 |
Белорусский национальный технический университет
|
|
|
|
Лабораторная работа № 7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД МНОГОСТУПЕНЧАТОГО
РЕДУКТОРА
Цель работы
1. Определение геометрических параметров зубчатых колес и передач и вычисление передаточных чисел.
2. Изображение кинематической схемы редуктора.
3. Построение графиков зависимости 
при 
и 
при 
.
Основные правила по технике безопасности
1. Включение установки производить с разрешения преподавателя.
2. Установка должна подключаться к выпрямителю, а выпрямитель – к сети.
3. При работающей установке крышка редуктора должна быть закрыта.
4. После окончания работы установку от сети отключить.
Описание установки
На литом основании 1 (рис. 7.1) смонтированы исследуемый редуктор 8, электродвигатель (балансирный) 5 с тахометром 3 и нагрузочное устройство 11 (магнитный порошковый тормоз). Входной и выходной валы редуктора соединены с валами электродвигателя и нагрузочного устройства упругими муфтами 7 и 9. Тахометр соединен с электродвигателем муфтой 4. На кронштейнах 2 и 12 смонтированы измерительные устройства, состоящие из плоских пружин, индикаторов 6 и 10, штоки которых упираются в пружины.
На панели 13 размещены тумблер 17, включающий и выключающий электродвигатель; потенциометр 16, позволяющий бесступенчато регулировать частоту вращения электродвигателя; тумблер 15, включающий нагрузочное устройство, и потенциометр 14, позволяющий регулировать тормозной момент Т 2.
Рис. 7.1. Установка ДПЗК ТС:
1 – основание; 2, 12 – кронштейны; 3 – тахометр; 4, 7, 9 – муфты;
5 – электродвигатель; 6, 10 – индикаторы; 8 – редуктор многоступенчатый;
11 – тормоз порошковый; 13 – панель управления; 14 – ручка регулирования нагрузки; 15 – тумблер включения нагрузочного устройства; 16 – ручка регулирования
частоты вращения электродвигателя; 17 – тумблер включения электродвигателя
|
|
|
Статор электродвигателя установлен в подшипниках качения так, что он может качаться относительно оси, совпадающей с осью якоря. Возникающий при работе электродвигателя реактивный момент полностью передается на статор и действует в направлении, противоположном вращению якоря. Такой электродвигатель называется балансирным.
Для измерения величины момента, развиваемого электродвигателем, к статору прикреплен рычаг, который нажимает на плоскую пружину измерительного устройства. Деформация пружины передается на шток индикатора. По отклонению стрелки индикатора можно судить о величине этой деформации. Если пружину протарировать, т.е. установить зависимость момента T 1, поворачивающего статор, и числа делений индикатора, то при выполнении опыта можно по показаниям индикатора судить о величине момента T 1электродвигателя.
В результате тарировки измерительного устройства электродвигателя установлена величина тарировочного коэффициента
Аналогичным способом определяется тарировочный коэффициент для тормозного устройства:
.
Общие сведения
1. Кинематическое исследование.
Передаточное число редуктора, состоящего из i пар последовательно зацепляющихся колес, равно произведению передаточных чисел отдельных пар колес:
. (7.1)
Передаточное число пары зубчатых колес
, (7.2)
где z 2 и z 1– соответственно число зубьев колеса и шестерни.
Диаметр вершин зубчатого колеса
,
отсюда
(согласуется с ГОСТ 9.563-60). (7.3)
Межосевое расстояние зубчатой пары
. (7.4)
2. Определение КПД редуктора.
Потери энергии в зубчатых передачах в основном складываются из потерь на трение в зацеплении и в подшипниках на разбрызгивание масла.
|
|
|
В данном случае потерь на разбрызгивание нет, поскольку редуктор состоит из открытых передач.
Определение КПД редуктора основано на одновременном и независимом измерении крутящих моментов T 1 на входном и T 2 на выходном валу редуктора (см. рис. 7.1).
КПД редуктора можно определить по уравнению
, (7.5)
где T 1– крутящий момент на валу электродвигателя;
T 2– крутящий момент на выходном валу редуктора;
u об – передаточное число редуктора.
Опытные значения крутящих моментов определяются по зависимостям
; (7.6)
, (7.7)
где μ1 и μ2 – тарировочные коэффициенты;
k 1и k 2 – соответственно показания индикаторов измерительных устройств электродвигателя и тормоза.
Общий КПД механизма, состоящего из i пар последовательно зацепляющихся колес, равен произведению КПД отдельных пар колес:
.
Если потери в каждой паре примерно одинаковы, то 
, где η–КПД одной зубчатой пары (с учетом потерь в подшипниках).
Таким образом,
.
Порядок выполнения работы
1. Подсчитать количество зубьев шестерен и колес, измерить диаметры вершин зубьев da 1 и da 2. Результаты расчетов и измерений занести в табл. 7.1 отчета.
2. По данным табл. 7.1 отчета построить кинематическую схему редуктора, для чего использовать условные обозначения, показанные на рис. 7.2.
а б в г
Рис. 7.2. Условное обозначение на схемах по ГОСТ 2.770-68 и ГОСТ 2.703-68:
а – передачи зубчатые цилиндрические с прямыми зубьями
(шестерня установлена на валу неподвижно. Блок свободно вращается на оси);
б – подшипники качения шариковые радиальные (общее обозначение);
в – соединение валов эластичное; г – подшипники радиальные
3. Включить электродвигатель и поворотом ручки 16 потенциометра установить частоту вращения вала электродвигателя n = 700 мин–1.
4. Установить стрелки индикаторов в нулевое положение.
5. Поворотом ручки потенциометра 14 нагружать редуктор моментами различной величины.
Снятие показаний индикатора измерительного устройства электродвигателя должно производиться при выбранной постоянной частоте вращения электродвигателя.
6. Записать в табл. 7.1 отчета показания индикаторов.
7. По формулам (7.5), (7.6) и (7.7) вычислить значения T 1, T 2 и ηоб. Результаты вычислений занести в ту же таблицу.
|
|
|
8. По данным табл. 7.1 отчета построить график 
при 
.
9. Аналогичным образом провести опыты при 
и переменной частоте вращения электродвигателя. Опытные данные и результаты расчетов занести в табл. 7.2 отчета.
10. Построить график зависимости 
при .
Образец оформления отчета
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
|
|
|
