Veselova E.V., Narikova N.I.

Instrumentu ātrumkārbu izpēte

Laboratorijas darbu vadlīnijas Nr.4, 5, 6 kursam “Instrumentu projektēšanas pamati”

Oriģināls: 1999

Digitalizēts: 2005

Digitālo izkārtojumu pēc oriģināla sastādīja: Aleksandrs A. Efremovs, gr. IU1-51

Darba mērķis

Iepazīšanās ar instalāciju projektiem ātrumkārbu efektivitātes noteikšanai.

Eksperimentāla un analītiska noteikta tipa pārnesumkārbas efektivitātes noteikšana atkarībā no izejas vārpstas slodzes.

Ierīces, ko sauc par diskdziņiem, plaši izmanto dažāda veida ierīcēs. Tie sastāv no enerģijas avota (motora), pārnesumkārbas un vadības iekārtas.

Pārnesumkārba ir mehānisms, kas sastāv no zobratu, tārpu vai planētu pārnesumu sistēmas, kas samazina dzenošās saites griešanās ātrumu salīdzinājumā ar piedziņas saites griešanās ātrumu.

Līdzīgu ierīci, kas kalpo, lai palielinātu piedziņas saites griešanās ātrumu salīdzinājumā ar piedziņas saites griešanās ātrumu, sauc par reizinātāju.

Datos laboratorijas darbi Tiek pētīti sekojoši pārnesumkārbu veidi: daudzpakāpju cilindriskā pārnesumkārba, planetārā pārnesumkārba un vienpakāpes tārpu pārnesumkārba.

Efektivitātes jēdziens

Kad mehānisms ir vienmērīgā kustībā, jauda virzītājspēki pilnībā tiek tērēts, lai pārvarētu noderīgas un kaitīgas pretestības:

Šeit P g- virzošo spēku spēks; P c- jauda, ​​kas iztērēta berzes pretestības pārvarēšanai; P n- jauda, ​​kas iztērēta, lai pārvarētu noderīgas pretestības.

Efektivitāte ir lietderīgo pretestības spēku jaudas attiecība pret virzošo spēku jaudu:

(2)

Indekss 1-2 norāda, ka kustība tiek pārsūtīta no 1. saites, kurai tiek pielikts dzinējspēks, uz 2. saiti, kurai tiek pielikts noderīgais pretestības spēks.

Lielums
sauc par pārraides zuduma koeficientu. Acīmredzot:

(3)

Viegli noslogotu zobratu gadījumā (tie ir raksturīgi instrumentu izgatavošanā) efektivitāte lielā mērā ir atkarīga no paša berzes zudumiem un no mehānisma spēka slodzes pakāpes. Šajā gadījumā formula (3) ir šāda:

(4)

Kur c- koeficients, ņemot vērā pašu zudumu ietekmi uz berzi un slodzi F,

Sastāvdaļas a Un b atkarīgs no pārraides veida.

Plkst
koeficients
atspoguļo pašu zudumu ietekmi uz berzi maz noslogotos pārnesumos. Palielinoties F koeficients c(F) samazinās, tuvojoties vērtībai
lielā vērtībā F.

Plkst seriālais savienojums m mehānismi ar efektivitāti Visa mehānismu savienojuma efektivitāte:

(5)

Kur P g- jauda tiek piegādāta pirmajam mehānismam; P n- jauda noņemta no pēdējā mehānisma.

Pārnesumkārbu var uzskatīt par ierīci ar zobratu un balstu sērijveida savienojumu. Tad efektivitāti nosaka izteiksme:

(6)

Kur - efektivitāte i- ak saderināšanās pāri;
- viena balstu pāra efektivitāte; - balstu pāru skaits.

Atbalsta efektivitāti

Atbalsta efektivitāti nosaka pēc formulas

(7)

jo jaudu attiecība pie balsta izejas un ieejas ir vienāda ar atbilstošo momentu attiecību griešanās ātruma noturības dēļ. Šeit M- griezes moments uz vārpstas; M tr- berzes moments balstā.

Rites gultņa berzes momentu var noteikt pēc formulas:

(8)

Kur M 1 - berzes moments atkarībā no atbalsta slodzes; M 0 - berzes griezes moments, atkarībā no gultņa konstrukcijas, griešanās ātruma un smērvielas viskozitātes.

Instrumentu pārnesumkārbās sastāvdaļa M 1 ir daudz mazāks par komponentu M 0 . Tādējādi varam pieņemt, ka balstu berzes moments praktiski nav atkarīgs no slodzes. Līdz ar to atbalsta efektivitāte nav atkarīga no slodzes. Aprēķinot pārnesumkārbas efektivitāti, viena gultņu pāra efektivitāti var pieņemt kā 0,99.

1. Darba mērķis

Pārnesumkārbas efektivitātes izpēte dažādos slodzes apstākļos.

2. Uzstādīšanas apraksts

Pārnesumkārbas darbības izpētei tiek izmantota DP3M ierīce. Tas sastāv no šādām galvenajām sastāvdaļām (1. att.): pārbaudāmā pārnesumkārba 5, elektromotors 3 ar elektronisko tahometru 1, slodzes ierīce 6, griezes momenta mērīšanas ierīce 8, 9. Visas sastāvdaļas ir uzstādītas uz vienas pamatnes 7.

Elektromotora korpuss ir salocīts divos balstos 2 tā, lai elektromotora vārpstas griešanās ass sakristu ar korpusa griešanās asi. Motora korpuss ir nodrošināts pret apļveida griešanos ar plakanu atsperi 4.

Pārnesumkārba sastāv no sešiem vienādiem cilindriskiem zobratiem ar pārnesumskaitli 1,71 (2. att.). Bloķēt zobratu riteņi 19 ir uzstādīts uz fiksētas ass 20 uz lodīšu gultņa balsta. Bloku 16, 17, 18 dizains ir līdzīgs blokam 19. Griezes moments tiek pārsūtīts no riteņa 22 uz vārpstu 21 caur atslēgu.

Slodzes ierīce ir magnētiskā pulvera bremze, kuras darbības princips ir balstīts uz magnetizētas vides īpašību pretoties feromagnētisko ķermeņu kustībai tajā. Kā magnetizējama vide tiek izmantots šķidrs minerāleļļas un tērauda pulvera maisījums.

Griezes un bremzēšanas griezes momenta mērierīces sastāv no plakanām atsperēm, kas attiecīgi rada reaktīvos griezes momentus elektromotoram un slodzes ierīcei. Ar pastiprinātāju savienotie deformācijas mērītāji tiek pielīmēti pie plakanajām atsperēm.

Ierīces pamatnes priekšpusē atrodas vadības panelis: ierīces barošanas poga “Tīkls” 11; ieslēgšanas poga slodzes ierīces “Load” ierosmes ķēdei 13; elektromotora slēdža poga “Dzinējs” 10; elektromotora ātruma regulēšanas poga “Ātruma kontrole” 12; poga slodzes ierīces 14 ierosmes strāvas regulēšanai; trīs ampērmetri 8, 9, 15 attiecīgi frekvences n, momenta M 1, momenta M 2 mērīšanai.

Rīsi. 1. Uzstādīšanas shēma

Rīsi. 2. Pārbaudāmā ātrumkārba

DP3M ierīces tehniskie parametri:

3. Aprēķinātās atkarības

Pārnesumkārbas efektivitātes noteikšana balstās uz vienlaicīgu griezes momentu mērīšanu uz pārnesumkārbas ieejas un izejas vārpstām pie vienmērīga ātruma. Šajā gadījumā pārnesumkārbas efektivitāti aprēķina pēc formulas:

= , (1)

kur M 2 ir slodzes ierīces radītais moments, N×m; M 1 – elektromotora izstrādātais griezes moments, N×m; u – pārnesumkārbas pārnesumskaitlis.

4. Darba kārtība

Pirmajā posmā pie noteikta nemainīga elektromotora griešanās ātruma tiek pētīta pārnesumkārbas efektivitāte atkarībā no slodzes ierīces radītā griezes momenta.

Vispirms tiek ieslēgta elektriskā piedziņa un ar ātruma regulēšanas pogu tiek iestatīts vēlamais griešanās ātrums. Slodzes ierīces ierosmes strāvas regulēšanas poga ir iestatīta nulles pozīcijā. Ierosināšanas strāvas ķēde ir ieslēgta. Vienmērīgi pagriežot ierosmes regulēšanas pogu, tiek iestatīta pirmā no norādītajām slodzes griezes momenta vērtībām uz pārnesumkārbas vārpstas. Ātruma regulēšanas poga uztur norādīto griešanās ātrumu. Mikroampermetri 8, 9 (1. att.) fiksē momentus uz motora vārpstas un slodzes ierīces. Tālāk regulējot ierosmes strāvu, slodzes griezes moments tiek palielināts līdz nākamajai norādītajai vērtībai. Saglabājot nemainīgu rotācijas ātrumu, nosakiet sekojošām vērtībām M 1 un M 2.

Eksperimenta rezultāti tiek ievadīti 1. tabulā un tiek attēlots atkarības = f(M 2) grafiks pie n = const (4. att.).

Otrajā posmā pie noteikta konstantas slodzes griezes momenta M 2 tiek pētīta pārnesumkārbas efektivitāte atkarībā no elektromotora griešanās ātruma.

Ierosmes strāvas ķēde ir ieslēgta, un ierosmes strāvas regulēšanas pogu izmanto, lai iestatītu norādīto griezes momenta vērtību uz pārnesumkārbas izejas vārpstas. Ātruma regulēšanas poga iestata griešanās ātrumu diapazonu (no minimālā līdz maksimālajam). Katram ātruma režīmam tiek uzturēts nemainīgs slodzes griezes moments M 2, un griezes moments uz motora vārpstas M 1 tiek reģistrēts, izmantojot mikroampermetru 8 (1. att.).

Eksperimenta rezultāti tiek ievadīti 2. tabulā un tiek attēlots atkarības = f(n) grafiks pie M 2 = const (4. att.).

5. Secinājums

Tiek skaidrots, no kā sastāv jaudas zudumi pārnesumu piedziņā un kā tiek noteikta daudzpakāpju pārnesumkārbas efektivitāte.

Ir uzskaitīti apstākļi, kas ļauj palielināt pārnesumkārbas efektivitāti. Iegūto grafiku teorētiskais pamatojums ir dots = f(M 2); = f(n).

6. Atskaites sagatavošana

– Sagatavoties sākuma lapa(skatiet paraugu 4. lpp.).

– Uzzīmējiet pārnesumkārbas kinemātisko diagrammu.

Sagatavojiet un aizpildiet tabulu. 1.

1. tabula

no slodzes ierīces radītā brīža

- Izveidojiet atkarības grafiku

Rīsi. 4. Atkarības grafiks = f(M 2) pie n = konst

Sagatavojiet un aizpildiet tabulu. 2.

2. tabula

Pārnesumkārbas efektivitātes pētījuma rezultāti atkarībā no

no elektromotora ātruma

– Izveidojiet atkarības grafiku.

Rīsi. 5. Atkarības grafiks = f(n) pie M 2 = konst

Sniedziet secinājumu (sk. 5. punktu).

Drošības jautājumi

1. Aprakstiet DPZM ierīces konstrukciju, no kādām galvenajām sastāvdaļām tā sastāv?

2. Kādi jaudas zudumi rodas pārnesumu transmisijā un kāda ir tās efektivitāte?

3. Kā pārnesuma raksturlielumi, piemēram, jauda, ​​griezes moments un griešanās ātrums, mainās no piedziņas uz piedziņas vārpstu?

4. Kā tiek noteikts daudzpakāpju pārnesumkārbas pārnesumskaitlis un efektivitāte?

5. Uzskaitiet apstākļus, kas dod iespēju palielināt pārnesumkārbas efektivitāti.

6. Darba kārtība, pētot pārnesumkārbas efektivitāti atkarībā no slodzes ierīces pievadītā griezes momenta.

7. Darba kārtība, pētot ātrumkārbas efektivitāti atkarībā no dzinēja apgriezieniem.

8. Sniedziet teorētisko skaidrojumu iegūtajiem grafikiem = f(M 2); = f(n).

Bibliogrāfija

1. Rešetovs, D. N. Mašīnu daļas: - mācību grāmata augstskolu mašīnbūves un mehānisko specialitāšu studentiem / D. N. Rešetovs. – M.: Mashinostroenie, 1989. – 496 lpp.

2. Ivanovs, M. N. Mašīnu daļas: - mācību grāmata augstākās tehnikas studentiem izglītības iestādēm/ M. N. Ivanovs. – 5. izdevums, pārstrādāts. – M.: Augstskola, 1991. – 383 lpp.

LABORATORIJAS DARBS Nr.8

1 Griezes moments uz pārnesumkārbas izejas vārpstas M2 [Nm]
Griezes moments uz pārnesumkārbas izejas vārpstas ir griezes moments, kas tiek pievadīts reduktora izejas vārpstai ar uzstādīto nominālo jaudu Pn, drošības koeficientu S un paredzamo kalpošanas laiku 10 000 stundu, ņemot vērā pārnesumkārbas efektivitāti. .
2 Pārnesumkārbas nominālais griezes moments Mn2 [Nm]
Pārnesumkārbas nominālais griezes moments ir maksimālais griezes moments, ko pārnesumkārba ir paredzēta drošai pārraidei, pamatojoties uz šādām vērtībām:
. drošības koeficients S=1
. kalpošanas laiks 10 000 stundas.
Mn2 vērtības aprēķina saskaņā ar šādiem standartiem:
ISO DP 6336 zobratiem;
ISO 281 gultņiem.

3 Maksimālais griezes moments M2max [Nm]
Maksimālais griezes moments ir maksimālais griezes moments, ko pārnesumkārba var izturēt statiskas vai nevienmērīgas slodzes apstākļos ar biežu iedarbināšanu un apturēšanu (ar šo vērtību saprot momentāno maksimālo slodzi, kad pārnesumkārba darbojas, vai palaišanas griezes momentu pie slodzes).
4 Nepieciešamais griezes moments Mr2 [Nm]
Griezes momenta vērtība, kas atbilst nepieciešamajām patērētāju prasībām. Šai vērtībai vienmēr jābūt mazākai vai vienādai ar izvēlētās pārnesumkārbas nominālo izejas griezes momentu Mn2.
5 Nominālais griezes moments M c2 [Nm]
Griezes momenta vērtību, kas jāizmanto, lai vadītu pārnesumkārbas izvēli, ņemot vērā nepieciešamo griezes momentu Mr2 un ekspluatācijas koeficientu fs, aprēķina pēc formulas:

Pārnesumkārbu dinamiskās efektivitātes vērtības ir parādītas tabulā (A2)

Maksimālā termiskā jauda Pt [kW]

Šī vērtība ir vienāda ar pārnesumkārbas pārsūtītās mehāniskās jaudas robežvērtību nepārtrauktas darbības apstākļos temperatūrā vidi 20°C bez pārvadu un detaļu bojājumiem. Apkārtējās vides temperatūrā, kas nav 20°C, un darbības laikā ar pārtraukumiem Pt vērtību koriģē, ņemot vērā termiskos koeficientus ft un ātruma koeficientus, kas norādīti tabulā (A1). Jāievēro šāds nosacījums:

Efektivitātes koeficients (efektivitāte)

1 Dinamiskā efektivitāte [ηd]
Dinamiskā efektivitāte ir izejas vārpstas P2 saņemtās jaudas attiecība pret ieejas vārpstai P1 pievadīto jaudu.

Pārnesumskaitlis [i]

Katrai pārnesumkārbai raksturīgais raksturlielums ir vienāds ar griešanās ātruma pie ieejas n1 attiecību pret griešanās ātrumu pie izejas n2:

Rotācijas ātrums

1 Ieejas ātrums n1 [min -1]
Rotācijas ātrums, kas piemērots pārnesumkārbas ieejas vārpstai. Tieša savienojuma gadījumā ar motoru šī vērtība ir vienāda ar motora izejas ātrumu; savienojuma gadījumā caur citiem piedziņas elementiem, lai iegūtu pārnesumkārbas ieejas ātrumu, motora apgriezienu skaits jādala ar ieejas piedziņas pārnesuma attiecību. Šādos gadījumos ir ieteicams iestatīt pārnesumkārbu uz griešanās ātrumu zem 1400 apgr./min. Tabulā norādīto pārnesumkārbu ieejas ātrumu nedrīkst pārsniegt.

2 Izejas ātrums n2 [min-1]
Izejas ātrums n2 ir atkarīgs no ieejas ātruma n1 un pārnesuma skaitļa i; aprēķina pēc formulas:

Drošības koeficients [S]

Koeficienta vērtība ir vienāda ar pārnesumkārbas nominālās jaudas attiecību pret pārnesumkārbai pievienotā elektromotora reālo jaudu:

Pārnesumkārbu klasifikācija atkarībā no ieejas un izejas vārpstu asu izvietojuma telpā.

Pārnesumkārbu klasifikācija atkarībā no montāžas metodes.

Dizaina versijas atbilstoši uzstādīšanas metodei.

Nosacīti attēli un digitālie apzīmējumi pārnesumkārbu un reduktora motoru konstrukcijas vispārīgām mašīnbūves vajadzībām: (produkti) saskaņā ar uzstādīšanas metodi ir noteikti ar GOST 30164-94.
Atkarībā no konstrukcijas pārnesumkārbas un reduktormotorus iedala šādās grupās:

a) koaksiāls;
b) ar paralēlām asīm;
c) ar krustojošām asīm;
d) ar šķērsošanas asīm.

a) grupā ietilpst arī izstrādājumi ar paralēlām asīm, kurās ieejas un izejas vārpstu gali ir vērsti pretējos virzienos, un to centra attālums ir ne vairāk kā 80 mm.
Grupas b) un c) ietver arī variatorus un variatoru piedziņas. Konvencionālie attēli un dizaina versiju digitālie apzīmējumi atbilstoši uzstādīšanas metodei raksturo korpusu konstrukcijas, kā arī šahtu vai vārpstu asu montāžas virsmu izvietojumu telpā.

Pirmkārt - dizains korpusi (1 - uz kājām, 2 - ar atloku);
Otrais ir montāžas virsmas atrašanās vieta (1 - grīda, 2 - griesti, 3 - siena);
Trešais ir izejas vārpstas gala atrašanās vieta (1 - horizontāli pa kreisi, 2 - horizontāli pa labi, 3 - vertikāli uz leju, 4 - vertikāli uz augšu).

A) grupas produktu simbols sastāv no trim cipariem:
pirmais ir korpusa dizains (1 - uz kājām; 2 - ar atloku); otrais ir montāžas virsmas atrašanās vieta (1 - grīda; 2 - griesti; 3 - siena); trešais ir izejas vārpstas gala atrašanās vieta (1 - horizontāli pa kreisi; 2 - horizontāli pa labi; 3 - vertikāli uz leju; 4 - vertikāli uz augšu).

Simbols produktiem no grupas b) un c) sastāv no četriem cipariem:
pirmais ir korpusa dizains (1 - uz kājām; 2 - ar atloku; 3 - uzstādīts; 4 - uzstādīts); otrais ir montāžas virsmas un vārpstas asu relatīvais novietojums grupai b): 1 - paralēli vārpstas asīm; 2 - perpendikulāri vārpstu asīm; grupai c): 1 - paralēli vārpstu asīm; 2 - perpendikulāri izejas vārpstas asij; 3 - perpendikulāri ieejas vārpstas asij); trešais - montāžas virsmas atrašanās vieta telpā (1 - grīda; 2 - griesti; 3 - kreisā siena, priekšējā, aizmugurējā; 4 - labā siena, priekšā, aizmugurē);

ceturtais - šahtu izvietojums telpā b grupai): 0 - horizontālās šahtas horizontālā plaknē; 1 - horizontālās vārpstas vertikālā plaknē; 2 - vertikālās vārpstas; grupai c): 0 - horizontālās vārpstas; 1 - vertikālā izejas vārpsta; 2 - vertikālā ieejas vārpsta).
Simbols d) grupas produktiem sastāv no četriem cipariem:
pirmais ir korpusa dizains (1 - uz kājām; 2 - ar atloku; 3 - uzstādīts; 4 - uzstādīts);
otrais ir montāžas virsmas un vārpstu asu relatīvais novietojums (1 - paralēli vārpstas asīm no tārpa puses; 2 - paralēli vārpstas asīm no riteņa puses; 3, 4 - perpendikulāri riteņa asij 5, 6 - perpendikulāri tārpa asij);
trešais - vārpstu atrašanās vieta telpā (1 - horizontālās vārpstas; 2 - vertikālā izejas vārpsta: 3 - vertikālā ieejas vārpsta);
ceturtais - tārpu pāra relatīvais novietojums telpā (0 - tārps zem riteņa; 1 - tārps virs riteņa: 2 - tārps pa labi no riteņa; 3 - tārps pa kreisi no riteņa).
Uzmontētie izstrādājumi ir uzstādīti ar dobu izejas vārpstu, un korpuss ir fiksēts vienā punktā no pagriešanas ar reaktīvo griezes momentu. Uzmontētie izstrādājumi ir uzstādīti ar dobu izejas vārpstu, un korpuss ir nekustīgi fiksēts vairākos punktos.
Motoros ar reduktoru konstrukcijas attēlam saskaņā ar uzstādīšanas metodi jāietver papildu vienkāršots motora ķēdes attēls saskaņā ar GOST 20373.
Piemēri simboliem un attēli:
121 - koaksiālā pārnesumkārba, virsbūves dizains uz kājām, stiprinājums pie griestiem, horizontālās vārpstas, izejas vārpsta pa kreisi (1. att., a);
2231 - pārnesumkārba ar paralēlām asīm, korpusa konstrukcija ar atloku, montāžas virsma ir perpendikulāra vārpstu asīm, stiprinājums pie kreisās sienas, vārpstas ir horizontāli vertikālā plaknē (1. att., b);
3120 - pārnesumkārba ar krustojošām asīm, korpuss ir uzmontēts, montāžas virsma ir paralēla vārpstu asīm, montēta pie griestiem, vārpstas ir horizontālas (1. att., c);
4323 - pārnesumkārba ar krustojošām asīm, korpuss ir uzmontēts, montāžas virsma ir perpendikulāra riteņa asij, izejas vārpsta ir vertikāla, tārps atrodas pa kreisi no riteņa (1. att., d). Simbols LLLL norāda izstrādājuma fiksācijas punktu pret griešanos ar reaktīvo griezes momentu un dobās izejas vārpstas stiprinājumu pie darba mašīnas vārpstas.