30М2(см.
выше)Зависимость между моментами в редукторе: М 1 =ι1− 2 ⋅η1− 2 ⋅ηопорДиаметр делительной окружности червячного колеса d 2 = m ⋅ Ζ 2 ,где m – модуль зацепления в мм.5МУ к л/р №4,5,6, «Исследование приборных редукторов»Особенностью расчета геометрических параметров червяка является введение коэффициентадиаметра червяка q, зависящего от числа заходов и угла подъема винтовой линии γΖd1 = m ⋅ q ; в свою очередь q = 1 .tgγКПД червячной передачи при ведущем червяке определяется по формулеtgγη1− 2 =,(6)tg (γ + ρ ′)f– приведенный угол трения, f – коэффициент трения скольжения междугде ρ ′ = arctgcos αвинтовой линией червяка и боковой поверхностью зуба колеса, α = 20° - стандартный уголпрофиля зацепления.С учетом влияния величины нагрузки формула (6) имеет видtgγη1− 2 = с ⋅tg (γ + ρ ′)F + 0,97F2; F=;Эмпирический коэффициент c =F + 2,21cos γ ⋅ cos α2M 2F=– диаметр делительной окружности червячного колеса.d2(7)КПД редуктора определяется, как η0 = η пер ⋅ηопор .При расчетах принять f = 0,05 (сталь по бронзе со смазкой), Ζ1 = 2, Ζ 2 = 50,m =1,5 мм, cos γ = 0,15 , cos α = 0,9397 , ηопор =0,99.Задаваясь несколькими значениями момента нагрузки (согласно варианту), можно построитьтеоретическую зависимость η0 = f (М нагр ) .Планетарный редукторВ планетарном редукторе используется планетарный механизм.
Простейший планетарныймеханизм состоит из двух центральных (солнечных) зубчатых колес и одного или несколькихобкатывающимся по ним колес, называемых планетарными или сателлитами. Одно изцентральных колес неподвижно, т.е. жестко связано с корпусом – оно также называется опорным.Оси планетарных колес закреплены на вращающейся детали, называемой водилом.Основным достоинством планетарного механизма является соосность входного и выходноговалов. Кроме того, они обычно имеют размеры и вес меньше, чем соответствующе им по силовыми кинематическим параметрам ступенчатые механизмы с неподвижными осями колес.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
