Лабораторная работа 6 (1070338)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаФакультет «Радиоэлектроника и лазерная техника»А.А. Буцев, Н.И. НарыковаИсследование параметров планетарного редуктора№6Электронное учебное пособиеМетодические указания к выполнению лабораторных работпо дисциплине «Основы конструирования приборов»Москва2014г1(С) 2014 МГТУ им. Н.Э. БауманаУДК 681.2.2Рецензент: доц., к.т.н., Вячеслав Михайлович НедашковскийБуцев А.А., Нарыкова Н.И.Исследование параметров планетарного механизма. - М: МГТУ имени Н.Э.Баумана 2014. 23 с.Издание содержит материалы для освоения методов измерения крутящих моментовпри работающих механизмах и определения коэффициента полезного действияпланетарного 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.Особоевниманиеуделеноизучениюкинематическихособенностейпланетарного редуктора, изучению способов и методов измерения сил и моментов наработающих 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 редуктора© 2014 МГТУ имени Н.Э. Баумана2ЦельработыОзнакомление с терминологией, конструкцией установки и методикой определениякоэффициентаполезногодействияпланетарногоредуктораопытнымпутемитеоретически.В системах автоматики в качестве источников механической энергии частоприменяются электроприводы. Они в основном состоят из источника энергии электродвигателя, устройства согласования угловой скорости и крутящего моментаэлектродвигателяинагрузкииэлектроннойсистемыуправления.Устройствосогласования угловой скорости и крутящего момента чаще всего является редуктором,состоящим из зубчатых механизмов – зубчатых передач. В данной лабораторной работередуктор состоит из планетарного механизма – планетарной передачи.Планетарной называется передача, имеющая в своём составе зубчатые колёса сперемещающимися геометрическими осями.

Такие колёса (рис.1) принято называтьсателлитами. Колёса, геометрические оси которых совпадают с общей осью передачи (сосью входного и выходного валов), называют центральными, звено, несущее на себеподвижные оси сателлитов, называют водилом. На кинематических схемах зубчатыеколёса обычно обозначают арабскими цифрами, водило – буквой H или h, валы римскимицифрами.В зависимости от схемы планетарные передачи могут осуществлятьпередаточные отношения от 3 до 1000 при КПД от 0,98 до 0,01 соответственно. Ведущийи выходной валы расположены соосно.Теоретическое описание работы лабораторной установкиПри установившемся движении механизма мощность движущих сил затрачиваетсяполностью на преодоление полезных и вредных сопротивлений:Pd  Pn  Pc(1)Здесь Pd— мощность движущих сил; Pc — мощность, затраченная на преодолениесопротивления трения; Pn — мощность, затраченная на преодоление полезныхсопротивлений.Коэффициент полезного действия есть отношение мощности сил полезногосопротивления к мощности движущих сил:1 2 PnPd(2)Индекс 1-2 указывает, что движение передается от звена 1, к которому приложенадвижущая сила, к звену 2, к которому приложена сила полезного сопротивления.3Величина  Pcназывается коэффициентом потерь передачи.PdОчевидно:  1 (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:1 2  1  c( F ) (4)где c — коэффициент, учитывающий влияние собственных потерь на трение инагрузку F,cF aF bСоставляющие 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(F) уменьшается,приближаясь к значению c  1 при большой величине F.При последовательном соединении m механизмов с КПД  i КПД всегосоединения механизмов: mPn  iPd i 1(5)где Pd — мощность, подаваемая в первый механизм; Pn — мощность, снимаемая споследнего механизма.Редуктор можно рассматривать как устройство с последовательным соединениемпередач и опор. Тогда КПД определяется по выражению:m ред  опk  i(6)i 1где: i — КПД i-той пары зацепления; оп — КПД одной пары опор;k — число пар опор.Коэффициент полезного действия опорКПД опоры при условии постоянства скоростей определяется по формуле4 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 опоры;М0 — момент трения, зависящий от типа, конструкции подшипника, частотывращения и 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.КинематическаясхемаредуктораНа рис. 1 показана кинематическая схема планетарного редуктора, которыйиспользован в лабораторной установке.

Он состоит из 3 звеньев, образующих двухряднуюпланетарную передачу – планетарный редуктор. Рассмотрим один ряд, состоящий из 3звеньев, звено 1 и 3 представляют собой солнечное или центральное колеса, имеют числазубьев Z1  17 и Z 4  87 , причем колесо Z4 неподвижно. Звено 2 – сателлиты, Z2=87 иZ3=17. Модуль зацепления m  0,8 мм. Второй ряд состоит из общих с первым Z1 и Z4 иотдельных сателлитов Z2`=87 и Z3` =17.Сателлиты жестко закреплены на валу, являющимся их геометрической осьювращения, поэтому их угловые скорости одинаковы 2   3 .

Водило-выходной валподдерживает перемещающуюся по окружности ось вращения сателлитов. Ведущимявляется солнечное колесо Z1, ведомым кинематическим звеном редуктора – водило,обозначается h или Н.Передаточное отношение планетарного механизма определяется аналитическимметодом или методом обращенного движения – метод Виллиса. В лабораторной работепередаточное отношение определяем методом Виллиса. Условно всем звеньям механизмасообщается дополнительное вращательное движение с угловой скоростью водил а  h , нов сторону, противоположную вращению последнего. Кинематическая схема обращенного5механизма представлена на рис.

2. Так планетарный механизм превращается в обычныйредуктор. Зубчатые колеса'Z2'и Z3 нужны для динамического уравновешиваниямеханизма и распределения нагрузки на 2 блока.Рис. 1. Кинематическая схема планетарного механизма лабораторной установкиработы №66Рис. 2. Кинематическая схема обращенного планетарного механизма работы №5Для каждого из двух рядов планетарной передачи по формуле Виллиса длявнешнего зацепления колес Z2 и Z1:1  hZ 2 ;2  hZ1(1)внешнего зацепления колес Z4 и Z3:2   hZ 4Z33   h(2)где:1 и  2 — угловые скорости солнечных колесh — угловая скорость водила.Угловые скорости берутся с учетом направления вращения.Перемножим правые и левые части этих уравнений, получим:1  h 2   h 1   h Z 2 Z 4== 2  h 3   hZ1 Z 3h(3)Тогда передаточное отношение планетарного редуктора равноi13 h 1Z Z 1 2  4hZ1 Z 3(4)7где:i13 h верхний индекс 3 означает, передача осуществляется от звена 1 на выходноезвено h при заторможенном звене 3 (рис.

1, 2).ТеоретическийКПДСоставим уравнение внешних моментов, действующих на планетарный редукторM1  M 4  M в  0(5)Где:M1 — момент солнечного колеса 1M4 — реактивный момент солнечного колеса 4Mв — момент водила h.Коэффициент полезного действия обращенного механизма равен14  M4M 1  i1 4(6)откудаM 4  i1 4  1 4  M 1Моменты M1 и M4 имеют противоположные направления. Заменим в равенстве (6)его выражением из равенства (21) M в  М 1  i1 4 1 4  M 1 ; M в   М 1 (1  i1 4 1 4 )(7)Коэффициент полезного действия планетарного редуктора равен: ред  1в  М в  в11  i14 14 М 1  1 i1в(8)При подсчете по формуле (8) передаточные отношения планетарного редуктора i1ви обращенного механизма определяются по формулам (6) и (8). Коэффициент полезногодействия обращенного механизма принимается равным1 4  1 2  3 4(9)где 1 2 и  3 4 — КПД первой и второй ступеней обращенного механизма,определяемый по формулам (3) и (6) для КПД эвольвентного зубчатого зацепления.Окружные усилия в зацепления можно определить из условия равновесия сил имоментов относительно вала сателлитов 2 (рис.

3):Fв  F12  F34(10)r3  F34  r2  F12(11)8где r2 — радиус сателлита Z2; r3 — радиус сателлита Z3; F12 — окружное усилие взацеплении колес Z1 и Z2; F34 — окружное усилие в зацеплении колес Z3 и Z4;Fв — окружное усилие на водиле.Рис.3. Схема распределения окружных силFв Мвm  (Z 3  Z 4 )(12)Решая совместно уравнения (10) и (11) с учетом выражения (12), находимF12 M в  Z3m  ( Z 1  Z 4 )( Z 2  Z 3 )(13)9КинематическаясхемаустановкиисследованияпланетарногомеханизмаНа рис.4.

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).

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.

Список файлов лабораторной работы