Veselova E. V.، Narykova N. I.

تحقیق در مورد گیربکس ابزار

راهنمای کار آزمایشگاهی شماره 4، 5، 6 برای درس "مبانی طراحی ابزار"

اصل: 1999

دیجیتالی شده: 2005

طرح دیجیتال بر اساس نسخه اصلی توسط: Alexander A. Efremov، gr. IU1-51

هدف کار

آشنایی با طرح های تاسیسات جهت تعیین کارایی گیربکس ها.

تعیین تجربی و تحلیلی راندمان یک نوع معین گیربکس بسته به بار روی شفت خروجی.

دستگاه هایی به نام درایو به طور گسترده در انواع مختلف دستگاه ها استفاده می شود. آنها از یک منبع انرژی (موتور)، جعبه دنده و تجهیزات کنترل تشکیل شده اند.

گیربکس مکانیزمی متشکل از سیستمی از چرخ دنده، کرم یا چرخ دنده های سیاره ای است که سرعت چرخش پیوند رانده را در مقایسه با سرعت چرخش پیوند محرک کاهش می دهد.

دستگاه مشابهی که برای افزایش سرعت چرخش پیوند رانده شده در مقایسه با سرعت چرخش پیوند محرکه کار می کند ضریب نامیده می شود.

در داده ها کار آزمایشگاهیانواع گیربکس های زیر مورد مطالعه قرار می گیرند: گیربکس چند مرحله ای حلزونی، گیربکس سیاره ای و گیربکس کرمی تک مرحله ای.

مفهوم کارایی

هنگامی که مکانیسم در حرکت ثابت است، قدرت نیروهای محرکبه طور کامل صرف غلبه بر مقاومت های مفید و مضر می شود:

اینجا پ g- قدرت نیروهای محرک؛ پ ج- توان مصرف شده برای غلبه بر مقاومت اصطکاک؛ پ n- توان صرف شده برای غلبه بر مقاومت های مفید.

راندمان نسبت قدرت نیروهای مقاومت مفید به توان نیروهای محرکه است:

(2)

شاخص 1-2 نشان می دهد که حرکت از پیوند 1، که نیروی محرکه به آن اعمال می شود، به پیوند 2، که نیروی مقاومت مفید به آن اعمال می شود، منتقل می شود.

اندازه
ضریب تلفات انتقال نامیده می شود. به طور مشخص:

(3)

در مورد چرخ دنده های با بار سبک (که در ساخت ابزار معمولی هستند)، راندمان به طور قابل توجهی به تلفات اصطکاک خود و میزان بارگذاری نیروی مکانیزم بستگی دارد. در این حالت فرمول (3) به شکل زیر است:

(4)

جایی که ج- ضریب با در نظر گرفتن تأثیر تلفات خود بر اصطکاک و بار اف,

اجزاء آو ببستگی به نوع انتقال دارد

در
ضریب
منعکس کننده تأثیر تلفات خود بر اصطکاک در دنده های با بار کم است. با افزایش افضریب ج(اف) کاهش می یابد و به مقدار نزدیک می شود
در یک ارزش بزرگ اف.

در اتصال سریال مترمکانیسم های با کارایی کارایی کل اتصال مکانیسم ها:

(5)

جایی که پ g- برق تامین شده به مکانیسم اول؛ پ n- برق از آخرین مکانیسم حذف شده است.

گیربکس را می توان وسیله ای با اتصال سری چرخ دنده ها و تکیه گاه ها دانست. سپس کارایی با عبارت زیر تعیین می شود:

(6)

جایی که - بهره وری من- آه جفت نامزدی;
- کارایی یک جفت تکیه گاه؛ - تعداد جفت پشتیبانی

کارایی پشتیبانی ها

کارایی پشتیبانی با فرمول تعیین می شود

(7)

از آنجایی که نسبت توان در خروجی و ورودی تکیه گاه برابر است با نسبت گشتاورهای مربوطه به دلیل ثابت بودن سرعت چرخش. اینجا م- گشتاور روی شفت؛ م tr- لحظه اصطکاک در تکیه گاه.

ممان اصطکاک در یاتاقان نورد را می توان با فرمول تعیین کرد:

(8)

جایی که م 1 - لحظه اصطکاک، بسته به بار روی تکیه گاه. م 0 - گشتاور اصطکاک، بسته به طراحی یاتاقان، سرعت چرخش و ویسکوزیته روان کننده.

در جعبه دنده ابزار جزء م 1 بسیار کمتر از جزء است م 0 . بنابراین، می‌توان فرض کرد که ممان اصطکاک تکیه‌گاه‌ها عملاً مستقل از بار است. در نتیجه، کارایی ساپورت به بار بستگی ندارد. هنگام محاسبه راندمان گیربکس، راندمان یک جفت بلبرینگ را می توان 0.99 در نظر گرفت.

1. هدف کار

بررسی کارایی گیربکس در شرایط بارگذاری مختلف.

2. توضیحات نصب

برای بررسی عملکرد گیربکس از دستگاه DP3M استفاده می شود. از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است (شکل 1): گیربکس تحت آزمایش 5، موتور الکتریکی 3 با سرعت سنج الکترونیکی 1، دستگاه بار 6، دستگاه اندازه گیری گشتاور 8، 9. همه اجزا بر روی یک پایه 7 سوار می شوند.

محفظه موتور الکتریکی در دو تکیه گاه 2 لولا شده است تا محور چرخش شفت موتور الکتریکی با محور چرخش محفظه منطبق باشد. محفظه موتور در برابر چرخش دایره ای توسط یک فنر صاف 4 محکم می شود.

گیربکس از شش چرخ دنده یکسان با ضریب دنده 1.71 تشکیل شده است (شکل 2). مسدود کردن چرخ دنده 19 بر روی یک محور ثابت 20 بر روی یک تکیه گاه بلبرینگ نصب شده است. طراحی بلوک های 16، 17، 18 شبیه بلوک 19 است. گشتاور از چرخ 22 به شفت 21 از طریق یک کلید منتقل می شود.

دستگاه بار یک ترمز پودر مغناطیسی است که اصل عملکرد آن بر اساس خاصیت یک محیط مغناطیسی برای مقاومت در برابر حرکت اجسام فرومغناطیسی در آن است. مخلوط مایع روغن معدنی و پودر فولاد به عنوان یک محیط مغناطیسی استفاده می شود.

دستگاه های اندازه گیری گشتاور گشتاور و ترمز از فنرهای تخت تشکیل شده اند که به ترتیب گشتاورهای واکنشی را برای موتور الکتریکی و دستگاه بار ایجاد می کنند. کرنش سنج های متصل به تقویت کننده به فنرهای تخت چسبانده می شوند.

در قسمت جلوی پایه دستگاه یک صفحه کنترل وجود دارد: دکمه روشن/خاموش برای دستگاه "شبکه" 11. دکمه پاور برای مدار تحریک دستگاه بار "بار" 13؛ دکمه سوئیچ موتور الکتریکی "موتور" 10؛ دکمه کنترل سرعت موتور الکتریکی "تنظیم سرعت" 12؛ دستگیره تنظیم جریان تحریک دستگاه بار 14. سه آمپرمتر 8، 9، 15 برای اندازه گیری فرکانس n، ممان M 1، ممان M 2 به ترتیب.

برنج. 1. نمودار نصب

برنج. 2. گیربکس در حال تست

مشخصات فنی دستگاه DP3M:

3. وابستگی های محاسبه شده

تعیین راندمان گیربکس بر اساس اندازه گیری همزمان گشتاور روی شفت های ورودی و خروجی گیربکس در سرعت حالت ثابت است. در این مورد، بازده گیربکس با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

= , (1)

که در آن M 2 لحظه ایجاد شده توسط دستگاه بار است، N×m. M 1 - گشتاور ایجاد شده توسط موتور الکتریکی، N×m. u – نسبت دنده گیربکس.

4. دستور کار

در مرحله اول، در یک سرعت ثابت چرخش موتور الکتریکی، بازده گیربکس بسته به گشتاور ایجاد شده توسط دستگاه بار بررسی می شود.

ابتدا درایو الکتریکی روشن می شود و از دکمه کنترل سرعت برای تنظیم سرعت چرخش مورد نظر استفاده می شود. دکمه تنظیم جریان تحریک دستگاه بار در موقعیت صفر تنظیم شده است. مدار برق تحریک روشن است. با چرخاندن آرام دکمه تنظیم تحریک، اولین مقدار تعیین شده گشتاور بار روی شفت گیربکس تنظیم می شود. دکمه کنترل سرعت سرعت چرخش مشخص شده را حفظ می کند. میکرو آمپرمترهای 8، 9 (شکل 1) ممان های روی شفت موتور و دستگاه بار را ثبت می کنند. با تنظیم بیشتر جریان تحریک، گشتاور بار به مقدار مشخص شده بعدی افزایش می یابد. با ثابت نگه داشتن سرعت چرخش، تعیین کنید مقادیر زیر M 1 و M 2.

نتایج آزمایش در جدول 1 وارد شده و نموداری از وابستگی = f(M 2) در n = const رسم شده است (شکل 4).

در مرحله دوم، برای یک گشتاور بار ثابت M 2، بازده گیربکس بسته به سرعت چرخش موتور الکتریکی مطالعه می شود.

مدار قدرت تحریک روشن می شود و از دکمه تنظیم جریان تحریک برای تنظیم مقدار گشتاور مشخص شده روی شفت خروجی گیربکس استفاده می شود. دکمه کنترل سرعت محدوده ای از سرعت چرخش (از حداقل تا حداکثر) را تنظیم می کند. برای هر حالت سرعت، یک گشتاور بار ثابت M 2 حفظ می شود و گشتاور روی شفت موتور M 1 با استفاده از میکرو آمپرمتر 8 ثبت می شود (شکل 1).

نتایج آزمایش در جدول 2 وارد شده و نموداری از وابستگی = f(n) در M 2 = const رسم شده است (شکل 4).

5. نتیجه گیری

توضیح داده شده است که تلفات قدرت در یک چرخ دنده شامل چه مواردی است و چگونه کارایی یک گیربکس چند مرحله ای تعیین می شود.

شرایطی که باعث افزایش کارایی گیربکس می شود ذکر شده است. یک توجیه نظری برای نمودارهای به دست آمده ارائه شده است = f(M 2). = f(n).

6. تهیه گزارش

- آماده کردن صفحه عنوان(نمونه در صفحه 4 را ببینید).

– نمودار سینماتیکی گیربکس را رسم کنید.

جدول را آماده و پر کنید. 1.

میز 1

از لحظه ایجاد شده توسط دستگاه بار

- یک نمودار وابستگی بسازید

برنج. 4. نمودار وابستگی = f(M 2) در n = const

جدول را آماده و پر کنید. 2.

جدول 2

نتایج یک مطالعه راندمان گیربکس بسته به

از سرعت چرخش موتور الکتریکی

- یک نمودار وابستگی بسازید.

برنج. 5. نمودار وابستگی = f(n) در M 2 = const

نتیجه گیری کنید (به بند 5 مراجعه کنید).

کنترل سوالات

1. طراحی دستگاه DPZM را توضیح دهید، از چه اجزای اصلی تشکیل شده است؟

2. چه تلفاتی در انتقال دنده رخ می دهد و بازده آن چقدر است؟

3. مشخصات دنده مانند قدرت، گشتاور و سرعت چرخش از درایو به محور محرک چگونه تغییر می کند؟

4. ضریب دنده و کارایی گیربکس چند مرحله ای چگونه تعیین می شود؟

5. شرایطی را که امکان افزایش کارایی گیربکس را فراهم می کند را فهرست کنید.

6. ترتیب کار هنگام مطالعه راندمان گیربکس بسته به گشتاور ارائه شده توسط دستگاه بار.

7. ترتیب کار هنگام مطالعه کارایی گیربکس بسته به دور موتور.

8. توضیح نظری نمودارهای حاصل را ارائه دهید = f(M 2); = f(n).

کتابشناسی - فهرست کتب

1. Reshetov, D. N. قطعات ماشین: - کتاب درسی برای دانشجویان مهندسی مکانیک و تخصص های مکانیک دانشگاه ها / D. N. Reshetov. – M.: Mashinostroenie, 1989. – 496 p.

2. ایوانف، M. N. قطعات ماشین: - کتاب درسی برای دانش آموزان فنی بالاتر موسسات آموزشی/ M. N. Ivanov. – ویرایش پنجم، بازبینی شده. – م.: دبیرستان، 1991. – 383 ص.

کار آزمایشگاهی شماره 8

1 گشتاور روی شفت خروجی گیربکس M2 [نیوتن متر]
گشتاور روی شفت خروجی گیربکس، گشتاوری است که با در نظر گرفتن کارایی گیربکس، با توان نامی نصب شده Pn، ضریب ایمنی S و طول عمر تخمینی 10000 ساعت به شفت خروجی گیربکس عرضه می شود. .
2 گشتاور نامی گیربکس Mn2 [نیوتن متر]
گشتاور نامی یک گیربکس حداکثر گشتاوری است که گیربکس برای انتقال ایمن طراحی شده است، بر اساس مقادیر زیر:
. ضریب ایمنی S=1
. عمر مفید 10000 ساعت
مقادیر Mn2 مطابق با استانداردهای زیر محاسبه می شود:
ISO DP 6336 برای چرخ دنده ها؛
ISO 281 برای بلبرینگ.

3 حداکثر گشتاور M2max [Nm]
حداکثر گشتاور حداکثر گشتاوری است که گیربکس می تواند تحت شرایط بار ثابت یا غیریکنواخت با استارت و توقف مکرر تحمل کند (این مقدار به عنوان بار اوج آنی در هنگام کار گیربکس یا گشتاور راه اندازی تحت بار درک می شود).
4 گشتاور مورد نیاز Mr2 [Nm]
مقدار گشتاور که نیازهای مصرف کننده لازم را برآورده می کند. این مقدار باید همیشه کمتر یا مساوی با گشتاور خروجی نامی Mn2 گیربکس انتخابی باشد.
5 گشتاور نامی M c2 [نیوتن متر]
مقدار گشتاوری که باید برای هدایت انتخاب گیربکس استفاده شود، با در نظر گرفتن گشتاور مورد نیاز Mr2 و ضریب سرویس fs، با فرمول محاسبه می شود:

مقادیر بازده دینامیکی گیربکس ها در جدول (A2) نشان داده شده است.

توان حرارتی نهایی Pt [کیلو وات]

این مقدار برابر است با مقدار محدود قدرت مکانیکی منتقل شده توسط گیربکس در شرایط کار مداوم در دما. محیط 20 درجه سانتی گراد بدون آسیب به یونیت ها و قطعات دنده. در دمای محیطی غیر از 20 درجه سانتیگراد و عملکرد متناوب، مقدار Pt با در نظر گرفتن ضرایب حرارتی فوت و ضرایب سرعت ارائه شده در جدول (A1) تنظیم می شود. شرط زیر باید رعایت شود:

ضریب کارایی (کارایی)

1 کارایی پویا [ηd]
بازده دینامیکی نسبت توان دریافتی در شفت خروجی P2 به توان اعمال شده به شفت ورودی P1 است.

نسبت دنده [i]

مشخصه ذاتی هر گیربکس برابر است با نسبت سرعت چرخش در ورودی n1 به سرعت چرخش در خروجی n2:

سرعت چرخش

1 سرعت ورودی n1 [دقیقه -1]
سرعت چرخش اعمال شده به شفت ورودی گیربکس. در صورت اتصال مستقیم به موتور، این مقدار برابر با سرعت خروجی موتور است. در صورت اتصال از طریق سایر عناصر محرک، برای به دست آوردن سرعت ورودی گیربکس، سرعت موتور باید بر نسبت دنده درایو ورودی تقسیم شود. در این موارد توصیه می شود گیربکس را روی سرعت چرخش زیر 1400 دور در دقیقه قرار دهید. از سرعت ورودی گیربکس های مشخص شده در جدول نباید بیشتر شود.

2 سرعت خروجی n2 [دقیقه-1]
سرعت خروجی n2 به سرعت ورودی n1 و نسبت دنده i بستگی دارد. با فرمول محاسبه می شود:

فاکتور ایمنی [S]

مقدار ضریب برابر است با نسبت توان نامی گیربکس به توان واقعی موتور الکتریکی متصل به گیربکس:

طبقه بندی گیربکس ها بسته به محل قرارگیری محورهای محورهای ورودی و خروجی در فضا.

طبقه بندی گیربکس ها بسته به روش نصب.

طراحی نسخه ها با توجه به روش نصب

تصاویر مشروط و نامگذاری های دیجیتالطرح های گیربکس و موتورهای دنده ای برای کاربردهای عمومی ماشین سازی: (محصولات) با توجه به روش نصب توسط GOST 30164-94 ایجاد شده است.
بسته به نوع طراحی، گیربکس ها و گیربکس ها به گروه های زیر تقسیم می شوند:

الف) کواکسیال؛
ب) با محورهای موازی؛
ج) با محورهای متقاطع؛
د) با محورهای عبوری.

گروه الف) همچنین شامل محصولاتی با محورهای موازی است که در آنها انتهای محورهای ورودی و خروجی در جهت مخالف جهت می‌شوند. فاصله مرکزبیش از 80 میلی متر نیست.
گروه های b) و c) نیز شامل متغیرها و درایوهای متغیر هستند. تصاویر مرسوم و نامگذاری دیجیتالی طرح ها با توجه به روش نصب، طراحی محفظه ها و همچنین موقعیت مکانی سطوح نصب شفت ها یا محورهای شفت را مشخص می کند.

اولین - طرحمحفظه ها (1 - روی پا، 2 - با فلنج)؛
دوم محل سطح نصب (1 - طبقه، 2 - سقف، 3 - دیوار) است.
سوم محل انتهای شفت خروجی است (1 - افقی به چپ، 2 - افقی به سمت راست، 3 - عمودی پایین، 4 - بالا عمودی).

نماد محصولات گروه a) از سه عدد تشکیل شده است:
اولین مورد طراحی بدنه است (1 - روی پا؛ 2 - با فلنج)؛ دوم محل سطح نصب است (1 - طبقه؛ 2 - سقف؛ 3 - دیوار). سوم محل انتهای شفت خروجی است (1 - افقی به چپ؛ 2 - افقی به سمت راست؛ 3 - عمودی پایین؛ 4 - عمودی به بالا).

نماد محصولات گروه های b) و c) از چهار عدد تشکیل شده است:
اولین مورد طراحی بدنه است (1 - روی پا؛ 2 - با فلنج؛ 3 - نصب شده؛ 4 - نصب شده)؛ دوم موقعیت نسبی سطح نصب و محورهای شفت برای گروه b): 1 - موازی با محورهای شفت. 2 - عمود بر محورهای شفت; برای گروه ج): 1 - موازی با محورهای شفت. 2 - عمود بر محور شفت خروجی; 3 - عمود بر محور شفت ورودی)؛ سوم - محل قرارگیری سطح نصب در فضا (1 - طبقه؛ 2 - سقف؛ 3 - دیوار چپ، جلو، عقب؛ 4 - دیوار راست، جلو، عقب).

چهارم - محل شفت ها در فضا برای گروه b): 0 - شفت های افقی در یک صفحه افقی. 1 - شفت های افقی در یک صفحه عمودی. 2 - شفت های عمودی; برای گروه ج): 0 - شفت های افقی. 1 - شفت خروجی عمودی؛ 2 - شفت ورودی عمودی).
نماد محصولات گروه d) از چهار عدد تشکیل شده است:
اولین مورد طراحی بدنه است (1 - روی پا؛ 2 - با فلنج؛ 3 - نصب شده؛ 4 - نصب شده)؛
دوم موقعیت نسبی سطح نصب و محورهای شفت (1 - موازی با محورهای شفت، از سمت کرم؛ 2 - موازی با محورهای شفت، از سمت چرخ؛ 3، 4 - عمود بر محور چرخ 5، 6 - عمود بر محور کرم)؛
سوم - محل شفت ها در فضا (1 - شفت های افقی؛ 2 - شفت خروجی عمودی: 3 - شفت ورودی عمودی).
چهارم - موقعیت نسبی جفت کرم در فضا (0 - کرم زیر چرخ؛ 1 - کرم بالای چرخ: 2 - کرم سمت راست چرخ؛ 3 - کرم در سمت چپ چرخ).
محصولات نصب شده با یک شفت خروجی توخالی نصب می شوند و محفظه در یک نقطه از چرخش توسط یک گشتاور واکنشی ثابت می شود. محصولات نصب شده با یک شفت خروجی توخالی نصب می شوند و بدنه به طور ثابت در چندین نقطه ثابت می شود.
در گیربکس ها، تصویر طراحی طبق روش نصب باید حاوی یک تصویر ساده شده اضافی از مدار موتور مطابق با GOST 20373 باشد.
مثال ها نمادهاو تصاویر:
121 - گیربکس کواکسیال، طراحی بدنه روی پا، نصب سقف، شفت های افقی، شفت خروجی در سمت چپ (شکل 1، a)؛
2231 - گیربکس با محورهای موازی، طراحی محفظه با فلنج، سطح نصب عمود بر محورهای شفت، چسباندن به دیوار سمت چپ، شفت ها در صفحه عمودی افقی هستند (شکل 1، ب).
3120 - گیربکس با محورهای متقاطع، محفظه نصب شده، سطح نصب موازی با محورهای شفت، نصب سقف، شفت های افقی (شکل 1، ج).
4323 - گیربکس با محورهای متقاطع، محفظه نصب شده است، سطح نصب عمود بر محور چرخ است، شفت خروجی عمودی است، کرم در سمت چپ چرخ است (شکل 1، د). نماد LLLL نقطه تثبیت محصول در برابر چرخش توسط گشتاور راکتیو و چفت شدن شفت خروجی توخالی به شفت ماشین کار را نشان می دهد.