Лабораторная работа 4 (1070334)
Текст из файла
Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаФакультет «Радиоэлектроника и лазерная техника»Кафедра «Элементы приборных устройств»А.А. Буцев, Н.И. НарыковаИсследование параметров многоступенчатого цилиндрического редуктора№4Электронное учебное пособиеМетодические указания к выполнению лабораторных работпо дисциплине «Основы конструирования приборов»Москва2014г(С) 2014 МГТУ им.
Н.Э. Баумана1УДК 543.271Рецензент: доц., к.т.н., Вячеслав Михайлович НедашковскийБуцев А.А., Нарыкова Н.И.Исследование параметров планетарного механизма. - М: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2014. 22 с.Издание содержит материалы для освоения методов измерения крутящих моментовпри работающих механизмах и определения коэффициента полезного действиямногоступенчатого редуктора в режимах зависимости к.п.д. от величины нагрузки припостоянной скорости и при постоянной нагрузке и изменяющейся скорости. Показанияприборов снимаются в установившимся режиме работы.Особое внимание уделено изучению кинематических особенностеймногоступенчатого редуктора, изучению способов и методов измерения сил и моментовна работающих механизмах без их остановки, получают навыки применения теоретиковероятностных методов обработки экспериментальных данных.Для студентов МГТУ имени Н.Э.
Баумана специальностей «Основыконструирования приборов» «Детали машин и приборов» и «Прикладная механика».Рекомендовано учебно-методической комиссией факультета «Радиоэлектроникаи лазерная техника» МГТУ им. Н.Э. БауманаЭлектронное учебное изданиеБуцев Александр АлексеевичНарыкова Наталья ИвановнаИсследование параметров планетарного механизма© 2014 МГТУ имени Н.Э. Баумана2ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯВ системах автоматики в качестве источников механической энергии частоприменяются электродвигатели, устройства согласования угловой скорости и крутящегомомента электродвигателя и нагрузки и электронной системы управления. Большинствоприборных (приборные - ориентировочно до 600Вт мощности) электродвигателей обычноимеют на выходном валу – ведущее звено, высокие угловые скорости и небольшиемоменты. Устройство согласования угловой скорости, её уменьшение и увеличениекрутящего момента по требованиям нагрузки называетсяредуктором.
Выходной валредуктора называется ведомым звеном. Чаще всего редукторсостоит из зубчатыхмеханизмов – зубчатых передач. Аналогичное устройство, служащее для повышенияскорости вращения ведомого звена по сравнению со скоростью вращения ведущего звена,называется мультипликатором.На кинематических схемах зубчатые колёса обозначают арабскими цифрами, валыримскими цифрами (ГОСТ 2.701-2008). Если ведущий и выходной валы расположены наодной то же оси редуктор называется соосным.Многоступенчатая зубчатая передача предназначается для последовательногоступенчатого изменения частоты вращения и соответствующего изменения моментов отведущего вала к ведомому посредством нескольких пар зубчатых колес.Главным достоинством многоступенчатых зубчатых передач является простатаполучения больших передаточных отношений при сравнительно небольших габаритахпередачи.Ступенчатые передачи-редукторы наиболее распространены и применяются всегда,когда нужно передать вращение между параллельными валами, при больших скоростяхвращения и при необходимости иметь очень большие передаточные отношения.
Они даютвозможность получить несколько выходных валов с разными угловыми скоростями.Рядные передачи, в отличии от ступенчатых, передают скорости и моментынепосредственно от колеса к колесу без присутствия вала, они вращаются на осях.ПОНЯТИЕ О КОЭФФИЦИЕНТЕ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯВ лабораторной работ №4 исследуются цилиндрический многоступенчатыйредуктор.При установившемся движении механизма мощность движущих сил затрачиваетсяполностью на преодоление полезных и вредных сопротивлений:Pg = Pn + Pc(1)3Где:Pg — мощность движущих сил;Pc — мощность, затраченная на преодоление сопротивления трения;Pn — мощность, затраченная на преодоление полезных сопротивлений.Коэффициент полезного действия есть отношение мощности сил полезногосопротивления к мощности движущих сил:η1−2 =PnPg(2)Индекс 1-2 указывает, что движение передается от звена 1, к которому приложенадвижущая сила, к звену 2, к которому приложена сила полезного сопротивления.Pcназывается коэффициентом потерь передачи.
Очевидно:PgВеличина ψ =η = 1 −ψ(3)В случае слабонагруженных передач (они характерны в приборостроении) КПДсущественно зависит от собственных потерь на трение и от степени силовой загрузкимеханизма. В этом случае формула (3) принимает вид:η1− 2 = 1 − c( F ) ⋅ψ(4)где c — коэффициент, учитывающий влияние собственных потерь на трение инагрузку,c=F +aF +bгде :F окрСоставляющие a и b зависят от типа передачи.При F = 0 коэффициент c =a>> 1 отражает влияние собственных потерь наbтрение в слабонагруженных передачах.
С возрастанием F коэффициент c уменьшается,приближаясь к значению c = 1 при большой величине F.При последовательном соединении m механизмов с КПД η i КПД всего соединениямеханизмов:η=∑Pn=Pgm∏ηi =1i(5)где:Pg — мощность, подаваемая в первый механизм;4Pn — мощность, снимаемая с последнего механизма.Редуктор можно рассматривать как устройство с последовательным соединениемпередач и опор. Тогда КПД определяется по выражению:m= ηîkï ⋅ ∏ηiη ðåä(6)i =1где:η i — КПД i-той пары зацепления;η оп — КПД одной пары опор;k— число пар опор.КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ОПОРКПД опоры при условии постоянства скоростей определяется по формулеη оп =М − М тр(7)Мгде:М — крутящий момент на валу;Мтр — момент трения в опоре.Момент трения в подшипнике качения можно определить по формуле:М тр = М 0 + М 1(8)где:М1 — момент трения, зависящий от нагрузки на опору;М0 — момент трения, зависящий от конструкции подшипника, частоты вращенияи вязкости смазки.В приборных редукторах составляющая М1 много меньше составляющей М0.
Т.о.,можно считать, что момент трения опор практически не зависит от нагрузки.Следовательно, и КПД опоры не зависит от нагрузки. При расчетах КПД редуктора можнопринять КПД одной пары подшипников, равным 0,99.ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ РЕДУКТОРОбщие сведенияВ настоящей лабораторной установке применяется шестиступенчатый редуктор сцилиндрическимипрямозубымиколесами.Такойредукторнаиболеепроствизготовлении, технологичен, позволяет обеспечить большую точность монтажа колес.5Применяемые прямозубые колеса имеют большую (по сравнению с другимитипами) точность обработки и не создают осевой нагрузки на подшипники.Кинематическая схема данного редуктора представлена на рис.
1. Передаточныеотношения отдельных ступеней редуктораZωωω1 Z 2Z; i3− 4 = 3 = 4 ; i5 − 6 = 5 = 6 ;=ω 2 Z1ω4 Z 3ω6 Z 5ZZωωZω= 7 = 8 ; i9−10 = 9 = 10 ; i11−12 = 11 = 12ω8 Z 7ω10 Z 9ω12 Z 11i1− 2 =i 7 −8(9)Рис. 1.Кинематическая схема шестиступенчатого редуктора6Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней. Зубчатые колеса ишестерни редуктора попарно посажены на валы, имеют одинаковые угловые скорости, этипары называют ступенями:ω 2 = ω 3 , ω 4 = ω 5 , ω 6 = ω 7 , ω8 = ω 9 , ω10 = ω11Угловая скорость ω связана с частотой вращения n зависимостьюω=π ⋅n30, где ω выражена в c −1 , а n — в об/мин.Общее передаточное отношение многоступенчатого редуктораiобщ =ω1 ω1 ω 3 ω 5 ω 7 ω 9 ω11=⋅⋅⋅⋅⋅= i1− 2 ⋅ i3− 4 ⋅ i5−6 ⋅ i7 −8 ⋅ i9−10 ⋅ i11−12ω12 ω 2 ω 4 ω 6 ω8 ω10 ω12(10)Передаточное отношение многоступенчатого цилиндрического редуктора равнопроизведению передаточных отношений отдельных зубчатых передач, последовательноодна за другой передающих движение в этом редукторе.
Конструкция установокЭкспериментальное исследование многоступенчатого прямозубового саосногоредуктора проводится на лабораторной установке №4. Кинематическая схема установкиприведена на рис.2.78КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА УСТАНОВКИРис. 3. Конструктивная схема установки №4Нумерация элементов на рисунках сквозная. Одинаковые элементы имеютодинаковые номера.Лабораторная установка (рис.
3) имеет основание 1, на котором установлены:электрический двигатель 2, цилиндрический многоступенчатый редуктор 3, порошковыйтормоз 4, создающий момент нагрузки, и пульт управления 5. К ротору электрическогодвигателя подключен 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 включениизагорается сигнальная лампочка 9.Статор электрического двигателя установлен на поворачивающейся раме 10 (рис.4, 5). При работе двигателя на статор действует реактивный крутящий момент, которыйуравновешиваетсяпротиводействующиммоментомсилыплоскойизмерительнойпружины 11. 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.
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}
