Передатне число редуктора та ккд. Визначення механічного ккд редуктора з прямозубими циліндричними колесами. Вибір моделі та планування експерименту

У цій статті міститься докладна інформація про вибір та розрахунок мотор-редуктора. Сподіваємось, пропоновані відомості будуть вам корисні.

При виборі конкретної моделі мотор-редуктора враховуються такі характеристики:

  • тип редуктора;
  • потужність;
  • обороти на виході;
  • передатне число редуктора;
  • конструкція вхідного та вихідного валів;
  • тип монтажу;
  • додаткові функції.

Тип редуктора

Наявність кінематичної схеми приводу спростить вибір типу редуктора. Конструктивно редуктори поділяються на такі види:

  • Черв'яковий одноступінчастийіз схрещеним розташуванням вхідного/вихідного валу (кут 90 градусів).
  • Черв'яковий двоступінчастийз перпендикулярним чи паралельним розташуванням осей вхідного/вихідного валу. Відповідно, осі можуть розташовуватися в різних горизонтальних та вертикальних площинах.
  • Циліндричний горизонтальнийз паралельним розташуванням вхідного/вихідного валів. Осі знаходяться в одній горизонтальній площині.
  • Циліндричний співвісний під будь-яким кутом. Осі валів розташовуються в одній площині.
  • У конічно-циліндричномуРедуктор осі вхідного/вихідного валів перетинаються під кутом 90 градусів.

Важливо!Розташування вихідного валу у просторі має значення для низки промислових застосувань.

  • Конструкція черв'ячних редукторів дозволяє використовувати їх за будь-якого положення вихідного валу.
  • Застосування циліндричних та конічних моделей частіше можливе у горизонтальній площині. При однакових з черв'ячними редукторами масо-габаритних характеристиках експлуатація циліндричних агрегатів економічно доцільна за рахунок збільшення навантаження, що передається в 1,5-2 рази і високого ККД.

Таблиця 1. Класифікація редукторів за кількістю ступенів та типу передачі

Тип редуктора

Число ступенів

Тип передачі

Розташування осей

Циліндричний

Одна або кілька циліндричних

Паралельне

Паралельне/співвісне

Паралельне

Конічний

Конічна

Перетинає

Конічно-циліндричний

Конічна

Перетинає/схрещується

Черв'яковий

Черв'ячна (одна чи дві)

Схрещується

Паралельне

Циліндрично-черв'ячний або черв'ячно-циліндричний

Циліндрична (одна чи дві)
Черв'ячна (одна)

Схрещується

Планетарний

Два центральні зубчасті колеса і сателіти (для кожного ступеня)

Циліндрично-планетарний

Циліндрична (одна чи кілька)

Паралельне/співвісне

Конічно-планетарний

Конічна (одна) Планетарна (одна чи кілька)

Перетинає

Черв'ячно-планетарний

Черв'ячна (одна)
Планетарна (одна чи кілька)

Схрещується

Хвильовий

Хвильова (одна)

Передатне число [I]

Передатне число редуктора розраховується за такою формулою:

I = N1/N2

де
N1 - швидкість обертання валу (кількість про/хв) на вході;
N2 - швидкість обертання валу (кількість про/хв) на виході.

Отримане при розрахунках значення округляється до значення, вказаного у технічних характеристиках конкретного редукторного типу.

Таблиця 2. Діапазон передавальних чисел для різних типів редукторів

Важливо!Швидкість обертання валу електродвигуна і відповідно вхідного валу редуктора не може перевищувати 1500 об/хв. Правило діє для будь-яких типів редукторів, крім циліндричних співвісних зі швидкістю обертання до 3000 об/хв. Цей технічний параметр виробники вказують на зведені характеристики електричних двигунів.

Крутний момент редуктора

Крутний момент на вихідному валу- крутний момент на вихідному валу. Враховується номінальна потужність, коефіцієнт безпеки [S], розрахункова тривалість експлуатації (10 тисяч годин), ККД редуктора.

Номінальний крутний момент- максимальний момент, що крутить, що забезпечує безпечну передачу. Його значення розраховується з урахуванням коефіцієнта безпеки – 1 та тривалість експлуатації – 10 тисяч годин.

Максимальний крутний момент- граничний крутний момент, що витримується редуктором при постійному або змінному навантаженні, експлуатації з частими пусками/зупинками. Це значення можна трактувати як моментальне пікове навантаження в режимі роботи обладнання.

Необхідний момент, що крутить- крутний момент, що відповідає критеріям замовника. Його значення менше або дорівнює номінальному моменту, що крутить.

Розрахунковий момент, що крутить- значення, необхідне вибору редуктора. Розрахункове значення обчислюється за такою формулою:

Mc2 = Mr2 x Sf<= Mn2

де
Mr2 - необхідний момент, що крутить;
Sf – сервіс-фактор (експлуатаційний коефіцієнт);
Mn2 - номінальний момент, що крутить.

Експлуатаційний коефіцієнт (сервіс-фактор)

Сервіс фактор (Sf) розраховується експериментальним методом. У розрахунок приймаються тип навантаження, добова тривалість роботи, кількість пусків/зупинок протягом години експлуатації мотор-редуктора. Визначити експлуатаційний коефіцієнт можна за допомогою даних таблиці 3.

Таблиця 3. Параметри розрахунку експлуатаційного коефіцієнта

Тип навантаження

К-сть пусків/зупинок, година

Середня тривалість експлуатації, доба

Плавний запуск, статичний режим експлуатації, прискорення маси середньої величини

Помірне навантаження під час запуску, змінний режим, прискорення маси середньої величини

Експлуатація при тяжких навантаженнях, змінний режим, прискорення маси великої величини

Потужність приводу

Правильно розрахована потужність приводу допомагає долати механічний опір тертя, що виникає при прямолінійних та обертальних рухах.

Елементарна формула розрахунку потужності [Р] – обчислення співвідношення сили до швидкості.

При обертальних рухах потужність обчислюється як співвідношення крутного моменту до оборотів за хвилину:

P = (MxN)/9550

де
M - крутний момент;
N - кількість обертів/хв.

Вихідна потужність обчислюється за такою формулою:

P2 = P x Sf

де
P – потужність;
Sf – сервіс-фактор (експлуатаційний коефіцієнт).

Важливо!Значення вхідної потужності завжди має бути вищим за значення вихідної потужності, що виправдано втратами при зачепленні: P1 > P2

Не можна робити розрахунки, використовуючи приблизне значення вхідної потужності, оскільки ККД можуть відрізнятися.

Коефіцієнт корисної дії (ККД)

Розрахунок ККД розглянемо з прикладу черв'ячного редуктора. Він дорівнюватиме відношенню механічної вихідної потужності та вхідної потужності:

η [%] = (P2/P1) x 100

де
P2 – вихідна потужність;
P1 – вхідна потужність.

Важливо!У черв'ячних редукторах P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.

Чим вище передатне відношення, тим нижче ККД.

На ККД впливає тривалість експлуатації та якість мастильних матеріалів, що використовуються для профілактичного обслуговування мотор-редуктора.

Таблиця 4. ККД черв'ячного одноступеневого редуктора

Передавальне число ККД при a w , мм
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

Таблиця 5. ККД хвильового редуктора

Таблиця 6. ККД зубчастих редукторів

З питань розрахунку та придбання двигунів редукторів різних типів звертайтеся до наших фахівців. З каталогом черв'ячних, циліндричних, планетарних та хвильових мотор-редукторів, пропонованих компанією Техпривод можна ознайомитись на сайті.

Романов Сергій Анатолійович,
керівник відділу механіки
компанії Техпривод

1. МЕТА РОБОТИ

Поглиблення знань теоретичного матеріалу, здобуття практичних навичок самостійного експериментального визначення редукторів.

2. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Механічний коефіцієнт корисної дії редуктора є відношенням потужності, корисно витраченої (потужності сил опору N cдо потужності рушійних сил N дна вхідному валу редуктора:

Потужності рушійних сил та сил опору можуть бути визначені відповідно за формулами

(2)

(3)

де М ді М з– моменти відповідно рушійних сил та сил опору, Нм; і - кутові швидкості валів редуктора відповідно вхідного та вихідного, з -1 .

Підставляючи (2) і (3) до (1), отримаємо

(4)

де - Передатне відношення редуктора.

Будь-яка складна машина складається з низки простих механізмів. ККД машини може бути легко визначений, якщо відомі ККД всіх простих механізмів, що входять до неї. Для більшості механізмів розроблені аналітичні методи визначення ККД, однак відхилення в чистоті обробки поверхонь деталей, що труться, точності їх виготовлення, зміни навантаження на елементи кінематичних пар, умов мастила, швидкість відносного руху та ін, призводять до зміни величини коефіцієнта тертя.

Тому важливо вміти експериментально визначати ККД механізму, що досліджується, в конкретних умовах експлуатації.

Необхідні визначення ККД редуктора параметри ( М д, М сі L р) можна визначити за допомогою приладів ДП-3К.

3. ПРИСТРІЙ ПРИЛАДУ ДП-3К

Прилад (малюнок) змонтований на металевій литій підставі 1 і складається з вузла електродвигуна 2 з тахометром 3, навантажувального пристрою 4 і досліджуваного редуктора 5.

3 6 8 2 5 4 9 7 1


11 12 13 14 15 10


Мал. Кінематична схема приладу ДП-3К

Корпус електродвигуна закріплений шарнірно в двох опорах так, що вісь обертання валу двигуна збігається з віссю повороту корпусу. Фіксація корпусу двигуна від кругового обертання здійснюється плоскою пружиною 6. При передачі моменту, що крутить, від валу електродвигуна редуктора пружина створює реактивний момент, прикладений до корпусу електродвигуна. Вал електродвигуна зчленовується з вхідним валом редуктора через муфту. Протилежний його кінець зчленований з валом тахометра.

Редуктор у приладі ДК-3К складається із шести однакових пар зубчастих коліс, змонтованих на шарикопідшипникових опорах у корпусі.



Верхня частина редукторів має легкознімну кришку, виконану з органічного скла, і служить для візуального спостереження та виміру зубчастих коліс при визначенні передавального відношення.

Навантажувальний пристрій являє собою магнітне порошкове гальмо, принцип дії якого заснований на властивості намагніченого середовища чинити опір переміщенню в ній феромагнітних тіл. як намагнічуваного середовища в конструкції навантажувального пристрою застосована рідка суміш мінеральної олії та залізного порошку. Корпус навантажувального пристрою встановлений балансирно до підстави приладу на двох підшипниках. Обмеження від кругового обертання корпусу здійснюється плоскою пружиною 7, яка створює реактивний момент, що врівноважує момент сил опору (гальмівний момент), що створюється навантажувальним пристроєм.

Вимірювальні пристрої крутного та гальмівного моментів складаються з плоских пружин 6 та 7 та індикаторів годинного типу 8 та 9, що вимірюють прогини пружин, пропорційні величинам моментів. На пружинах додатково наклеєні тензодатчики, сигнал з яких через тензометричний підсилювач може бути зафіксований на осцилографі.

На лицьовій частині основи приладу розташована панель управління 10, на якій встановлено:

Тумблер 11 включення та вимикання електродвигуна;

Ручка 12 регулювання частоти обертання валу електродвигуна;

Сигнальна лампа включення 13 приладу;

Тумблер 14 включення та вимикання ланцюга обмотки збудження навантажувального пристрою;

Ручка 15 регулювання збудження навантажувального пристрою.

За виконання цієї лабораторної роботи слід:

Визначити передатне відношення редуктора;

Оттарювати вимірювальні пристрої;

Визначити ККД редуктора залежно від сил опору і кількості оборотів електродвигуна .



4. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1. Визначення передатного відношення редуктора

Передатне відношення редуктора приладу ДП-3К визначається за формулою

(5)

де z 2 , z 1 – число зубів відповідно більшого та меншого коліс одного ступеня; до=6 – число щаблів редуктора з однаковим передатним ставленням.

Для редуктора приладу ДП-3К передатне відношення одного ступеня

Знайдені значення передавального відношення i pперевірити досвідченим шляхом.

4.2. Тарування вимірювальних пристроїв

Тарування вимірювальних пристроїв проводиться при відключеному від джерела електричного струму приладі за допомогою тарувальних пристроїв, що складаються з важелів та вантажів.

Для тарування вимірювального пристрою моменту електродвигуна необхідно:

Встановити на корпусі електродвигуна тарувальний пристрій ДП3А зб. 24;

Встановити вантаж на важелі тарувального пристрою на нульову позначку;

Встановити стрілку індикатора на нуль;

Встановлюючи вантаж на важелі на наступні розподіли, фіксувати показання індикатора та відповідний розподіл на важелі;

Визначити середнє значення m срціни поділу індикатора за формулою

(6)

де До– кількість вимірів (рівно кількості поділів на важелі); G- вага грузу, Н; N i- Свідчення індикатора, - відстань між поділами на важелі ( м).

Визначення середнього значення m c .ціни поділу індикатора навантажувального пристрою проводиться установкою на корпус навантажувального пристрою тарувального пристрою ДП3А сб. 25 за аналогічною методикою.

Примітка.Вага вантажів у тарувальних пристроях ДП3К зб. 24 та ДП3К зб. 25 становить відповідно 1 та 10 Н.

4.3. Визначення ККД редуктора

Визначення ККД редуктора залежно сил опору, тобто. .

Для визначення залежності необхідно:

Включити тумблер 11 електродвигуна приладу та ручкою 12 регулювання швидкості встановити задану викладачем частоту обертання n;

Встановити ручку 15 регулювання струму збудження навантажувального пристрою в нульове положення, включити тумблер 14 ланцюга живлення збудження;

Плавним поворотом ручки регулювання струму збудження встановити за стрілкою індикатора перше значення (10 поділів) моменту М зопору;

Ручкою 12 регулювання швидкості встановити (відкоригувати) початкову задану частоту обертання n;

Зафіксувати показання h 1 і h 2 індикаторів 8 та 9;

Подальшим регулюванням струму збудження збільшити момент опору (навантаження) до наступної заданої величини (20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 поділів);

Підтримуючи частоту обертання незмінною, зафіксувати показання індикаторів;

Визначити значення моментів рушійних сил М дта сил опору М здля всіх вимірів за формулами

(7)

(8)

Визначити всім замірів ККД редуктора за такою формулою (4);

Занести показання індикаторів h 1 і h 2 , значення моментів М ді М зта знайдені значення ККД редуктора для всіх вимірів у таблицю;

Побудувати графік залежності.

4.4. Визначення ККД редуктора в залежності від кількості обертів електродвигуна

Для визначення графічної залежності необхідно:

Включити тумблер 14 ланцюга живлення та збудження та ручкою 15 регулювання струму збудження встановити задане викладачем значення моменту М зна вихідному валу редуктора;

включити електродвигун приладу (тумблер 11);

Встановлюючи ручкою регулювання 12 послідовно ряд значень (від мінімального до максимального) частоти обертання валу електродвигуна і підтримуючи незмінне значення моменту М знавантаження, зафіксувати показання індикатора h 1 ;

Дати якісну оцінку впливу частоти обертання n на ККД редуктора.

5. СКЛАДАННЯ ЗВІТУ

Звіт про виконану роботу повинен містити найменування,

мета роботи та завдання визначення механічного ККД, основні технічні дані установки (вид редуктора, кількість зубів на колесах, тип електродвигуна, навантажувального пристрою, вимірювальні пристрої та прилади), розрахунки, опис тарування вимірювальних пристроїв, таблиці експериментально отриманих даних.

6. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Що називають механічним ККД? Його розмірність.

2. Від чого залежить механічний ККД?

3. Чому механічний ККД визначають дослідним шляхом?

4. Що є датчиком у вимірювальних пристроях крутного та гальмівного моментів?

5. Описати навантажувальний пристрій та його принцип дії.

6. Яким чином зміниться механічний ККД редуктора, якщо момент сил опору збільшиться (зменшиться) вдвічі?

7. Яким чином зміниться механічний ККД редуктора, якщо момент сил опору збільшиться (зменшиться) у 1,5 раза?

Лабораторна робота 9

Весєлова Є. Ст, Нарикова Н. І.

Дослідження редукторів приладів

Методичні вказівки до лабораторної роботи №4, 5, 6 за курсом «Основи конструювання приладів»

Оригінал: 1999 р.

Оцифрування: 2005 р.

Цифровий макет з оригіналу становив: Олександр А. Єфремов, гр. ІУ1-51

Ціль робіт

    Ознайомлення з конструкціями установок визначення коефіцієнта корисної дії редукторів.

    Експериментальне та аналітичне визначення коефіцієнта корисної дії заданого типу редуктора залежно від навантаження на вихідному валу.

У різноманітних приладах широке застосування знайшли пристрої, звані приводами. Вони складаються з джерела енергії (двигуна), редуктора та апаратури управління.

Редуктором називають механізм, що складається із системи зубчастих, черв'якових або планетарних передач, що знижують швидкість обертання веденої ланки в порівнянні зі швидкістю провідної ланки.

Аналогічний пристрій, службовець підвищення швидкості обертання веденого ланки проти швидкістю обертання провідної ланки, називається мультиплікатором.

У цих лабораторних роботах досліджуються такі типи редукторів: багатоступінчастий циліндричний редуктор, планетарний редуктор і одноступінчастий черв'ячний редуктор.

Поняття про коефіцієнт корисної дії

При встановлений рух механізму потужність рушійних сил витрачається повністю на подолання корисних і шкідливих опорів:

Тут P g- Потужність рушійних сил; P c- Потужність, витрачена на подолання опору тертя; P n- Потужність, витрачена на подолання корисних опорів.

Коефіцієнт корисної дії є відношення потужності сил корисного опору до потужності рушійних сил:

(2)

Індекс 1-2 вказує, що рух передається від ланки 1, до якої прикладена рушійна сила, до ланки 2, до якої прикладена сила корисного опору.

Величина
називається коефіцієнтом втрат передачі. Очевидно:

(3)

У разі слабонавантажених передач (вони характерні в приладобудуванні) ККД істотно залежить від втрат на тертя і від ступеня силового завантаження механізму. У цьому випадку формула (3) набуває вигляду:

(4)

де c- коефіцієнт, що враховує вплив власних втрат на тертя та навантаження F,

складники aі bзалежить від типу передачі.

При
коефіцієнт
відбиває вплив власних втрат на тертя у слабонавантажених передачах. Зі зростанням Fкоефіцієнт c(F) зменшується, наближаючись до значення
при великій величині F.

При послідовному з'єднанні mмеханізмів з ККД ККД всього з'єднання механізмів:

(5)

де P g- Потужність, що подається в перший механізм; P n- Потужність, що знімається з останнього механізму.

Редуктор можна розглядати як пристрій із послідовним з'єднанням передач та опор. Тоді ККД визначається за виразом:

(6)

де - ККД i- ой пари зачеплення;
- ККД однієї пари опор; - Число пар опор.

Коефіцієнт корисної дії опор

ККД опори визначається за формулою

(7)

оскільки відношення потужностей на виході та вході опори дорівнює відношенню відповідних моментів внаслідок сталості швидкості обертання. Тут М- крутний момент на валу; М тр- Момент тертя в опорі.

Момент тертя у підшипнику кочення можна визначити за формулою:

(8)

де М 1 - момент тертя, що залежить від навантаження на опору; М 0 - момент тертя, що залежить від конструкції підшипника, частоти обертання та в'язкості мастила.

У редукторах приладів складова М 1 набагато менше складової М 0 . Тобто, можна вважати, що момент тертя опор практично не залежить від навантаження. Отже, і ККД опори залежить від навантаження. При розрахунках ККД редуктора можна прийняти ККД однієї пари підшипників, що дорівнює 0,99.

1. Мета роботи

Дослідження ККД редуктора за різних режимів навантаження.

2. Опис установки

Для вивчення роботи редуктора використовують прилад марки ДП3М. Він складається з наступних основних вузлів (рис. 1): редуктора 5, електродвигуна 3 з електронним тахометром 1, навантажувального пристрою 6, пристрої для виміру моментів 8, 9. Всі вузли змонтовані на одній підставі 7.

Корпус електродвигуна закріплений шарнірно в двох опорах 2 так, що вісь обертання валу електродвигуна збігається з віссю повороту корпусу. Фіксація корпусу електродвигуна від кругового обертання здійснюється плоскою пружиною 4.

Редуктор складається з шести однакових прямозубих циліндричних передач із передатним числом 1,71 (рис. 2). Блок зубчастих коліс 19 встановлений на нерухомій осі 20 на шарикопідшипниковій опорі. Конструкція блоків 16, 17, 18 аналогічна блоку 19. Передача моменту, що крутить, від колеса 22 до валу 21 здійснюється через шпонку.

Навантажувальний пристрій являє собою магнітне порошкове гальмо, принцип дії якого заснований на властивості намагніченого середовища чинити опір переміщенню в ній феромагнітних тіл. В якості середовища, що намагнічується, застосована рідка суміш мінерального масла і сталевого порошку.

Вимірювальні пристрої крутного та гальмівного моментів складаються з плоских пружин, що створюють реактивні моменти відповідно для електродвигуна та навантажувального пристрою. На плоских пружинах наклеєно тензодатчики, з'єднані з підсилювачем.

На лицьовій частині основи приладу розташована панель управління: кнопка включення живлення приладу «Мережа» 11; кнопка включення живлення ланцюга збудження навантажувального пристрою «Навантаження» 13; кнопка включення електродвигуна «Двигун» 10; ручка регулювання частоти обертання електродвигуна «Регулювання швидкості» 12; ручка регулювання струму збудження навантажувального пристрою 14; три амперметри 8, 9, 15 для вимірювання відповідно до частоти n, моменту М 1 моменту М 2 .

Мал. 1. Схема установки

Мал. 2. Випробовуваний редуктор

Технічна характеристика приладу ДП3М:

3. Розрахункові залежності

Визначення ККД редуктора засноване на одночасному вимірі моментів на вхідному і вихідному валах редуктора при значенні частоти обертання. При цьому розрахунок ККД редуктора провадиться за формулою:

= , (1)

де М 2 - момент, створюваний навантажувальним пристроєм, Нм; М 1 - момент, що розвивається електродвигуном, Нм; u – передатне число редуктора.

4. Порядок виконання роботи

На першому етапі при заданій постійній частоті обертання електродвигуна проводиться дослідження ККД редуктора в залежності від моменту, створюваного навантажувальним пристроєм.

Спочатку включається електропривод і ручкою регулювання швидкості встановлюється задана частота обертання. Ручка регулювання струму збудження навантажувального пристрою встановлюється у нульове положення. Включається ланцюг живлення збудження. Плавним поворотом ручки регулювання збудження задається перше із заданих значень моменту навантаження на валу редуктора. Ручкою регулювання швидкості підтримується задана частота обертання. За мікроамперметрами 8, 9 (рис. 1) фіксуються моменти на валу двигуна та навантажувального пристрою. Подальшим регулюванням струму збудження збільшують момент навантаження до наступної заданої величини. Підтримуючи частоту обертання незмінною, визначають такі значення М1 і М2.

Результати експерименту заносяться до таблиці 1 і будується графік залежності = f(M 2) при n = const (рис. 4).

З другого краю етапі при заданому постійному моменті навантаження M 2 досліджується ККД редуктора залежно від частоти обертання електродвигуна.

Вмикається ланцюг живлення збудження та ручкою регулювання струму збудження встановлюється задане значення моменту на вихідному валу редуктора. Ручкою регулювання швидкості встановлюється ряд частот обертання (від мінімальної до максимальної). Для кожного швидкісного режиму підтримується постійний момент навантаження M 2 по мікроамперметру 8 (рис. 1) фіксується момент на валу двигуна М 1 .

Результати експерименту заносяться до таблиці 2 і будується графік залежності = f(n) при M 2 = const (рис. 4).

5. Висновок

Пояснюється, з чого складаються втрати потужності зубчастої передачі і як визначається ККД багатоступінчастого редуктора.

Перераховуються умови, що дозволяють підвищити ККД редуктора. Надається теоретичне обґрунтування отриманих графіків = f(M 2); = f(n).

6. Оформлення звіту

– Підготувати титульний аркуш (див. зразок на сторінці 4).

– Зобразити кінематичну схему редуктора.

Підготувати та заповнити табл. 1.

Таблиця 1

від моменту, створюваного навантажувальним пристроєм

– Побудувати графік залежності

Мал. 4. Графік залежності = f(М2) при n = const

Підготувати та заповнити табл. 2.

Таблиця 2

Результати дослідження ККД редуктора залежно

від частоти обертання електродвигуна

– Побудувати графік залежності.

n, хв -1

Мал. 5. Графік залежності = f(n) при M2 = const

Дати висновок (див. пункт 5).

Контрольні питання

1. Опишіть конструкцію приладу ДПЗМ, із яких основних вузлів він складається?

2. Які втрати потужності мають місце у зубчастій передачі і чому дорівнює її ККД?

3. Як змінюються від ведучого до веденого валу такі характеристики зубчастої передачі, як потужність, момент, що крутить, частота обертання?

4. Як визначається передатне відношення та ККД багатоступінчастого редуктора?

5. Перерахуйте умови, що дозволяють підвищити ККД редуктора.

6. Порядок виконання роботи при дослідженні ККД редуктора залежно від моменту, що подається навантажувальним пристроєм.

7. Порядок виконання роботи щодо ККД редуктора залежно від частоти обертання двигуна.

8. Дайте теоретичне пояснення одержаних графіків = f(M 2); = f(n).

бібліографічний список

1. Решетов, Д. Н. Деталі машин: - Підручник для студентів машинобудівних і механічних спеціальностей вузів / Д. Н. Решетов. - М.: Машинобудування, 1989. - 496 с.

2. Іванов, М. Н. Деталі машин: - Підручник для студентів вищих технічних навчальних закладів / М. Н. Іванов. - 5-те вид., Перероб. - М.: Вища школа, 1991. - 383 с.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

1 Крутний момент на вихідному валу редуктора M2 [Нм]
Крутним моментом на вихідному валу редуктора називається крутний момент, що підводиться до вихідного валу мотор-редуктора, при встановленій номінальній потужності Pn, коефіцієнт безпеки S, і розрахунковому терміні служби 10000 годин, з урахуванням ККД редуктора.
2 Номінальний крутний момент редуктора Mn2 [Нм]
Номінальним крутним моментом редуктора називається максимальний момент, що крутить, на безпечну передачу якого розрахований редуктор, виходячи з наступних величин:
. коефіцієнт безпеки S=1
. термін служби 10 000 годин.
Величини Mn2 розраховуються відповідно до таких стандартів:
ISO DP 6336 для шестерень;
ISO 281 для підшипників.

3 Максимальний крутний момент M2max [Нм]
Максимальним крутним моментом називається найбільший момент, що крутить, витримуваний редуктором в умовах статичного або неоднорідного навантаження з частими пусками і зупинками (це величина розуміється як миттєве пікове навантаження при роботі редуктора або пусковий крутний момент під навантаженням).
4 Необхідний момент, що крутить Mr2 [Нм]
Значення моменту, що крутить, відповідає необхідним вимогам споживача. Дана величина завжди повинна бути меншою або дорівнює номінальному значенню вихідного моменту, що крутить, Mn2 обраного редуктора.
5 Розрахунковий момент, що крутить, M c2 [Нм]
Значення моменту, що крутить, яким необхідно керуватися при виборі редуктора з урахуванням необхідного крутного моменту Mr2 і експлуатаційного коефіцієнта fs, обчислюється за формулою:

Значення динамічного ККД редукторів вказані в таблиці (A2)

Гранична термічна потужність Pt [кВт]

Дана величина дорівнює граничному значенню механічної потужності, що передається редуктором в умовах безперервної роботи при температурі навколишнього середовища 20°C без пошкодження вузлів і деталей редуктора. При температурі навколишнього середовища, відмінної від 20°C, та переривчастому режимі роботи значення Pt коригується з урахуванням теплових коефіцієнтів ft та коефіцієнтів швидкості, наведених у таблиці (A1). Необхідно забезпечити виконання наступної умови:

Коефіцієнт корисної дії (ККД)

1 Динамічний ККД [ηd]
Динамічний ККД є відношенням потужності, одержуваної на вихідному валу P2, до потужності, прикладеної до вхідного валу P1.

Передатне число [i]

Характеристика, властива кожному редуктору, дорівнює відношенню швидкості обертання на вході n1 до швидкості обертання на виході n2:

i = n1/n2

Швидкість обертання

1 Швидкість на вході n1 [хв -1]
Швидкість обертання підведена до вхідного валу редуктора. У разі прямого приєднання до електродвигуна дане значення дорівнює вихідній швидкості електродвигуна; у разі приєднання через інші елементи приводу для отримання вхідної швидкості редуктора швидкість двигуна слід розділити на передавальне число приводу, що підводить. У цих випадках рекомендується підводити до редуктора швидкість обертання нижче 1400 об/хв. Не допускається перевищення значень вхідної швидкості редукторів, вказаних у таблиці.

2 Швидкість на виході n2 [хв-1]
Вихідна швидкість n2 залежить від вхідної швидкості n1 та передавального числа i; обчислюється за такою формулою:

Коефіцієнт безпеки [S]

Значення коефіцієнта дорівнює відношенню номінальної потужності редуктора до реальної потужності електродвигуна, приєднаного до редуктора:

S = Pn1/P1

Редуктор

Число ступенів

Види передач

Взаємне розташування осей вхідного та вихідного валів

Циліндричний

Одноступінчастий

Одна чи кілька циліндричних передач

Паралельне

Паралельне чи співвісне

Чотириступінчастий

Паралельне

Конічний

Одноступінчастий

Одна конічна передача

Перетинає

Конічно-циліндричний

Одна конічна передача та одна або кілька циліндричних передач

Перетинає або схрещується

Черв'яковий

Одноступеневий Двоступінчастий

Одна чи дві черв'якові передачі

Схрещується

Паралельне

Циліндрично-черв'ячний або черв'ячно-циліндричний

Двоступінчастий, триступінчастий

Одна або дві циліндричні передачі та одна черв'ячна передача

Схрещується

Планетарний

Одноступінчастий двоступінчастий триступінчастий

Кожен ступінь складається з двох центральних зубчастих коліс та сателітів.

Циліндрично-планетарний

Двоступінчастий, триступінчастий, чотириступінчастий

Комбінація з однієї або кількох циліндричних та планетарних передач

Паралельне чи співвісне

Конічно-планетарний

Двоступінчастий, триступінчастий, чотириступінчастий

Комбінація з однієї конічної та планетарних передач

Перетинає

Черв'ячно-планетарний

Двоступінчастий, триступінчастий, чотириступінчастий

Комбінація з однієї черв'ячної та планетарних передач

Схрещується

Хвильовий

Одноступінчастий

Одна хвильова передача

Класифікація редукторів залежно від розташування осей вхідного та вихідного валів у просторі.

Редуктор

Розташування осей вхідного та вихідного валів у просторі

1. З паралельними осями вхідного та вихідного валів 1. Горизонтальне; осі розташовані у горизонтальній площині; осі розташовані у вертикальній площині (з вхідним валом над або під вихідним валом); осі розташовані в похилій площині
2. Вертикальне
2. З збігаються осями вхідного та вихідного валів (співвісний) 1. Горизонтальне
2. Вертикальне
3. З осями вхідного і вихідного валів, що перетинаються. 1. Горизонтальне
4. З осями, що схрещуються, вхідного і вихідного валів 1. Горизонтальне (з вхідним валом над або під вихідним валом)
2. Горизонтальна вісь вхідного валу та вертикальна вісь вихідного валу
3. Вертикальна вісь вхідного валу та горизонтальна вісь вихідного валу

Класифікація редукторів в залежності від способу кріплення.

Спосіб кріплення

приклад

На приставних лапах або на плиті (до стелі або стіни):

на рівні площини основи корпусу редуктора:

над рівнем площини основи корпусу редуктора:

Фланцем з боку вхідного валу

Фланцем з боку вихідного валу

Фланцем з боку вхідного та вихідного валів

Насадкою

Конструктивні виконання за способом монтажу.

Умовні зображення та цифрові позначення конструктивних виконань редукторів та мотор-редукторів загальномашинобудівного застосування: (виробів) за способом монтажу встановлені ГОСТ 30164-94.
Залежно від конструкції редуктори та мотор-редуктори розбиті на такі групи:

а) співвісні;
б) із паралельними осями;
в) з осями, що перетинаються;
г) з осями, що схрещуються.

До групи а) віднесені і вироби з паралельними осями, у яких кінці вхідного та вихідного валів спрямовані в протилежні сторони, а їхня осьова відстань становить не більше 80мм.
До груп б) та в) віднесені також варіатори та варіаторні приводи. Умовні зображення та цифрові позначення конструктивних виконань за способом монтажу характеризують конструктивні виконання корпусів, а також розташування поверхонь кріплення валів або осей валів.

Перша – конструктивне виконання корпусу (1 – на лапах, 2 – з фланцем);
Друга - розташування поверхні кріплення (1 - підлога, 2 - стеля, 3 - стіна);
Третя – розташування кінця вихідного валу (1 – горизонтальний вліво, 2 – горизонтальний вправо, 3 – вертикальний вниз, 4 – вертикальний верх).

Умовне позначення виробів групи а) складається із трьох цифр:
перша – конструктивне виконання корпусу (1 – на лапах; 2 – з фланцем); друга - розташування поверхні кріплення (1 - підлога; 2 - стеля; 3 - стіна); третя - розташування кінця вихідного валу (1 - горизонтальний вліво; 2 - горизонтальний вправо; 3 - вертикальний вниз; 4 - вертикальний вгору).

Умовне позначення виробів груп б) та в) складається з чотирьох цифр:
перша - конструктивне виконання корпусу (1 - на лапах; 2 - з фланцем; 3 - навісне; 4 - насадне); друга - взаємне розташування поверхні кріплення та осей валів для групи б): 1 - паралельно осям валів; 2 - перпендикулярно до осей валів; для групи в): 1 – паралельно осям валів; 2 - перпендикулярно осі вихідного валу; 3 - перпендикулярно осі вхідного валу); третя - розташування поверхні кріплення в просторі (1 - підлога; 2 - стеля; 3 - стіна ліва, передня, задня; 4 - стіна права, передня, задня);

четверта - розташування валів у просторі для групи б): 0 - горизонтальні вали в горизонтальній площині; 1 - вали горизонтальні у вертикальній площині; 2 – вали вертикальні; для групи в): 0 – вали горизонтальні; 1 - вихідний вертикальний вал; 2 - вхідний вертикальний вал).
Умовне позначення виробів групи г) складається із чотирьох цифр:
перша - конструктивне виконання корпусу (1 - на лапах; 2 - з фланцем; 3 - навісне; 4 - насадне);
друга - взаємне розташування поверхні кріплення та осей валів (1 - паралельно осям валів, з боку черв'яка; 2 - паралельно осям валів, з боку колеса; 3, 4 - перпендикулярно осі колеса; 5, 6 - перпендикулярно осі черв'яка);
третя – розташування валів у просторі (1 – вали горизонтальні; 2 – вихідний вал вертикальний: 3 – вхідний вал вертикальний);
четверта - взаємне розташування черв'ячної пари у просторі (0 - черв'як під колесом; 1 - черв'як над колесом: 2 - черв'як праворуч від колеса; 3 - черв'як зліва від колеса).
Вироби навісного виконання встановлюють вихідним порожнистим валом, а корпус фіксують в одній точці від провороту реактивним моментом. Вироби насадного виконання встановлюють порожнім вихідним валом, а корпус кріплять нерухомо в кількох точках.
У мотор-редукторах на зображенні конструктивного виконання за способом монтажу повинно бути спрощене додаткове зображення контуру двигуна за ГОСТ 20373.
Приклади умовних позначень та зображень:
121 - співвісний редуктор, конструктивне виконання корпусу на лапах, кріплення до стелі, горизонтальні вали, вихідний вал зліва (рис. 1, а);
2231 - редуктор з паралельними осями, виконання корпусу з фланцем, поверхня кріплення перпендикулярна до осей валів, кріплення до лівої стіни, вали горизонтальні у вертикальній площині (рис. 1, б);
3120 - редуктор з осями, що перетинаються, виконання корпусу навісне, поверхня кріплення паралельна осям валів, кріплення до стелі, вали горизонтальні (рис. 1, в);
4323 - редуктор з осями, що схрещуються, виконання корпусу насадне, поверхня кріплення перпендикулярна осі колеса, вихідний вал вертикальний, черв'як зліва від колеса (рис. 1, г). Символом LLLL позначено точку фіксації виробу від провороту реактивним моментом та кріплення порожнього вихідного валу на валу робочої машини.