Veselova E.V., Narykova N.I.

Alet dişli kutularının araştırılması

“Cihaz tasarımının temelleri” kursu için 4, 5, 6 numaralı laboratuvar çalışması yönergeleri

Orijinal: 1999

Dijitalleştirilmiş: 2005

Orijinali temel alan dijital düzen şu kişi tarafından derlenmiştir: Alexander A. Efremov, gr. IU1-51

İşin amacı

Dişli kutularının verimliliğini belirlemek için kurulum tasarımlarına aşinalık.

Çıkış milindeki yüke bağlı olarak belirli bir dişli kutusu tipinin verimliliğinin deneysel ve analitik olarak belirlenmesi.

Sürücü adı verilen cihazlar, çeşitli cihaz türlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir enerji kaynağı (motor), dişli kutusu ve kontrol ekipmanından oluşurlar.

Bir dişli kutusu, tahrik edilen bağlantının dönme hızını, tahrik bağlantısının dönme hızına kıyasla azaltan bir dişli, sonsuz dişli veya planet dişli sisteminden oluşan bir mekanizmadır.

Tahrik baklasının dönüş hızını, tahrik baklasının dönüş hızına kıyasla artırmaya yarayan benzer bir cihaza çarpan denir.

Verilerde laboratuvar çalışması Aşağıdaki dişli kutuları incelenmektedir: çok kademeli silindirik dişli kutusu, planet dişli kutusu ve tek kademeli sonsuz dişli kutusu.

Verimlilik kavramı

Mekanizma sürekli hareket halindeyken güç itici güçler tamamen yararlı ve zararlı dirençlerin üstesinden gelmeye harcanır:

Burada P G- itici güçlerin gücü; P C- sürtünme direncinin üstesinden gelmek için harcanan güç; P N- yararlı dirençlerin üstesinden gelmek için harcanan güç.

Verimlilik, faydalı direnç kuvvetlerinin gücünün itici kuvvetlerin gücüne oranıdır:

(2)

İndeks 1-2, hareketin, tahrik kuvvetinin uygulandığı bağlantı 1'den, yararlı direnç kuvvetinin uygulandığı bağlantı 2'ye iletildiğini gösterir.

Büyüklük
iletim kaybı faktörü denir. Açıkça:

(3)

Hafif yüklü dişliler durumunda (bunlar alet yapımında tipiktir), verimlilik önemli ölçüde kendi sürtünme kayıplarına ve mekanizmanın kuvvet yükleme derecesine bağlıdır. Bu durumda formül (3) şu şekli alır:

(4)

Nerede C- kendi kayıplarının sürtünme ve yük üzerindeki etkisini dikkate alan katsayı F,

Bileşenler A Ve B iletim türüne bağlıdır.

Şu tarihte:
katsayı
hafif yüklü dişlilerde kendi kayıplarının sürtünme üzerindeki etkisini yansıtır. Artarak F katsayı C(F) azalır, değere yaklaşır
büyük bir değerde F.

Şu tarihte: seri bağlantı M verimli mekanizmalar Mekanizmaların tüm bağlantısının verimliliği:

(5)

Nerede P G- ilk mekanizmaya sağlanan güç; P N- son mekanizmanın gücü kaldırıldı.

Bir dişli kutusu, dişlilerin ve desteklerin seri bağlantısına sahip bir cihaz olarak düşünülebilir. Daha sonra verimlilik şu ifadeyle belirlenir:

(6)

Nerede - yeterlik Ben- ah nişan çiftleri;
- bir çift desteğin verimliliği; - destek çifti sayısı.

Desteklerin verimliliği

Desteğin etkinliği formülle belirlenir

(7)

çünkü desteğin çıkışındaki ve girişindeki güçlerin oranı, dönme hızının sabitliğinden dolayı karşılık gelen momentlerin oranına eşittir. Burada M- şaft üzerindeki tork; M TR- destekteki sürtünme momenti.

Bir rulmandaki sürtünme momenti aşağıdaki formülle belirlenebilir:

(8)

Nerede M 1 - desteğin üzerindeki yüke bağlı olarak sürtünme momenti; M 0 - rulman tasarımına, dönme hızına ve yağlayıcı viskozitesine bağlı olarak sürtünme torku.

Alet dişli kutularında bileşen M 1 bileşenden çok daha az M 0. Böylece desteklerin sürtünme momentinin pratik olarak yükten bağımsız olduğunu varsayabiliriz. Sonuç olarak desteğin verimliliği yüke bağlı değildir. Bir dişli kutusunun verimi hesaplanırken bir çift rulmanın verimi 0,99 olarak alınabilir.

1. İşin amacı

Çeşitli yükleme koşullarında dişli kutusu verimliliğinin incelenmesi.

2. Kurulum açıklaması

Şanzımanın çalışmasını incelemek için bir DP3M cihazı kullanılır. Aşağıdaki ana bileşenlerden oluşur (Şekil 1): teste tabi dişli kutusu 5, elektronik takometreli elektrik motoru 3 1, yük cihazı 6, tork ölçüm cihazı 8, 9. Tüm bileşenler tek bir tabana 7 monte edilmiştir.

Elektrik motoru mahfazası, elektrik motoru şaftının dönme ekseni mahfazanın dönme ekseniyle çakışacak şekilde iki desteğe (2) menteşelenmiştir. Motor mahfazası, düz bir yay (4) aracılığıyla dairesel dönmeye karşı emniyete alınmıştır.

Şanzıman, dişli oranı 1,71 olan altı özdeş düz dişliden oluşur (Şekil 2). Engellemek dişli çarklarŞekil 19, bir bilyalı yatak desteği üzerindeki sabit bir eksen (20) üzerine monte edilmiştir. 16, 17, 18 numaralı blokların tasarımı 19 numaralı bloğa benzer. Tork, bir anahtar aracılığıyla tekerlek 22'den mile 21 iletilir.

Yük cihazı, çalışma prensibi mıknatıslanmış bir ortamın içindeki ferromanyetik cisimlerin hareketine direnme özelliğine dayanan manyetik bir toz frenidir. Mıknatıslanabilir bir ortam olarak mineral yağ ve çelik tozundan oluşan sıvı bir karışım kullanılır.

Tork ve frenleme torku ölçüm cihazları, sırasıyla elektrik motoru ve yük cihazı için reaktif torklar oluşturan düz yaylardan oluşur. Amplifikatöre bağlanan gerinim ölçerler düz yaylara yapıştırılmıştır.

Cihaz tabanının ön kısmında bir kontrol paneli bulunmaktadır: “Ağ” cihazının güç düğmesi 11; “Yük” 13 yük cihazının uyarma devresi için güç düğmesi; elektrik motoru anahtar düğmesi “Motor” 10; elektrik motoru hız kontrol düğmesi “Hız ayarı” 12; yükleme cihazının (14) uyarma akımını düzenlemek için düğme; sırasıyla frekans n, moment M 1, moment M 2'yi ölçmek için üç ampermetre 8, 9, 15.

Pirinç. 1. Kurulum şeması

Pirinç. 2. Şanzıman test ediliyor

DP3M cihazının teknik özellikleri:

3. Hesaplama bağımlılıkları

Dişli kutusu verimliliğinin belirlenmesi, dişli kutusu giriş ve çıkış millerindeki torkların sabit hızda eş zamanlı ölçümüne dayanmaktadır. Bu durumda dişli kutusu verimliliği aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

= , (1)

burada M2, yükleme cihazı tarafından oluşturulan momenttir, N×m; M 1 – elektrik motorunun geliştirdiği tork, N×m; u – şanzımanın dişli oranı.

4. İş emri

İlk aşamada, elektrik motorunun belirli bir sabit dönme hızında, yük cihazının yarattığı torka bağlı olarak dişli kutusunun verimliliği incelenir.

İlk olarak elektrikli tahrik çalıştırılır ve hız kontrol düğmesi kullanılarak istenen dönüş hızı ayarlanır. Yük cihazı uyarma akımı ayar düğmesi sıfır konumuna ayarlanır. Uyarma güç devresi açılır. İkaz ayar düğmesinin yumuşak bir şekilde döndürülmesiyle, dişli kutusu mili üzerindeki yük torkunun belirtilen değerlerinden ilki ayarlanır. Hız kontrol düğmesi belirtilen dönüş hızını korur. Mikro ampermetreler 8, 9 (Şekil 1), motor şaftı ve yükleme cihazı üzerindeki momentleri kaydeder. Uyarma akımının daha da ayarlanmasıyla yük torku bir sonraki belirtilen değere yükseltilir. Dönme hızını sabit tutarak belirleyin aşağıdaki değerler M1 ve M2.

Deneyin sonuçları Tablo 1'e girilir ve n = const'ta = f(M 2) bağımlılığının grafiği çizilir (Şekil 4).

İkinci aşamada, belirli bir sabit yük torku M2'de, elektrik motorunun dönme hızına bağlı olarak dişli kutusunun verimliliği incelenir.

İkaz güç devresi açılır ve ikaz akımı ayar düğmesi kullanılarak dişli kutusunun çıkış milinde belirtilen tork değeri ayarlanır. Hız kontrol düğmesi bir dizi dönüş hızı ayarlar (minimumdan maksimuma). Her hız modu için, sabit bir yük torku M2 korunur ve motor şaftı M1 üzerindeki tork, mikro ampermetre 8 kullanılarak kaydedilir (Şekil 1).

Deneyin sonuçları Tablo 2'ye girilir ve M2 = const'ta = f(n) bağımlılığının bir grafiği çizilir (Şekil 4).

5. Sonuç

Bir dişli tahrikindeki güç kayıplarının nelerden oluştuğu ve çok kademeli bir dişli kutusunun verimliliğinin nasıl belirlendiği anlatılmaktadır.

Redüktörün veriminin arttırılmasını sağlayan koşullar sıralanmıştır. Elde edilen grafikler için teorik bir gerekçe verilmiştir = f(M 2); = f(n).

6. Raporun hazırlanması

- Hazırlanmak ön sayfa(sayfa 4'teki örneğe bakın).

– Şanzımanın kinematik diyagramını çizin.

Tabloyu hazırlayın ve doldurun. 1.

Tablo 1

yükleme cihazı tarafından oluşturulduğu andan itibaren

– Bir bağımlılık grafiği oluşturun

Pirinç. 4. Bağımlılık grafiği = f(M 2) n = sabitte

Tabloyu hazırlayın ve doldurun. 2.

Tablo 2

Şanzıman verimliliğine ilişkin bir çalışmanın sonuçları

elektrik motorunun dönüş hızından

– Bir bağımlılık grafiği oluşturun.

Pirinç. 5. Bağımlılık grafiği = f(n) M 2 = const'ta

Bir sonuç verin (bkz. paragraf 5).

Güvenlik soruları

1. DPZM cihazının tasarımını açıklayın, hangi ana bileşenlerden oluşur?

2. Dişli transmisyonunda ne tür güç kayıpları oluşur ve verimliliği nedir?

3. Güç, tork ve dönüş hızı gibi dişli özellikleri tahrikten tahrik miline doğru nasıl değişir?

4. Çok kademeli bir dişli kutusunun dişli oranı ve verimliliği nasıl belirlenir?

5. Dişli kutusunun verimini arttırmayı mümkün kılan koşulları listeleyiniz.

6. Yük cihazının sağladığı torka bağlı olarak dişli kutusunun verimliliğini incelerken çalışma sırası.

7. Motor devrine bağlı olarak vites kutusunun verimliliğini incelerken çalışma sırası.

8. Ortaya çıkan grafiklerin teorik açıklamasını yapın = f(M 2); = f(n).

Kaynakça

1. Reshetov, D. N. Makine parçaları: - üniversitelerin makine mühendisliği ve mekanik uzmanlık öğrencileri için bir ders kitabı / D. N. Reshetov. – M.: Mashinostroenie, 1989. – 496 s.

2. Ivanov, M. N. Makine parçaları: - yüksek teknik öğrenciler için bir ders kitabı eğitim kurumları/ M. N. Ivanov. – 5. baskı, revize edildi. – M.: Yüksekokul, 1991. – 383 s.

8 Numaralı Laboratuvar Çalışması

1 Dişli kutusunun çıkış milindeki tork M2 [Nm]
Dişli kutusunun çıkış milindeki tork, dişli kutusunun verimliliği dikkate alınarak kurulu nominal güç Pn, güvenlik faktörü S ve 10.000 saatlik tahmini hizmet ömrü ile birlikte dişli motorunun çıkış miline sağlanan torktur. .
2 Şanzımanın nominal torku Mn2 [Nm]
Bir dişli kutusunun nominal torku, aşağıdaki değerlere dayalı olarak dişli kutusunun güvenli bir şekilde iletmek üzere tasarlandığı maksimum torktur:
. güvenlik faktörü S=1
. servis ömrü 10.000 saattir.
Mn2 değerleri aşağıdaki standartlara uygun olarak hesaplanır:
Dişliler için ISO DP 6336;
Rulmanlar için ISO 281.

3 Maksimum tork M2max [Nm]
Maksimum tork, dişli kutusunun sık başlatma ve durmalarla statik veya heterojen yük koşulları altında dayanabileceği maksimum torktur (bu değer, dişli kutusu çalışırken anlık pik yük veya yük altında başlatma torku olarak anlaşılır).
4 Gerekli tork Mr2 [Nm]
Gerekli tüketici gereksinimlerini karşılayan tork değeri. Bu değer her zaman seçilen dişli kutusunun nominal çıkış torku Mn2'den küçük veya ona eşit olmalıdır.
5 Nominal tork M c2 [Nm]
Gerekli tork Mr2 ve servis faktörü fs dikkate alınarak dişli kutusu seçimini yönlendirmek için kullanılması gereken tork değeri aşağıdaki formülle hesaplanır:

Redüktörlerin dinamik verim değerleri tabloda gösterilmektedir (A2)

Nihai termal güç Pt [kW]

Bu değer, sıcaklıkta sürekli çalışma koşulları altında dişli kutusu tarafından iletilen mekanik gücün sınır değerine eşittir. çevre 20°C'de redüktör ve parçalara zarar vermeden. 20°C dışındaki ortam sıcaklıklarında ve aralıklı çalışmada Pt değeri, tabloda (A1) verilen ısıl katsayılar ft ve hız katsayıları dikkate alınarak ayarlanır. Aşağıdaki koşulun karşılanması gerekir:

Verimlilik faktörü (verimlilik)

1 Dinamik verimlilik [ηd]
Dinamik verim, P2 çıkış milinde alınan gücün, P1 giriş miline uygulanan güce oranıdır.

Dişli oranı [i]

Her dişli kutusunun doğasında bulunan karakteristik, n1 girişindeki dönüş hızının, n2 çıkışındaki dönüş hızına oranına eşittir:

Dönme hızı

1 Giriş hızı n1 [min -1]
Şanzıman giriş miline uygulanan dönüş hızı. Motora doğrudan bağlantı durumunda bu değer motorun çıkış hızına eşittir; diğer tahrik elemanları aracılığıyla bağlantı durumunda, dişli kutusu giriş hızını elde etmek için motor hızı, giriş sürücüsünün dişli oranına bölünmelidir. Bu durumlarda dişli kutusunun dönüş hızının 1400 rpm'nin altına ayarlanması tavsiye edilir. Redüktörlerin tabloda belirtilen giriş hızları aşılmamalıdır.

2 Çıkış hızı n2 [dak-1]
Çıkış hızı n2, giriş hızına n1 ve dişli oranına i bağlıdır; formülle hesaplanır:

Güvenlik faktörü [S]

Katsayının değeri, dişli kutusunun nominal gücünün, dişli kutusuna bağlı elektrik motorunun gerçek gücüne oranına eşittir:

Giriş ve çıkış millerinin eksenlerinin uzaydaki konumuna bağlı olarak dişli kutularının sınıflandırılması.

Montaj yöntemine bağlı olarak dişli kutularının sınıflandırılması.

Kurulum yöntemine göre versiyonları tasarlayın.

Koşullu görüntüler ve dijital atamalar genel makine yapımı uygulamaları için dişli kutularının ve dişli motorların tasarımları: (ürünler) kurulum yöntemine göre GOST 30164-94 tarafından oluşturulmuştur.
Tasarıma bağlı olarak dişli kutuları ve redüktörlü motorlar aşağıdaki gruplara ayrılır:

a) koaksiyel;
b) paralel eksenli;
c) kesişen eksenlerle;
d) kesişen eksenlerle.

Grup a) ayrıca giriş ve çıkış millerinin uçlarının zıt yönlere yönlendirildiği paralel eksenli ürünleri ve bunların merkez mesafesi 80 mm'den fazla değil.
Grup b) ve c) ayrıca değiştiricileri ve değiştirici tahrikleri içerir. Kurulum yöntemine göre tasarım versiyonlarının geleneksel görüntüleri ve dijital tanımları, mahfazaların tasarım tasarımlarının yanı sıra millerin veya mil eksenlerinin montaj yüzeylerinin uzaydaki konumunu karakterize eder.

Birinci - tasarım mahfazalar (1 - ayaklı, 2 - flanşlı);
İkincisi, montaj yüzeyinin konumudur (1 - zemin, 2 - tavan, 3 - duvar);
Üçüncüsü, çıkış milinin ucunun konumudur (1 - sola yatay, 2 - sağa yatay, 3 - dikey aşağı, 4 - dikey üst).

a) grubu ürünlerin sembolü üç rakamdan oluşur:
birincisi gövdenin tasarımıdır (1 - ayak üzerinde; 2 - flanşlı); ikincisi, montaj yüzeyinin konumudur (1 - zemin; 2 - tavan; 3 - duvar); üçüncüsü, çıkış milinin ucunun konumudur (1 - sola yatay; 2 - sağa yatay; 3 - dikey aşağı; 4 - dikey yukarı).

b) ve c) gruplarındaki ürünlerin sembolü dört rakamdan oluşur:
birincisi gövdenin tasarımıdır (1 - ayak üzerinde; 2 - flanşlı; 3 - monte edilmiş; 4 - monte edilmiş); ikincisi, b): grubu için montaj yüzeyinin ve şaft eksenlerinin göreceli konumudur 1 - şaft eksenlerine paralel; 2 - millerin eksenlerine dik; c): grubu için 1 - millerin eksenlerine paralel; 2 - çıkış milinin eksenine dik; 3 - giriş milinin eksenine dik); üçüncü - montaj yüzeyinin uzaydaki konumu (1 - kat; 2 - tavan; 3 - sol duvar, ön, arka; 4 - sağ duvar, ön, arka);

dördüncü - b): grubu için şaftların uzaydaki konumu 0 - yatay düzlemde yatay şaftlar; 1 - dikey düzlemde yatay miller; 2 - dikey miller; c): grubu için 0 - yatay miller; 1 - dikey çıkış mili; 2 - dikey giriş mili).
d) grubu ürünlerin sembolü dört rakamdan oluşur:
birincisi gövdenin tasarımıdır (1 - ayak üzerinde; 2 - flanşlı; 3 - monte edilmiş; 4 - monte edilmiş);
ikincisi, montaj yüzeyinin ve mil eksenlerinin göreceli konumudur (1 - solucan tarafından mil eksenlerine paralel; 2 - tekerlek tarafından mil eksenlerine paralel; 3, 4 - tekerlek eksenine dik ; 5, 6 - solucan eksenine dik);
üçüncü - şaftların uzaydaki konumu (1 - yatay şaftlar; 2 - dikey çıkış şaftı: 3 - dikey giriş şaftı);
dördüncü - solucan çiftinin uzaydaki göreceli konumu (0 - tekerleğin altındaki solucan; 1 - tekerleğin üstündeki solucan: 2 - tekerleğin sağındaki solucan; 3 - tekerleğin solundaki solucan).
Monte edilen ürünler içi boş bir çıkış mili ile monte edilir ve mahfaza, reaktif bir torkla dönmeden bir noktaya sabitlenir. Monte edilen ürünler içi boş bir çıkış mili ile monte edilir ve gövde birkaç noktadan sabit olarak sabitlenir.
Redüktörlü motorlarda, kurulum yöntemine göre tasarımın görüntüsü, GOST 20373'e uygun olarak motor devresinin basitleştirilmiş ek bir görüntüsünü içermelidir.
Örnekler semboller ve görüntüler:
121 - koaksiyel dişli kutusu, ayaklı gövde tasarımı, tavana montaj, yatay miller, soldaki çıkış mili (Şekil 1, a);
2231 - paralel eksenli dişli kutusu, flanşlı mahfaza tasarımı, montaj yüzeyi şaftların eksenlerine dik, sol duvara sabitleme, şaftlar dikey düzlemde yataydır (Şekil 1, b);
3120 - kesişen eksenlere sahip dişli kutusu, mahfaza monte edilmiştir, montaj yüzeyi şaftların eksenlerine paraleldir, tavana monte edilmiştir, şaftlar yataydır (Şekil 1, c);
4323 - çapraz eksenli dişli kutusu, mahfaza monte edilmiştir, montaj yüzeyi tekerlek eksenine diktir, çıkış mili dikeydir, sonsuz vida tekerleğin solundadır (Şekil 1, d). LLLL sembolü, reaktif tork nedeniyle ürünün dönmeye karşı sabitlendiği noktayı ve içi boş çıkış milinin çalışma makinesinin miline sabitlendiğini gösterir.