1. FORMÅL MED ARBEJDET

Uddybning af kendskabet til teoretisk materiale, opnåelse af praktiske færdigheder til selvstændig eksperimentel bestemmelse af gearkasser.

2. GRUNDLÆGGENDE TEORETISKE BESTEMMELSER

Gearkassens mekaniske effektivitet er forholdet mellem den effekt, der er nyttigt brugt (kraften af ​​modstandskræfterne N c til drivkræfternes kraft N d på gearkassens indgangsaksel:

Drivkræfternes og modstandskræfternes kræfter kan bestemmes i overensstemmelse hermed ved formlerne

(2)

(3)

hvor M d og M med- momenter af henholdsvis drivkræfter og modstandskræfter, Nm; og - vinkelhastigheder for gearkassens aksler, henholdsvis af input og output, med -1 .

Ved at erstatte (2) og (3) i (1), opnår vi

(4)

hvor er gearkassens gearforhold.

Enhver kompleks maskine består af en række simple mekanismer. Effektiviteten af ​​en maskine kan let bestemmes, hvis effektiviteten af ​​alle de simple mekanismer, der er inkluderet i den, er kendt. For de fleste mekanismer er der udviklet analytiske metoder til bestemmelse af effektiviteten, dog afvigelser i renheden af ​​behandlingen af ​​deles gnidningsoverflader, nøjagtigheden af ​​deres fremstilling, ændringer i belastningen på elementerne i kinematiske par, smøreforhold, hastighed af relativ bevægelse osv., føre til en ændring i værdien af ​​friktionskoefficienten.

Derfor er det vigtigt eksperimentelt at kunne bestemme effektiviteten af ​​den undersøgte mekanisme under specifikke driftsforhold.

De nødvendige parametre for at bestemme gearkassens effektivitet ( M d, M s og L p) kan bestemmes ved hjælp af DP-3K-instrumenter.

3. STRUKTUR AF DP-3K-ENHEDEN

Enheden (figuren) er monteret på en støbt metalbund 1 og består af en elektrisk motorenhed 2 med omdrejningstæller 3, en belastningsanordning 4 og en gearkasse under undersøgelse 5.

3 6 8 2 5 4 9 7 1

11 12 13 14 15 10

Ris. Kinematisk diagram af DP-3K-enheden

Motorhuset er hængslet i to understøtninger, således at motorakslens rotationsakse falder sammen med husets rotationsakse. Fastgørelsen af ​​motorhuset fra cirkulær rotation udføres af en flad fjeder 6. Når drejningsmomentet overføres fra akslen på reduktionsmotorens elektriske motor, skaber fjederen et reaktivt moment påført motorhuset. Motorakslen er koblet til gearkassens indgangsaksel gennem en kobling. Dens modsatte ende er leddelt med omdrejningstællerakslen.

Gearkassen i DK-3K enheden består af seks identiske par tandhjul monteret på kuglelejer i huset.

Den øverste del af gearkasserne har et let aftageligt dæksel lavet af organisk glas og tjener til visuel observation og måling af gear ved bestemmelse af gearforholdet.

Ladningsanordningen er en magnetisk pulverbremse, hvis princip er baseret på egenskaben af ​​et magnetiseret medium til at modstå bevægelsen af ​​ferromagnetiske legemer i det. En flydende blanding af mineralolie og jernpulver anvendes som magnetiseret medium i udformningen af ​​ladeanordningen. Kroppen af ​​læsseindretningen er monteret i en balance i forhold til bunden af ​​indretningen på to lejer. Begrænsningen fra den cirkulære rotation af kroppen udføres af en flad fjeder 7, som skaber et reaktivt moment, der afbalancerer momentet af modstandskræfter (bremsedrejningsmoment) skabt af læsseanordningen.

Måleanordninger for drejningsmoment og bremsemomenter består af flade fjedre 6 og 7 og måleur 8 og 9, som måler fjedrenes afbøjninger proportionalt med værdierne af momenterne. På fjedrene er der desuden limet strain gauges, hvorfra signalet gennem en strain gauge forstærker også kan optages på et oscilloskop.

På forsiden af ​​bunden af ​​enheden er der et kontrolpanel 10, hvorpå der er installeret:

Vippekontakt 11 til at tænde og slukke for den elektriske motor;

Knop 12 til justering af motorakslens rotationsfrekvens;

Signallampe 13 til at tænde for apparatet;

Vippekontakt 14 til at tænde og slukke for belastningsanordningens excitationsviklingskredsløb;

Knap 15 til justering af magnetiseringen af ​​læsseanordningen.

Når du udfører dette laboratoriearbejde, bør du:

Bestem gearkassens gearforhold;

At tarere måleudstyr;

Bestem effektiviteten af ​​gearkassen afhængigt af modstandskræfterne og antallet af omdrejninger af den elektriske motor.

4. Rækkefølgen for ARBEJDETS UDFØRELSE

4.1. Bestemmelse af gearkassens gearforhold

Gearforholdet for gearkassen på DP-3K-enheden bestemmes af formlen

(5)

hvor z 2 , z 1 - antallet af tænder, henholdsvis af de større og mindre hjul på et trin; Til= 6 - antallet af geartrin med samme gearforhold.

For gearkassen til DP-3K-enheden er gearforholdet på et trin

De fundne værdier af gearforholdet i p tjekke empirisk.

4.2. Kalibrering af måleudstyr

Kalibrering af måleanordninger udføres med enheden afbrudt fra den elektriske strømkilde ved hjælp af kalibreringsanordninger bestående af håndtag og vægte.

For at kalibrere måleanordningen for elmotorens drejningsmoment skal du:

Installer DP3A sb kalibreringsenheden på elmotorhuset. 24;

Indstil vægten på kalibreringsanordningens håndtag til nulmærket;

Indstil indikatorhånden til nul;

Når du indstiller vægten på håndtaget til efterfølgende opdelinger, skal du fastgøre indikatoraflæsningerne og den tilsvarende opdeling på håndtaget;

Bestem gennemsnittet m ons indikator dividere priser med formlen

(6)

hvor TIL- antallet af målinger (svarende til antallet af delinger på håndtaget); G- lastvægt, N; N i- indikatoraflæsninger, - afstand mellem delinger på håndtaget ( m).

Bestemmelse af middelværdien m c. ons divisionsprisen for indikatoren for læsseanordningen er lavet ved at installere en kalibreringsenhed DP3A sb på kabinettet til læsseanordningen. 25 på lignende måde.

Bemærk. Vægt af gods i kalibreringsenheder DP3K sb. 24 og DP3K sat. 25 er henholdsvis 1 og 10 N.

4.3. Bestemmelse af gearkasseeffektivitet

Bestemmelse af gearkassens effektivitet afhængig af modstandskræfterne, dvs. ...

For at bestemme afhængigheden er det nødvendigt:

Tænd for vippekontakten 11 på enhedens elektriske motor, og brug hastighedskontrolknappen 12 til at indstille hastigheden n indstillet af læreren;

Indstil håndtaget 15 til justering af belastningsanordningens excitationsstrøm til nulstilling, tænd for vippekontakten 14 i excitationsstrømkredsløbet;

Indstil den første værdi (10 divisioner) af drejningsmomentet i indikatorpilens retning ved jævnt at dreje feltstrømkontrolknappen M med modstand;

Brug hastighedskontrolknappen 12 til at indstille (korrigere) den oprindelige indstillede hastighed n;

Registrer aflæsningerne h 1 og h 2 for indikator 8 og 9;

Ved yderligere at justere excitationsstrømmen øges modstandsmomentet (belastning) til den næste forudindstillede værdi (20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 divisioner);

Mens rotationshastigheden holdes uændret, skal du rette aflæsningerne af indikatorerne;

Bestem værdierne for de drivende kræfter M d og modstandskræfter M med for alle målinger med formler

(7)

(8)

Bestem for alle målinger af gearkassens effektivitet i henhold til formlen (4);

Registrer indikatoraflæsninger h 1 og h 2, momentværdier M d og M med og de fundne værdier for gearkassens effektivitet for alle målinger i tabellen;

Byg en afhængighedsgraf.

4.4. Bestemmelse af gearkasseeffektivitet afhængigt af elmotorens omdrejningstal

For at bestemme den grafiske afhængighed skal du:

Tænd for vippekontakten 14 for strømforsyningen og magnetiseringskredsløbet, og brug håndtaget 15 til at justere magnetiseringsstrømmen for at indstille drejningsmomentværdien indstillet af læreren M med på gearkassens udgangsaksel;

Tænd for enhedens elektriske motor (vippekontakt 11);

Ved at indstille hastighedskontrolknappen 12 sekventielt et antal værdier (fra minimum til maksimum) af motorakslens hastighed og opretholde en konstant værdi af drejningsmomentet M med indlæs, optag indikatoren h 1 ;

Giv en kvalitativ vurdering af hastighedens n indflydelse på gearkassens effektivitet.

5. UDARBEJDELSE AF RAPPORTEN

Rapporten om det udførte arbejde skal indeholde titlen,

formålet med arbejdet og opgaverne med at bestemme den mekaniske virkningsgrad, de vigtigste tekniske data for installationen (type gearkasse, antal tænder på hjul, type elmotor, læsseanordning, måleapparater og instrumenter), beregninger, beskrivelse af kalibrering af måleudstyr, tabeller over eksperimentelt opnåede data.

6. KONTROLSPØRGSMÅL

1. Hvad kaldes mekanisk virkningsgrad? Dens dimension.

2. Hvad bestemmer den mekaniske virkningsgrad?

3. Hvorfor bestemmes mekanisk effektivitet empirisk?

4. Hvad er en transducer i drejningsmoment- og bremsemomentmåleanordninger?

5. Beskriv læsseanordningen og dens funktionsprincip.

6. Hvordan vil gearkassens mekaniske virkningsgrad ændre sig, hvis momentet af modstandskræfter fordobles (falder)?

7. Hvordan vil gearkassens mekaniske virkningsgrad ændre sig, hvis momentet af modstandskræfter stiger (falder) med 1,5 gange?

Lab 9

Laboratoriearbejde nr. 5.

Undersøgelse af gearkassens effektivitet.

Mål og formål med arbejdet : studere metoden til eksperimentelt at bestemme gearkassens effektivitet, opnå afhængigheden af ​​gearkassens effektivitet af størrelsen af ​​det modstandsmoment, der påføres gearkassens udgangsaksel, evaluere parametrene for den matematiske model, der beskriver afhængigheden af gearkassens effektivitet på modstandsmomentet og bestemmelse af størrelsen af ​​modstandsmomentet svarende til den maksimale værdi af effektiviteten ...

5.1 Generel information om effektiviteten af ​​mekanismer.

Den energi, der tilføres mekanismen i form af arbejde A d af drivkræfter og momenter under en steady-state cyklus, bruges på at udføre nyttigt arbejde A ps, dvs. arbejdet med kræfter og momenter af nyttig modstand, samt til udførelsen af ​​arbejde A t, forbundet med at overvinde friktionskræfterne i kinematiske par og mediets modstandskræfter: A d = A ps + A t. absolut værdi . Den mekaniske effektivitet er forholdet:

Virkningsgraden viser således, hvor meget af den mekaniske energi, der tilføres maskinen, der bruges på udførelsen af ​​det arbejde, som maskinen er skabt til, dvs. er en vigtig egenskab ved maskinernes mekanisme. Da friktionstab er uundgåelige, er det altid<1. В уравнении (5.1) вместо работ А д и А пс, совершаемых за цикл, можно подставлять средние за цикл значения соответствующих мощностей:

(5.2)

Reducer er en gearmekanisme designet til at reducere udgangsakslens vinkelhastighed i forhold til input. Forholdet mellem vinkelhastigheden ved indgangen og vinkelhastigheden ved udgangen kaldes gearkassens gearforhold:

For en reducering har ligning (5.2) formen:

(5.4)

Her M MED dem D- gennemsnitsværdierne af momenterne på gearkassens udgangs- og indgangsaksler. Den eksperimentelle bestemmelse af effektiviteten er baseret på måling af værdierne af M MED og M d og beregning efter formel (5.4).

5.2 Faktorer. Bestemmelse af faktorernes variationsfelt.

Faktorer er systemets parametre, der påvirker den målte værdi og kan ændres målrettet under forsøget. Når man studerer gearkassens effektivitet, er faktorerne modstandsmomentet M C på udgangsakslen og rotationsfrekvensen af ​​gearkassens indgangsaksel n 2.

I den første fase af forsøget er det nødvendigt at bestemme grænseværdierne for de faktorer, der kan realiseres og måles på en given installation, og at konstruere et variationsfelt af faktorerne. Dette felt kan groft plottes ved hjælp af fire punkter. Til dette, ved det minimale modstandsmoment (installationens bremse er slået fra), indstilles minimums- og maksimumværdierne af hastighedsregulatoren. Omdrejningstæller og aflæsninger registreres i logbogen, samt de tilsvarende bremseindikatoraflæsninger og. Desuden, hvis værdien overstiger den øvre grænse for omdrejningstællerskalaen, tages den lig med den største værdi af denne skala.

Derefter aktiveres bremsen, og momentregulatoren indstilles til det maksimale modstandsmoment M C max... Hastighedsregulatoren indstiller først den maksimale frekvensværdi for en given belastning, og derefter den minimale stabile værdi (ca. 200 rpm). Frekvensværdierne registreres i journalen, og de tilsvarende bremseindikatoraflæsninger Inden for dette felt (med nogle afvigelser fra grænserne) vælges et studieområde - grænserne for ændringer i faktorer i eksperimentet. I et en-faktor eksperiment ændres kun en af ​​faktorerne, alle de øvrige holdes på et givet konstant niveau. I dette tilfælde er undersøgelsesområdet et segment af en ret linje (se fig. 5.1, lige linje n) d= konst).

5.3. Modelvalg og eksperimentplanlægning.

Polynomier bruges oftest som en matematisk model af den proces, der undersøges. I dette tilfælde for afhængighed for n d= konst

vi tager et polynomium af formen

Formålet med forsøget er at opnå empiriske data til beregning af estimaterne af denne models koefficienter. Da systemets effektivitet ved М С = 0 er lig med nul, kan polynomiet forenkles ved at ekskludere udtrykket b 0 som er nul. De eksperimentelle resultater behandles på en computer ved hjælp af programmet "KPD", som giver dig mulighed for at bestemme koefficienterne for modellen b k og print afhængighed plots: eksperimentel med angivelse af konfidensintervallerne og bygget efter modellen, samt værdien af ​​modstandsmomentet M C0 svarende til maksimum

5.4. Beskrivelse af forsøgsopstillingen.

Undersøgelsen af ​​gearkassens effektivitet udføres på en DP-4-type installation. Installationen (figur 5.2) indeholder genstanden for undersøgelsen - gearkasse 2 (planet, orm, in-line, bølge), kilden til mekanisk energi - elektrisk motor 1, energiforbruger - pulver elektromagnetisk bremse 3, to regulatorer: potentiometer 5 af motorhastighedsregulatoren og potentiometer 4 af regulatorens bremsemoment, samt en anordning til måling af frekvensen - motorrotation (omdrejningstæller 6) og drejningsmomenter på motor og bremseaksel.

Enheder til måling af motor- og bremsemomenter er ens i design (Figur 5.3). De består af en understøtning med rullelejer, som tillader stator 1 og rotor 2 at rotere i forhold til basen, en målearm med en arm l og, hvilende på en bladfjeder 4 og en måleur 3. Fjederens udbøjning måles ved hjælp af en indikator, afbøjningsværdien er proportional med momentet på statoren. Værdien af ​​momentet på rotoren estimeres tilnærmelsesvis ud fra momentet på statoren, idet man ser bort fra friktionsmomenterne og ventilationstab. For at kalibrere indikatorerne afsluttes installationen med aftagelige håndtag 6, på hvilke inddelinger er markeret med et trin l, og vægte 5. På motorens kalibreringshåndtag ld = 0,03 m, bremser l d= 0,04 m. Lastens vægt er ens: m 5d= henholdsvis 0,1 kg og m 5t = 1 kg. En pulverbremse er en anordning, der består af en rotor og en stator, i det ringformede mellemrum, mellem hvilke et ferromagnetisk pulver er placeret. Ved at ændre potentiometer 5-spændingen over bremsens statorviklinger er det muligt at mindske eller øge modstandskraften mod forskydning mellem pulverpartiklerne og modstandsmomentet på bremseakslen.

5.5. Kalibrering af indikatorer for momentmålere.

Kalibrering- eksperimentel bestemmelse af forholdet (analytisk eller grafisk) mellem aflæsningerne af måleanordningen (indikator) og den målte værdi (drejningsmoment). Ved kalibrering belastes måleapparatet med kendte værdier af drejningsmomenter M t i ved hjælp af et håndtag og en vægt, og indikatoraflæsningerne registreres.
For at udelukke indflydelsen af ​​det indledende øjeblik M t o = G 5 l o, gå fra f "0" M "koordinatsystemet til f 0 M systemet (fig. 5.4), dvs. sæt indikatorskalaen til nul efter at have placeret belastningen G 5 ved nulværdien af ​​skalaen på håndtaget.

Ved kalibrering skal du finde gennemsnitsværdierne for bremseindikatorens aflæsninger ved alle belastningstrin M t c i... Kalibreringsafhængigheden for motorens drejningsmoment har formen ... Undersøgelsesområdet og niveauerne af faktoren under kalibrering bestemmes af længden og stigningen af ​​markeringen af ​​håndtagene 6 og vægtene 5.

For at opnå kalibreringsafhængighed udføre N originale eksperimenter (på forskellige niveauer af M t jeg) med m gentagelser på hvert niveau, hvor N> = k + 1; m> = 2; k er antallet af modelkoefficienter (tag N = 5, m> = 2; k er antallet af modelkoefficienter (tag N = 5, m = 3). Koefficienter for kalibreringsafhængigheden b k beregnes ud fra rækken af ​​kalibreringsresultater på en computer ved hjælp af programmet "KPD".

Laboratoriearbejde

Undersøgelse af gearreduktionens effektivitet

1. Formål med arbejdet

Analytisk bestemmelse af gearreduktionens effektivitet.

Eksperimentel bestemmelse af effektiviteten af ​​en gearreduktion.

Sammenligning og analyse af de opnåede resultater.

2. Teoretiske bestemmelser

Energi tilført mekanismen i form af arbejdedrivkræfter og momenter for en steady-state cyklus, bruges på at udføre nyttigt arbejdede der. kræfters arbejde og øjeblikke af nyttig modstand, såvel som for udførelsen af ​​arbejdetforbundet med at overvinde friktionskræfterne i kinematiske par og mediets modstandskræfter:... Værdierne og substitueres i denne og efterfølgende ligninger i absolut værdi. Den mekaniske effektivitet er forholdet

Effektiviteten viser således, hvilken brøkdel af den mekaniske energi, der tilføres maskinen, der med fordel bruges på udførelsen af ​​det arbejde, som maskinen er skabt til, dvs. er en vigtig egenskab ved maskinernes mekanisme. Da friktionstab er uundgåelige, er det altid. I ligning (1), i stedet for virker og , udført pr. cyklus, er det muligt at erstatte værdierne af de tilsvarende potenser, der er gennemsnittet over cyklussen:

En reduktionsgear er en gear (inklusive en snekke) mekanisme designet til at reducere vinkelhastigheden af ​​udgangsakslen i forhold til input.

Indgangsvinkelhastighedsforhold til vinkelhastigheden ved udgangen kaldes gearkassens gearforhold :

For en reducering tager ligning (2) formen

Her T 2 og T 1 - gennemsnitsværdierne af drejningsmomenterne på gearkassens output (moment af modstandskræfter) og input (moment af drivkræfter).

Eksperimentel bestemmelse af effektivitet er baseret på måling af værdier T 2 og T 1 og beregning af η ved formel (4).

Når man undersøger gearkassens effektivitet ved faktorer, dvs. systemparametre, der påvirker det målte værdi og kan ændres målrettet under eksperimentet, er modstandsmomentet T 2 på udgangsakslen og hastigheden af ​​gearkassens indgangsakseln 1 .

Den vigtigste måde at øge effektiviteten af ​​gearkasser på er at reducere effekttab, såsom: brugen af ​​mere moderne smøresystemer, der udelukker tab på grund af blanding og oliesprøjt; installation af hydrodynamiske lejer; design af gearkasser med de mest optimale transmissionsparametre.

Effektiviteten af ​​hele installationen bestemmes ud fra udtrykket

hvor - gearreduktionens effektivitet;

- effektiviteten af ​​motorstøtterne,;

- koblingseffektivitet,;

- effektivitet af bremsestøtter,.

Den overordnede effektivitet af en gear flertrins gearkasse bestemmes af formlen:

hvor - Effektiviteten af ​​gearingen med et gennemsnitligt håndværk med periodisk smøring,;

- Effektiviteten af ​​et par lejer afhænger af deres design, samlingskvalitet, belastningsmetode og er tilnærmelsesvis taget(til et par rullelejer) og(til et par ærmelejer);

- Virkningsgraden, under hensyntagen til tabene ved sprøjt og blanding af olien, er tilnærmelsesvis taget= 0,96;

k- antal lejepar;

n- antallet af tandhjulspar.

3. Beskrivelse af forskningsobjektet, apparater og instrumenter

Dette laboratoriearbejde udføres på DP-3A-enheden, som gør det muligt eksperimentelt at bestemme effektiviteten af ​​en gearreduktion. DP-3A-enheden (figur 1) er monteret på en støbt metalbase 2 og består af en elektrisk motorenhed 3 (en kilde til mekanisk energi) med et omdrejningstæller 5, en belastningsanordning 11 (en energiforbruger), en testet gearkasse 8 og elastiske koblinger9.

Fig. 1. Skematisk diagram af DP-3A installationen

Læsseindretningen 11 er en magnetisk pulverbremse, der simulerer gearkassens arbejdsbelastning. Ladningsanordningens stator er en elektromagnet, i hvis magnetiske spalte en hul cylinder med en rulle er anbragt (rotoren af ​​læsseanordningen). Det indre hulrum af læsseanordningen er fyldt med en masse, som er en blanding af carbonylpulver med mineralolie.

To regulatorer: potentiometre 15 og 18 giver dig mulighed for at justere henholdsvis motorakslens hastighed og størrelsen af ​​belastningsanordningens bremsemoment. Omdrejningshastigheden styres med en omdrejningstæller 5.

Værdierne af drejningsmomenterne på akslerne på den elektriske motor og bremsen bestemmes ved hjælp af enheder, herunder en flad fjeder6 og måleurer7,12. Støtte 1 og 10 på rullelejer giver mulighed for at rotere statoren og rotoren (både ved motoren og ved bremsen) i forhold til basen.

Når en elektrisk strøm påføres (tænd vippekontakten 14, lyser signallampen 16) ind i statorviklingen af ​​den elektriske motor 3, modtager rotoren et drejningsmoment, og statoren modtager et reaktivt drejningsmoment svarende til drejningsmomentet og rettet i den modsatte retning. I dette tilfælde er statoren under påvirkning af det reaktive drejningsmoment afviger (balanceringsmotor) fra udgangspositionen afhængig af mængden af ​​bremsemoment på gearkassens drevne akselT 2 ... Disse vinkelforskydninger af elektromotorens statorhus måles ved antallet af divisioner NS 1 , hvortil indikatormarkøren afviger 7.

Følgelig, når en elektrisk strøm påføres (tænd vippekontakten 17) til elektromagnetviklingen, modstår den magnetiske blanding rotationen af ​​rotoren, dvs. skaber et bremsemoment på gearkassens udgangsaksel, registreret af en lignende enhed (indikator 12), der viser mængden af ​​deformation (antal afdelinger NS 2) .

Fjedrene på måleanordningerne er prækalibrerede. Deres deformationer er proportionale med værdierne af drejningsmomentet på motorakslen T 1 og gearkassens udgangsakselT 2 , dvs. værdierne for de drivende kræfters kræftmoment og modstandskræfterne (bremsning).

Reduktionsgearet 8 består af seks identiske par tandhjul monteret på kuglelejer i huset.

Det kinematiske diagram af DP 3A-installationen er vist i figur 2, -en hovedparametrene for installationen er vist i tabel 1.

Tabel 1. Installationens tekniske karakteristika

Parameternavn	Bogstavsbetegnelse størrelser	Betyder
Antallet af par cylindriske cylindriske hjul i gearkassen	n
Reduktionsgearforholdet	u
Transmissionsmodul, mm	m
Nominelt drejningsmoment på motorakslen, Nmm	T 1
Bremsemoment på bremseakslen, Nmm	T 2	op til 3000
Antallet af omdrejninger af elmotorens aksel, rpm	n 1	1000

Ris. 2. Kinematisk diagram af DP-3A installationen

1 - elektrisk motor; 2 - kobling; 3 - reduktionsgear; 4 - bremse.

4. Forskningsmetodik og bearbejdning af resultater

4.1 Den eksperimentelle værdi af gearreduktionens effektivitet bestemmes af formlen:

hvor T 2 - moment af modstandskræfter (drejningsmoment på bremseakslen), Nmm;

T 1 - moment af drivkræfter (drejningsmoment på elmotorens aksel), Nmm;

u- gearforhold for gearreduktionen;

- effektiviteten af ​​den elastiske kobling;= 0,99;

- effektiviteten af ​​lejerne i de understøtninger, hvorpå den elektriske motor og bremse er installeret;= 0,99.

4.2. Eksperimentelle test involverer måling af drejningsmomentet på motorakslen ved en given rotationshastighed. I dette tilfælde skabes der konsekvent visse bremsemomenter på gearkassens udgangsaksel i henhold til de tilsvarende aflæsninger af indikatoren12.

Når elmotoren tændes med vippekontakten 14 (Figur 1), er elektromotorens stator støtte med hånden for at undgå at ramme fjederen.

Aktiver bremsen med vippekontakten 17, hvorefter indikatorpilene er sat til nul.

Brug potentiometeret 15 til at indstille den nødvendige motorhastighed på omdrejningstælleren, for eksempel - 200 (tabel 2).

Potentiometer 18 skaber bremsemomenter på gearkassens udgangsaksel T 2 svarende til aflæsningerne af indikatoren 12.

Registrer indikatoraflæsninger 7 for at bestemme drejningsmomentet på motorakslen T 1 .

Efter hver serie af målinger ved én hastighed bringes potentiometrene 15 og 18 til den yderste position mod uret.

Rotationsfrekvensn 1 aksel elektrisk motor, rpm	Indikator læsning 12, NS 2
200, 350, 550, 700	120, 135, 150, 165, 180, 195
850, 1000	100, 105, 120, 135, 150, 160

4.3. Ændring af belastningen på bremsen med potentiometer 18 og på motoren med potentiometer 15 (se figur 1) med konstant motorhastighed, optag fem aflæsninger af indikator 7 og 12 ( NS 1 og NS 2) i tabel 3.

Tabel 3. Testresultater

Antallet af omdrejninger af elmotorens aksel,n 1 , rpm

Indikatoraflæsninger 7 NS 1

Moment på motorakslen, Nmm

Indikatoraflæsninger 12 NS 2

Moment på bremseakslen, Nmm

Eksperimentel effektivitet,

Denne artikel giver detaljerede oplysninger om valg og dimensionering af en gearmotor. Vi håber, at du finder denne information nyttig.

Når du vælger en specifik model af en gearmotor, tages der hensyn til følgende tekniske egenskaber:

• gearkasse type;
• strøm;
• output omdrejninger;
• gearforhold af reduktionsgear;
• design af input og output aksler;
• type installation;
• ekstra funktioner.

Reducer type

Tilstedeværelsen af ​​det kinematiske drevdiagram vil forenkle valget af gearkassetype. Gearkasser er strukturelt opdelt i følgende typer:

• Et-trins snekkegear med krydset indgangs-/udgangsaksel (90 graders vinkel).
• Snekkegear to-trins med vinkelret eller parallelt arrangement af indgangs-/udgangsakslens akser. Følgelig kan akserne placeres i forskellige vandrette og lodrette planer.
• Cylindrisk vandret med parallelt arrangement af indgangs-/udgangsaksler. Akserne er i samme vandrette plan.
• Cylindrisk koaksial i enhver vinkel... Akslernes akser er placeret i samme plan.
• V konisk-cylindrisk I gearkassen skærer indgangs-/udgangsakselakserne hinanden i en vinkel på 90 grader.

Vigtig! Placeringen af ​​udgangsakslen i rummet er kritisk for en række industrielle applikationer.

• Designet af snekkegearkasser gør det muligt at bruge dem i enhver position på udgangsakslen.
• Brugen af ​​cylindriske og koniske modeller er ofte mulig i det vandrette plan. Med samme masse- og dimensionelle egenskaber som med snekkegearkasser er driften af ​​cylindriske enheder økonomisk hensigtsmæssig på grund af en stigning i den overførte belastning med 1,5-2 gange og høj effektivitet.

Tabel 1. Klassificering af gearkasser efter antal trin og transmissionstype

Reducer type	Antal trin	Overførselstype	Akse arrangement
Cylindrisk		En eller flere cylindriske	Parallel
			Parallel / koaksial
			Parallel
Konisk		Konisk	Skærende
Konisk-cylindrisk		Konisk	Krydsning / krydsning
Orm		Snekkegear (et eller to)	Krydsning
			Parallel
Cylindrisk-orm eller orm-cylindrisk		Cylindrisk (en eller to) Orm (en)	Krydsning
Planetarisk		To centrale gear og satellitter (for hvert trin)
Cylindrisk planetarisk		Cylindrisk (en eller flere)	Parallel / koaksial
Affasning planetarisk		Konisk (en) Planetarisk (en eller flere)	Skærende
Planetorm		Orm (en) Planetarisk (en eller flere)	Krydsning
Bølge		Bølge (en)

Gearforhold [I]

Gearkassens gearforhold beregnes ved formlen:

I = N1/N2

hvor
N1 - akselrotationshastighed (rpm) ved indløbet;
N2 - akselrotationshastighed (rpm) ved udgangen.

Den beregnede værdi rundes op til den værdi, der er angivet i de tekniske data for en bestemt type gearkasse.

Tabel 2. Udveksling af gearforhold for forskellige typer gearkasser

Vigtig! Omdrejningshastigheden af ​​den elektriske motoraksel og dermed gearkassens indgangsaksel må ikke overstige 1500 rpm. Reglen gælder for alle typer gearkasser, bortset fra cylindriske koaksiale gearkasser med en omdrejningshastighed på op til 3000 rpm. Producenter angiver denne tekniske parameter i de sammenfattende egenskaber for elektriske motorer.

Gearkassens drejningsmoment

Udgangsmoment- moment på udgangsakslen. Den nominelle effekt, sikkerhedsfaktor [S], estimeret driftstid (10 tusinde timer), gearkasseeffektivitet er taget i betragtning.

Nominelt drejningsmoment- maksimalt drejningsmoment, der sikrer sikker transmission. Dens værdi beregnes under hensyntagen til sikkerhedsfaktoren - 1 og driftens varighed - 10 tusinde timer.

Maksimalt drejningsmoment- det begrænsende drejningsmoment, som gearkassen kan modstå under konstante eller varierende belastninger, drift med hyppige start/stop. Denne værdi kan fortolkes som en øjeblikkelig spidsbelastning i udstyrets driftstilstand.

Påkrævet moment- moment, der opfylder kundens kriterier. Dens værdi er mindre end eller lig med det nominelle drejningsmoment.

Beregnet drejningsmoment- den værdi, der kræves for at vælge gearkassen. Den beregnede værdi beregnes ved hjælp af følgende formel:

Mc2 = Mr2 x Sf<= Mn2

hvor
Mr2 er det nødvendige drejningsmoment;
Sf - servicefaktor (driftsfaktor);
Mn2 er det nominelle drejningsmoment.

Servicefaktor (servicefaktor)

Servicefaktor (Sf) beregnes eksperimentelt. Beregningen tager hensyn til belastningstypen, den daglige driftstid, antallet af start/stop pr. driftstime af gearmotoren. Servicefaktoren kan bestemmes ved hjælp af dataene i tabel 3.

Tabel 3. Parametre til beregning af servicefaktoren

Belastningstype	Antal starter/stop, time	Gennemsnitlig varighed af drift, dage
Blød start, statisk drift, medium masseacceleration
Moderat startbelastning, variabel tilstand, medium masseacceleration
Heavy Duty, Variabel Duty, Stor Masseacceleration

Drivkraft

Korrekt beregnet drivkraft hjælper med at overvinde den mekaniske friktionsmodstand, der opstår under lige- og roterende bevægelser.

Den elementære formel for beregning af effekt [P] er beregningen af ​​forholdet mellem kraft og hastighed.

For roterende bevægelser beregnes effekt som forholdet mellem drejningsmoment og rpm:

P = (MxN) / 9550

hvor
M - drejningsmoment;
N er antallet af omdrejninger/min.

Udgangseffekten beregnes ved hjælp af formlen:

P2 = P x Sf

hvor
P - magt;
Sf er servicefaktoren (driftsfaktoren).

Vigtig! Indgangseffektværdien skal altid være højere end udgangseffektværdien, hvilket er begrundet i masketabene: P1> P2

Beregninger kan ikke foretages ved hjælp af en omtrentlig indgangseffekt, da effektiviteten kan variere betydeligt.

Ydelseskoefficient (COP)

Vi vil overveje beregningen af ​​effektivitet ved at bruge eksemplet med et snekkegear. Det vil være lig med forholdet mellem mekanisk udgangseffekt og indgangseffekt:

η [%] = (P2 / P1) x 100

hvor
P2 - udgangseffekt;
P1 er indgangseffekten.

Vigtig! I snekkegear P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.

Jo højere gearforhold, jo lavere effektivitet.

Effektiviteten er påvirket af levetiden og kvaliteten af ​​de smøremidler, der anvendes til forebyggende vedligeholdelse af gearmotoren.

Tabel 4. Virkningsgrad af en et-trins snekkegearkasse

Forhold	Virkningsgrad ved a w, mm
	40	50	63	80	100	125	160	200	250
8,0	0,88	0,89	0,90	0,91	0,92	0,93	0,94	0,95	0,96
10,0	0,87	0,88	0,89	0,90	0,91	0,92	0,93	0,94	0,95
12,5	0,86	0,87	0,88	0,89	0,90	0,91	0,92	0,93	0,94
16,0	0,82	0,84	0,86	0,88	0,89	0,90	0,91	0,92	0,93
20,0	0,78	0,81	0,84	0,86	0,87	0,88	0,89	0,90	0,91
25,0	0,74	0,77	0,80	0,83	0,84	0,85	0,86	0,87	0,89
31,5	0,70	0,73	0,76	0,78	0,81	0,82	0,83	0,84	0,86
40,0	0,65	0,69	0,73	0,75	0,77	0,78	0,80	0,81	0,83
50,0	0,60	0,65	0,69	0,72	0,74	0,75	0,76	0,78	0,80

Tabel 5. Effektivitet af bølgereduceren

Tabel 6. Gearreduktionsgears effektivitet

For beregning og køb af gearmotorer af forskellige typer, kontakt venligst vores specialister. Kataloget over snekke-, spor-, planet- og bølgegearmotorer, der tilbydes af Techprivod, kan findes på hjemmesiden.

Romanov Sergey Anatolyevich,
leder af mekanikafdelingen
Tehprivod selskab

Veselova E.V., Narykova N.I.

Forskning af instrument gearkasser

Metodiske instruktioner til laboratoriearbejde nr. 4, 5, 6 for kurset "Grundlæggende om design af apparater"

Original: 1999

Digitalisering: 2005

Det digitale layout ifølge originalen er udarbejdet af: Alexander A. Efremov, gr. IU1-51

Formålet med arbejdet

Kendskab til design af installationer til bestemmelse af gearkassers effektivitet.

Eksperimentel og analytisk bestemmelse af effektiviteten af ​​en given type gearkasse afhængig af belastningen på udgangsakslen.

I forskellige slags enheder er enheder kaldet drev meget udbredt. De består af en energikilde (motor), gearkasse og styreudstyr.

En gearkasse er en mekanisme, der består af et system af gear, snekke eller planetgear, der reducerer omdrejningshastigheden af ​​det drevne led i sammenligning med det drivende leds rotationshastighed.

En lignende anordning, der tjener til at øge omdrejningshastigheden af ​​det drevne led i sammenligning med rotationshastigheden af ​​det drivende led, kaldes en multiplikator.

I dette laboratoriearbejde undersøges følgende typer gearkasser: cylindrisk flertrinsgearkasse, planetgearkasse og ettrins snekkegearkasse.

Begrebet effektivitet

Med en konstant bevægelse af mekanismen bruges kraften af ​​drivkræfterne fuldstændigt på at overvinde nyttige og skadelige modstande:

Her P g- drivkræfternes kraft; P c- kraft brugt på at overvinde friktionsmodstand; P n- kraften brugt på at overvinde nyttige modstande.

Effektiviteten er forholdet mellem kraften af ​​de nyttige modstandskræfter og kraften af ​​drivkræfterne:

(2)

Indeks 1-2 angiver, at bevægelse overføres fra led 1, hvortil der påføres en drivkraft, til led 2, hvortil en nyttig modstandskraft påføres.

Størrelsen
kaldes transmissionstabsfaktoren. Naturligvis:

(3)

I tilfælde af let belastede gear (de er typiske i instrumentfremstilling) afhænger effektiviteten væsentligt af de iboende friktionstab og af mekanismens kraftbelastningsgrad. I dette tilfælde har formel (3) formen:

(4)

hvor c- koefficient under hensyntagen til egne tabs indflydelse på friktion og belastning F,

Bestanddelene -en og b afhænger af typen af ​​overførsel.

På
koefficient
afspejler egne tabs indflydelse på friktionen i let belastede gear. Stigende F koefficient c(F) falder og nærmer sig værdien
til en stor værdi F.

Med seriel forbindelse m mekanismer med effektivitet Effektiviteten af ​​hele forbindelsen af ​​mekanismer:

(5)

hvor P g- strømforsyning til den første mekanisme; P n- kraften taget fra den sidste mekanisme.

Gearkassen kan betragtes som en enhed med serieforbindelse af gear og understøtninger. Så er effektiviteten bestemt af udtrykket:

(6)

hvor - effektivitet jeg- åh par forlovelse;
- effektiviteten af ​​et par understøtninger; - antallet af støttepar.

Effektivitet af understøtninger

Støtteeffektiviteten bestemmes af formlen

(7)

da forholdet mellem kræfterne ved støttens udløb og indløb er lig med forholdet mellem de tilsvarende momenter på grund af rotationshastighedens konstanthed. Her M- drejningsmoment på akslen; M tr- friktionsmomentet i støtten.

Friktionsmomentet i et rulleleje kan bestemmes af formlen:

(8)

hvor M 1 - friktionsmoment, afhængigt af belastningen på støtten; M 0 - friktionsmoment, afhængig af lejedesign, hastighed og smøremiddelviskositet.

I instrumentgearkasser er komponenten M 1 meget mindre komponent M 0. Det kan således antages, at understøtningernes friktionsmoment er praktisk talt uafhængig af belastningen. Følgelig afhænger støtteeffektiviteten ikke af belastningen. Ved beregning af gearkassens virkningsgrad kan virkningsgraden af ​​et par lejer tages til at være 0,99.