Veselova E.V., Narykova N.I.

계기용 기어박스 연구

"기기 설계 기초"과정의 실험실 작업 번호 4, 5, 6에 대한 지침

원본: 1999

디지털화: 2005년

원본을 기반으로 한 디지털 레이아웃은 Alexander A. Efremov, gr에 의해 편집되었습니다. IU1-51

일의 목적

기어박스의 효율성을 결정하기 위한 설치 설계를 숙지합니다.

출력 샤프트의 부하에 따라 특정 유형의 기어박스 효율을 실험적이고 분석적으로 결정합니다.

드라이브라고 불리는 장치는 다양한 유형의 장치에 널리 사용됩니다. 이는 에너지원(모터), 기어박스 및 제어 장비로 구성됩니다.

기어박스는 구동 링크의 회전 속도에 비해 구동 링크의 회전 속도를 줄이는 기어, 웜 또는 유성 기어 시스템으로 구성된 메커니즘입니다.

구동 링크의 회전 속도에 비해 구동 링크의 회전 속도를 증가시키는 역할을 하는 유사한 장치를 승수라고 합니다.

데이터에서 실험실 작업헬리컬 다단 기어박스, 유성 기어박스, 단일 스테이지 웜 기어박스 등의 기어박스 유형이 연구됩니다.

효율성의 개념

메커니즘이 안정된 동작을 할 때, 동력은 원동력유용하고 해로운 저항을 극복하는 데 전적으로 소비됩니다.

여기 피 g- 추진력; 피 씨- 마찰 저항을 극복하기 위해 소비되는 전력; 피 N-유용한 저항을 극복하기 위해 전력이 소비됩니다.

효율성은 유용한 저항력의 힘과 추진력의 비율입니다.

(2)

인덱스 1-2는 구동력이 적용되는 링크 1에서 유용한 저항력이 적용되는 링크 2로 움직임이 전달됨을 나타냅니다.

크기
전송 손실 계수라고 합니다. 확실히:

(3)

가벼운 하중을 받는 기어(기구 제작에 일반적임)의 경우 효율성은 자체 마찰 손실과 메커니즘의 힘 하중 정도에 따라 크게 달라집니다. 이 경우 공식 (3)은 다음과 같은 형식을 취합니다.

(4)

어디 씨- 마찰 및 하중에 대한 자체 손실의 영향을 고려한 계수 에프,

구성요소 ㅏ그리고 비전송 유형에 따라 다릅니다.

~에
계수
경부하 기어의 마찰에 대한 자체 손실의 영향을 반영합니다. 증가함에 따라 에프계수 씨(에프) 감소하여 값에 접근합니다.
큰 가치로 에프.

~에 직렬 연결 중효율성을 갖춘 메커니즘 메커니즘 전체 연결의 효율성:

(5)

어디 피 g- 첫 번째 메커니즘에 전원이 공급됩니다. 피 N-마지막 메커니즘에서 전원이 제거되었습니다.

기어박스는 기어와 지지대가 직렬로 연결된 장치로 간주할 수 있습니다. 그런 다음 효율성은 다음 식에 의해 결정됩니다.

(6)

어디 - 효율성 나- 아, 약혼 쌍;
- 한 쌍의 지지대의 효율성; - 지지대 쌍의 수.

지원 효율성

지원의 효율성은 공식에 의해 결정됩니다

(7)

지지대의 출력과 입력의 힘의 비율은 회전 속도의 일정함으로 인한 해당 모멘트의 비율과 동일하기 때문입니다. 여기 중- 샤프트의 토크; 중 tr- 지지대의 마찰 모멘트.

구름 베어링의 마찰 모멘트는 다음 공식으로 결정할 수 있습니다.

(8)

어디 중 1 - 지지대의 하중에 따른 마찰 순간; 중 0 - 마찰 토크는 베어링 설계, 회전 속도 및 윤활제 점도에 따라 다릅니다.

계기 기어박스에서 구성요소 중 1은 구성 요소보다 훨씬 적습니다. 중 0 . 따라서 지지대의 마찰 모멘트는 실질적으로 하중과 무관하다고 가정할 수 있습니다. 결과적으로 지지의 효율성은 하중에 의존하지 않습니다. 기어박스의 효율을 계산할 때 베어링 한 쌍의 효율은 0.99로 간주할 수 있습니다.

1. 업무의 목적

다양한 하중 조건에서 기어박스 효율에 대한 연구.

2. 설치 설명

기어박스의 작동을 연구하기 위해 DP3M 장치가 사용됩니다. 이는 다음과 같은 주요 구성 요소로 구성됩니다(그림 1): 테스트 중인 기어박스 5, 전자 회전 속도계가 있는 전기 모터 3, 부하 장치 6, 토크 측정 장치 8, 9. 모든 구성 요소는 하나의 베이스 7에 장착됩니다.

전기 모터 하우징은 전기 모터 샤프트의 회전 축이 하우징의 회전 축과 일치하도록 두 개의 지지대(2)에 힌지 연결됩니다. 모터 하우징은 판 스프링 4에 의해 원형 회전으로부터 보호됩니다.

기어박스는 기어비가 1.71인 6개의 동일한 스퍼 기어로 구성됩니다(그림 2). 차단하다 톱니바퀴 19는 볼 베어링 지지대의 고정 축(20)에 장착됩니다. 블록 16, 17, 18의 설계는 블록 19와 유사합니다. 토크는 키를 통해 휠 22에서 샤프트 21로 전달됩니다.

로드 장치는 자성 분말 브레이크로, 그 작동 원리는 강자성체의 움직임에 저항하는 자화된 매체의 특성을 기반으로 합니다. 광유와 강철 분말의 액체 혼합물이 자화 매체로 사용됩니다.

토크 및 제동 토크 측정 장치는 각각 전기 모터와 부하 장치에 대해 반응 토크를 생성하는 판 스프링으로 구성됩니다. 증폭기에 연결된 스트레인 게이지는 판 스프링에 접착되어 있습니다.

장치 베이스의 전면에는 제어판이 있습니다. 장치 "네트워크" 11의 전원 버튼; 부하 장치 "Load"(13)의 여자 회로용 전원 버튼; 전기 모터 스위치 버튼 "엔진" 10; 전기 모터 속도 조절 손잡이 "속도 조절"12; 부하 장치(14)의 여자 전류를 조절하기 위한 손잡이; 주파수 n, 모멘트 M 1, 모멘트 M 2를 각각 측정하기 위한 3개의 전류계 8, 9, 15.

쌀. 1. 설치도

쌀. 2. 테스트 중인 기어박스

DP3M 장치의 기술적 특성:

3. 계산 종속성

기어박스 효율의 결정은 정상 상태 속도에서 기어박스 입력 및 출력 샤프트의 토크를 동시에 측정하는 것을 기반으로 합니다. 이 경우 기어박스 효율은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

= , (1)

여기서 M 2 는 부하 장치에 의해 생성된 모멘트 N×m입니다. M 1 – 전기 모터에 의해 발생된 토크, N×m; u – 기어박스의 기어비.

4. 작업지시

첫 번째 단계에서는 전기 모터의 일정한 회전 속도에서 부하 장치에 의해 생성된 토크에 따라 기어박스의 효율이 연구됩니다.

먼저 전기 드라이브를 켜고 속도 조절 손잡이를 사용하여 원하는 회전 속도를 설정합니다. 부하 장치 여자 전류 조정 손잡이는 0 위치로 설정됩니다. 여자 전원 회로가 켜집니다. 여자 조정 손잡이를 부드럽게 돌리면 기어박스 샤프트의 지정된 부하 토크 값 중 첫 번째 값이 설정됩니다. 속도 조절 손잡이는 지정된 회전 속도를 유지합니다. 마이크로 전류계 8, 9(그림 1)는 모터 샤프트와 부하 장치의 모멘트를 기록합니다. 여자 전류를 추가로 조정하면 부하 토크가 다음 지정된 값으로 증가됩니다. 회전 속도를 일정하게 유지하면서 다음을 결정하십시오. 다음 값 M1과 M2.

실험 결과를 Table 1에 입력하고, n = const에서 의존성 = f(M 2) 그래프를 그렸다(Fig. 4).

두 번째 단계에서는 주어진 일정한 부하 토크 M 2에 대해 전기 모터의 회전 속도에 따라 기어박스의 효율이 연구됩니다.

여자 전원 회로가 켜지고 여자 전류 조정 손잡이가 기어박스 출력 샤프트에 지정된 토크 값을 설정합니다. 속도 제어 손잡이는 회전 속도 범위(최소에서 최대까지)를 설정합니다. 각 속도 모드마다 일정한 부하 토크 M2가 유지되고 모터 샤프트 M1의 토크는 마이크로 전류계 8(그림 1)을 사용하여 기록됩니다.

실험 결과를 Table 2에 입력하고, M 2 = const에서 의존성 = f(n) 그래프를 그렸다(Fig. 4).

5. 결론

기어 드라이브의 전력 손실이 무엇인지, 다단 기어박스의 효율이 어떻게 결정되는지 설명합니다.

기어박스의 효율을 높일 수 있는 조건이 나열되어 있습니다. 획득된 그래프에 대한 이론적 타당성은 다음과 같습니다. = f(M 2); = f(n).

6. 보고서 작성

- 준비하다 제목 페이지(4페이지의 샘플 참조)

– 기어박스의 운동학적 다이어그램을 그립니다.

표를 준비하고 작성하세요. 1.

1 번 테이블

로드 장치가 생성된 순간부터

– 의존성 그래프 작성

쌀. 4. n = const에서 의존성 그래프 = f(M 2)

표를 준비하고 작성하세요. 2.

표 2

기어박스 효율에 따른 연구 결과

전기 모터 속도에서

– 의존성 그래프를 구성합니다.

쌀. 5. M 2 = const에서 의존성 그래프 = f(n)

결론을 내리십시오(5항 참조).

통제 질문

1. DPZM 장치의 설계를 설명하고 어떤 주요 구성 요소로 구성되어 있습니까?

2. 기어 변속기에서 어떤 동력 손실이 발생하며 그 효율성은 무엇입니까?

3. 동력, 토크, 회전속도 등 기어 특성은 구동축에서 피동축으로 어떻게 변화하나요?

4. 다단변속기의 기어비와 효율은 어떻게 결정되나요?

5. 기어박스의 효율을 높일 수 있는 조건을 나열하십시오.

6. 부하 장치가 공급하는 토크에 따라 기어박스의 효율을 연구할 때 작업 순서.

7. 엔진 속도에 따른 기어박스의 효율을 연구할 때 작업 순서.

8. 결과 그래프에 대한 이론적 설명을 제시하십시오 = f(M 2); = f(n).

서지

1. Reshetov, D. N. 기계 부품: - 대학의 기계 공학 및 기계 전문 학생을 위한 교과서 / D. N. Reshetov. – M .: Mashinostroenie, 1989. – 496 p.

2. Ivanov, M. N. 기계 부품: - 고등 기술 학생들을 위한 교과서 교육 기관/ M.N. Ivanov. – 5판, 개정됨. – M .: 고등 학교, 1991. – 383 p.

실험실 작업 번호 8

1 기어박스 M2 출력축의 토크 [Nm]
기어박스 출력축의 토크는 기어모터의 출력축에 공급되는 토크이며, 설치 정격 출력 Pn, 안전계수 S, 기어박스의 효율을 고려한 예상 사용 수명은 10,000시간입니다. .
2 기어박스 Mn2의 정격 토크 [Nm]
기어박스의 정격 토크는 다음 값을 기준으로 기어박스가 안전하게 전달하도록 설계된 최대 토크입니다.
. 안전계수 S=1
. 서비스 수명 10,000시간.
Mn2 값은 다음 표준에 따라 계산됩니다.
기어에 대한 ISO DP 6336;
베어링은 ISO 281입니다.

3 최대 토크 M2max [Nm]
최대 토크는 기동 및 정지가 빈번한 정적 또는 이종 부하 조건에서 기어박스가 견딜 수 있는 최대 토크입니다(이 값은 기어박스가 작동 중일 때의 순간 최대 부하 또는 부하 시 시동 토크로 이해됩니다).
4 필요 토크 Mr2 [Nm]
필요한 소비자 요구 사항을 충족하는 토크 값입니다. 이 값은 항상 선택한 기어박스의 정격 출력 토크 Mn2보다 작거나 같아야 합니다.
5 정격 토크 M c2 [Nm]
필요한 토크 Mr2와 서비스 계수 fs를 고려하여 기어박스 선택을 안내하는 데 사용해야 하는 토크 값은 다음 공식으로 계산됩니다.

기어박스의 동적 효율 값은 표 (A2)에 나와 있습니다.

최대 화력 Pt [kW]

이 값은 특정 온도에서 연속 작동 조건에서 기어박스에 의해 전달되는 기계적 동력의 제한값과 같습니다. 환경기어 유닛과 부품이 손상되지 않고 20°C에서 유지됩니다. 20°C 이외의 주변 온도와 간헐적인 작동에서 Pt 값은 표(A1)에 주어진 열 계수 ft와 속도 계수를 고려하여 조정됩니다. 다음 조건이 충족되어야 합니다.

효율성 요소(효율성)

1 동적 효율 [θd]
동효율은 입력축 P1에 가해지는 동력에 대한 출력축 P2에서 받는 동력의 비율입니다.

기어비 [i]

각 기어박스 고유의 특성은 입력 n1의 회전 속도와 출력 n2의 회전 속도의 비율과 같습니다.

회전 속도

1 입력 속도 n1 [min -1]
기어박스 입력 샤프트에 적용되는 회전 속도입니다. 모터에 직접 연결하는 경우 이 값은 모터의 출력 속도와 같습니다. 다른 구동 요소를 통해 연결하는 경우 기어박스 입력 속도를 얻으려면 모터 속도를 입력 구동 장치의 기어비로 나누어야 합니다. 이러한 경우 기어박스의 회전 속도를 1400rpm 미만으로 설정하는 것이 좋습니다. 표에 명시된 기어박스의 입력 속도를 초과해서는 안 됩니다.

2 출력 속도 n2 [min-1]
출력 속도 n2는 입력 속도 n1과 기어비 i에 따라 달라집니다. 다음 공식으로 계산됩니다.

안전계수 [S]

계수의 값은 기어박스에 연결된 전기 모터의 실제 출력에 대한 기어박스의 정격 출력의 비율과 같습니다.

공간에서의 입력 및 출력 샤프트 축 위치에 따른 기어 박스 분류.

장착 방법에 따른 기어박스 분류.

설치 방법에 따라 버전을 설계하십시오.

조건부 이미지 및 디지털 명칭일반 기계 제작 응용 분야를 위한 기어박스 및 기어 모터 설계: 설치 방법에 따른 (제품)은 GOST 30164-94에 따라 설정됩니다.
설계에 따라 기어박스와 기어모터는 다음 그룹으로 구분됩니다.

a) 동축;
b) 평행 축이 있는 경우;
c) 교차축이 있는 경우;
d) 교차 축이 있는 경우.

그룹 a)에는 입력축과 출력축의 끝이 반대 방향으로 향하는 평행 축을 가진 제품도 포함됩니다. 중심 거리 80mm를 넘지 않습니다.
그룹 b) 및 c)에는 배리에이터 및 배리에이터 드라이브도 포함됩니다. 설치 방법에 따른 디자인의 기존 이미지 및 디지털 지정은 하우징 디자인뿐만 아니라 샤프트 또는 샤프트 축의 장착 표면 공간 내 위치를 특징으로 합니다.

첫 번째 - 설계하우징(1 - 피트, 2 - 플랜지 포함);
두 번째는 장착 표면의 위치입니다(1 - 바닥, 2 - 천장, 3 - 벽).
세 번째는 출력 샤프트의 끝 위치입니다(1 - 왼쪽 수평, 2 - 오른쪽 수평, 3 - 수직 아래, 4 - 수직 상단).

그룹 a)의 제품 기호는 세 개의 숫자로 구성됩니다.
첫 번째는 본체 디자인입니다 (1 - 발, 2 - 플랜지 포함). 두 번째는 장착 표면의 위치입니다(1 - 바닥, 2 - 천장, 3 - 벽). 세 번째는 출력 샤프트 끝의 위치입니다(1 - 왼쪽 수평, 2 - 오른쪽 수평, 3 - 수직 아래, 4 - 수직 위).

그룹 b) 및 c)의 제품 기호는 네 개의 숫자로 구성됩니다.
첫 번째는 본체 디자인입니다 (1 - 발, 2 - 플랜지 포함, 3 - 장착, 4 - 장착). 두 번째는 그룹 b)의 장착 표면과 샤프트 축의 상대 위치입니다. 1 - 샤프트 축에 평행합니다. 2 - 샤프트 축에 수직. 그룹 c)의 경우: 1 - 샤프트 축에 평행합니다. 2 - 출력 샤프트 축에 수직. 3 - 입력 샤프트 축에 수직); 세 번째 - 공간에서의 장착 표면 위치(1 - 바닥, 2 - 천장, 3 - 왼쪽 벽, 전면, 후면, 4 - 오른쪽 벽, 전면, 후면)

넷째 - 그룹 b)의 공간에서 샤프트 위치: 0 - 수평면의 수평 샤프트; 1 - 수직면의 수평 샤프트; 2 - 수직 샤프트; 그룹 c)의 경우: 0 - 수평 샤프트; 1 - 수직 출력 샤프트; 2 - 수직 입력 샤프트).
그룹 d)의 제품 기호는 네 개의 숫자로 구성됩니다.
첫 번째는 본체 디자인입니다 (1 - 발, 2 - 플랜지 포함, 3 - 장착, 4 - 장착).
두 번째는 장착 표면과 샤프트 축의 상대 위치입니다(1 - 웜 측에서 샤프트 축에 평행, 2 - 휠 측면에서 샤프트 축에 평행, 3, 4 - 휠 축에 수직) 5, 6 - 웜 축에 수직);
셋째 - 공간에서의 샤프트 위치(1 - 수평 샤프트, 2 - 수직 출력 샤프트: 3 - 수직 입력 샤프트)
넷째 - 공간에서 웜 쌍의 상대 위치(0 - 휠 아래의 웜, 1 - 휠 위의 웜: 2 - 휠 오른쪽의 웜, 3 - 휠 왼쪽의 웜).
장착된 제품은 중공형 출력축으로 장착되며, 하우징은 반력 토크에 의해 회전하여 한 지점에 고정됩니다. 장착형 제품은 중공 출력축으로 장착되며 본체는 여러 지점에 고정 고정됩니다.
기어드 모터의 경우 설치 방법에 따른 설계 이미지에는 GOST 20373에 따라 모터 회로의 단순화된 추가 이미지가 포함되어야 합니다.
예 기호및 이미지:
121 - 동축 기어 박스, 다리의 본체 디자인, 천장 장착, 수평 샤프트, 왼쪽 출력 샤프트 (그림 1, a);
2231 - 평행 축이 있는 기어박스, 플랜지가 있는 하우징 설계, 장착 표면은 샤프트 축에 수직이고 왼쪽 벽에 고정되며 샤프트는 수직 평면에서 수평입니다(그림 1, b).
3120 - 교차 축이 있는 기어박스, 하우징 장착, 샤프트 축과 평행한 장착 표면, 천장 장착, 수평 샤프트(그림 1, c)
4323 - 교차 축이 있는 기어박스, 하우징이 장착되고 장착 표면이 휠 축에 수직이고 출력 샤프트가 수직이며 웜이 휠 왼쪽에 있습니다(그림 1, d). 기호 LLLL은 반응 토크에 의한 회전에 대한 제품의 고정 지점과 중공 출력 샤프트를 작업 기계의 샤프트에 고정하는 지점을 나타냅니다.