close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Tihomirov Teor meh i Cherv red

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Автомобильно-транспортный факультет
Кафедра наземных транспортно-технологических
машин
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО
ДЕЙСТВИЯ ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА
Методические указания
Санкт-Петербург
2013
1
УДК 691.642: 066.354
Рецензент д-р техн. наук профессор С. А. Волков (СПбГАСУ)
Теория механизмов и машин. Определение коэффициента
полезного действия червячного редуктора: метод. указания / сост.
В. В. Тихомиров; СПбГАСУ. – СПб., 2013. – 8 с.
Изложен метод экспериментального определения КПД на примере червячного редуктора.
Предназначены к выполнению лабораторной работы по курсу ТММ для
студентов специальностей 151600, 190205, 190600, 190701, 190702, 270800.
Ил. 1.
ВВЕДЕНИЕ
Целью настоящей лабораторной работы является ознакомление
студентов с методикой и простейшими средствами экспериментального определения коэффициента полезного действия (КПД) простейшей механической системы на примере червячного редуктора.
Червячный редуктор включает в себя два подвижных звена
и стойку – корпус редуктора. Одно из подвижных звеньев ведущее
и называется червяком, другое – ведомое и называется червячным колесом. Вместе они образуют двухподвижную кинематическую пару,
в которой возможны два независимых движения: качение зубьев
и скольжение. Каждое из этих звеньев со стойкой образует вращательные кинематические пары. При передаче механической энергии
от червяка к колесу за счет работы сил трения в кинематических парах часть этой энергии рассеивается, в результате чего уровень на ведомом звене ниже уровня на ведущем. Потерям энергии способствуют также затраты на перемешивание масла, которое заливается внутрь
корпуса редуктора с целью уменьшения сил трения в кинематических парах и улучшения теплоотвода из зон трения. Общий коэффициент полезного действия червячного редуктора:
η = ηз ⋅ ηп.ч ⋅ ηп.к ⋅ ηм ,
где ηз – коэффициент полезного действия зубчатого зацепления; ηп.ч –
коэффициент полезного действия подшипников червяка; ηп.к – коэффициент полезного действия подшипников червячного колеса; ηм –
коэффициент полезного действия, учитывающий затраты энергии на
перемешивание масла.
Расчеты по этой формуле сложны ввиду сложности определения и расчета отдельных компонентов в ее правой части. В связи
с этим удобно пользоваться экспериментальными методами, в основе
которых лежит зависимость:
© Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2013
2
η=
N вых N ч.к
,
=
N вх
Nч
3
где N вых – мощность, действующая на выходном звене редуктора;
N вх – мощность, действующая на входном звене редуктора;
N ч.к – мощность червячного колеса.
Оба звена совершают вращательные движения, и для этого случая
N= T⋅ω,
где T – крутящий момент, Н; ω – угловая частота вращения, 1/c.
С учетом этого
мы и подобрана так, что сила, передаваемая на нее от статора, не вызывает остаточных деформаций, т. е. существует пропорциональная
зависимость между моментом Tч и прогибом пружины. Зная коэффициент пропорциональности и измерив прогиб пружины, можно определить момент Tч . Измерения прогиба осуществляются индикаторной головкой 14. Коэффициент пропорциональности находят в процессе тарировки упругой системы, когда при неработающем
электродвигателе к статору прикладывают заранее известный момент
с помощью специального рычага – линейки.
1
T ⋅ω
T
η = ч.к ч.к = ч.к ,
Tч ⋅ ωч
Tч ⋅ u
где u – передаточное отношение редуктора.
Таким образом, для определения величины КПД необходимо
измерение крутящих моментов на звеньях механизма. В лабораторной работе это выполняется на специально собранной установке.
2
4
3
14
1. Описание лабораторной установки
Установка (рисунок) состоит из станины (стойки), приводного
электродвигателя, червячного редуктора, тормозного устройства
и пружинных измерительных систем, предназначенных для измерения крутящих моментов на ведущем и ведомом звеньях редуктора.
В основе конструкции измерительной системы крутящего момента Tч лежит предположение о равенстве крутящих моментов на
роторе и статоре электродвигателя при его работе. Первый момент
передается через муфту 3 на червяк 5 редуктора 4, второй замыкается
на стойку. Статор 1 соединен со стойкой не жестко, как это делается
обычно в машинах, а через посредство плоской пружины 2, при этом
специальные подшипниковые узлы дают ему возможность поворачиваться вокруг общей с ротором оси. Этот угол поворота ограничен
(4–5)° и зависит от величины момента Tч , а также упругих свойств
пружины 2. Данная пружина является основой измерительной систе4
13
12
11
5
10
6
9
8
7
Аналогичная измерительная система связана также с ведомым
звеном 6 редуктора и установлена на тормозном (нагрузочном) устройстве. Это устройство состоит из шкива 10, жестко связанного со
звеном 5, к которому с помощью рычагов 11 и 12 и винтового зажимного устройства 13 прижимаются колодки 9. Силы трения, возникаю5
щие между шкивом 10 и колодками 9 при работе установки, пытаются повернуть рычажную систему вместе с колодками и зажимным
устройством в сторону вращения червячного колеса. Этому препятствует пружина 8 измерительной системы и она изгибается. Прогиб
пружины в результате нагружения со стороны рычажной системы тормозного устройства пропорционален моменту Tч.к на выходном звене редуктора.
Таким образом, для определения момента Т необходимо измерить прогиб пружины и установить коэффициент пропорциональности для измерительной системы с помощью операции тарировки.
2. Тарировка измерительных систем
3. Последовательность выполнения работы
1. Зарисовать схему установки.
2. Протарировать измерительные системы. Данные занести
в отчет. Рассчитать тарировочные коэффициенты.
3. Включить установку в сеть и произвести нагружение вала червячного колеса тормозными моментами (число ступеней нагружения
задается преподавателем). Показания индикатора занести в отчет.
4. Для каждой ступени нагружения определить экспериментальные значения КПД редуктора. Результат занести в отчет.
5. Построить график зависимости η от Tч.к . Сделать выводы.
Тарировка выполняется с помощью съемных рычагов – линеек
и контрольных грузов с заранее известной массой. В процессе тарировки устанавливается зависимость между прогибом пружин измерительных систем и моментом, действующим на контролируемое звено. С этой целью на звено устанавливается линейка, а на нее на определенном расстоянии до оси звена навешивается груз с заранее
известной массой, после чего снимается величина прогиба с индикаторной головки. Это производится несколько раз с постепенным увеличением расстояния для подвешивания груза. Результаты фиксируются в специальной таблице в отчете.
Искомая величина (коэффициент пропорциональности) для измерительной системы может быть получена графическим или расчетным путем по формуле
n
T
∑ i =1 hT  H ⋅ м 
α=
 мм 
n
,
где n – число измерений в период тарировки; ТТ – момент, приложенный к звену на данном измерении, H ⋅ м ; h – показание индикаторной
головки, мм.
6
7
Оглавление
Введение ................................................................................................................3
1. Описание лабораторной установки .................................................................4
2. Тарировка измерительных систем ...................................................................6
3. Последовательность выполнения работы .......................................................7
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО
ДЕЙСТВИЯ ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА
Методические указания
Составитель Тихомиров Владимир Владиленович
Редактор О. Д. Камнева
Корректор М. А. Молчанова
Компьютерная верстка И. А. Яблоковой
Подписано к печати 13.02.13. Формат 60×84 1/16. Бум. офсетная.
Усл. печ. л. 0,5. Тираж 200 экз. Заказ 9. «С» 4.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.
190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.
Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.
8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
207 Кб
Теги
tihomirova, meh, chern, teor, red
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа