Определение кпд редуктора с цилиндрическими прямозубыми колесами

 

1. Цель работы

Исследование КПД редуктора при различных режимах нагружения.

 

2. Описание установки

Для изучения работы редуктора используется прибор марки ДП3М. Он состоит из следующих основных узлов (рис. 1): испытуемого редуктора 5, электродвигателя 3 с электронным тахометром 1, нагрузочного устройства 6, устройства для замера моментов 8, 9. Все узлы смонтированы на одном основании 7.

Корпус электродвигателя шарнирно закреплен в двух опорах 2 так, что ось вращения вала электродвигателя совпадает с осью поворота корпуса. Фиксация корпуса электродвигателя от кругового вращения осуществляется плоской пружиной 4.

Редуктор состоит из шести одинаковых прямозубых цилиндрических передач с передаточным числом 1,71 (рис. 2). Блок зубчатых колес 19 установлен на неподвижной оси 20 на шарикоподшипниковой опоре. Конструкция блоков 16, 17, 18 аналогична блоку 19. Передача крутящего момента от колеса 22 к валу 21 осуществляется через шпонку.

Нагрузочное устройство представляет собой магнитный порошковый тормоз, принцип действия которого основан на свойстве намагниченной среды оказывать сопротивление перемещению в ней ферромагнитных тел. В качестве намагничиваемой среды применена жидкая смесь минерального масла и стального порошка.

Измерительные устройства крутящего и тормозного моментов состоят из плоских пружин, создающих реактивные моменты соответственно для электродвигателя и нагрузочного устройства. На плоских пружинах наклеены тензодатчики, соединенные с усилителем.

На лицевой части основания прибора расположена панель управления: кнопка включения питания прибора «Сеть» 11; кнопка включения питания цепи возбуждения нагрузочного устройства «Нагрузка» 13; кнопка включения электродвигателя «Двигатель» 10; ручка регулирования частоты вращения электродвигателя «Регулирование скорости» 12; ручка регулирования тока возбуждения нагрузочного устройства 14; три амперметра 8, 9, 15 для измерения соответственно частоты n, момента М₁ момента М₂.

 

Рис. 1. Схема установки

 

 

Рис. 2. Испытываемый редуктор

 

Техническая характеристика прибора ДП3М:

Передаточное число редуктора
Максимальная частота вращения электродвигателя, мин^-1
Максимальный момент на валу электродвигателя, Н×м	0,2
Максимальный момент, создаваемый нагрузочным устройством, Н×м	2,5
Цена деления прибора, регистрирующего момент М1, Н×м/мка	2×10^-3
Цена деления прибора, регистрирующего момент М2, Н×м/мка	2,5×10^-3
Цена деления прибора, регистрирующего частоту вращения, мин^-1/мка

3. Расчетные зависимости

Определение КПД редуктора основано на одновременном измерении моментов на входном и выходном валах редуктора при установившемся значении частоты вращения. При этом расчет КПД редуктора производится по формуле:

= , (1)

где М₂ – момент, создаваемый нагрузочным устройством, Н×м; М₁ – момент, развиваемый электродвигателем, Н×м; u – передаточное число редуктора.

 

4. Порядок выполнения работы

На первом этапе при заданной постоянной частоте вращения электродвигателя производится исследование КПД редуктора в зависимости от момента, создаваемого нагрузочным устройством.

Сначала включается электропривод и ручкой регулировки скорости устанавливается заданная частота вращения. Ручка регулировки тока возбуждения нагрузочного устройства устанавливается в нулевое положение. Включается цепь питания возбуждения. Плавным поворотом ручки регулировки возбуждения задается первое из заданных значений момента нагрузки на валу редуктора. Ручкой регулировки скорости поддерживается заданная частота вращения. По микроамперметрам 8, 9 (рис. 1) фиксируются моменты на валу двигателя и нагрузочного устройства. Дальнейшей регулировкой тока возбуждения увеличивают момент нагрузки до следующей заданной величины. Поддерживая частоту вращения неизменной, определяют следующие значения М₁ и М₂.

Результаты эксперимента заносятся в таблицу 1, и строится график зависимости = f(M₂) при n = const (рис. 4).

На втором этапе при заданном постоянном моменте нагрузки M₂ исследуется КПД редуктора в зависимости от частоты вращения электродвигателя.

Включается цепь питания возбуждения и ручкой регулировки тока возбуждения устанавливается заданное значение момента на выходном валу редуктора. Ручкой регулировки скорости устанавливается ряд частот вращения (от минимальной до максимальной). Для каждого скоростного режима поддерживается неизменный момент нагрузки M₂, по микроамперметру 8 (рис. 1) фиксируется момент на валу двигателя М₁.

Результаты эксперимента заносятся в таблицу 2, и строится график зависимости = f(n) при M₂ = const (рис. 4).

 

5. Заключение

Объясняется, из чего складываются потери мощности в зубчатой передаче и как определяется КПД многоступенчатого редуктора.

Перечисляются условия, позволяющие повысить КПД редуктора. Дается теоретическое обоснование полученных графиков = f(M₂); = f(n).

 

6. Оформление отчета

– Подготовить титульный лист (см. образец на стр. 4).

– Изобразить кинематическую схему редуктора.

Подготовить и заполнить табл. 1.

 

Таблица 1

Результаты исследования КПД редуктора в зависимости

от момента, создаваемого нагрузочным устройством

 

Частота вращения эл. двигателя n, мин^-1
Момент на выходном валу редуктора М2 , Н×м
Показание микроамперметра, регистрирующего момент М2 , в делениях
Показание микроамперметра, регистрирующего момент М1 , в делениях
Момент на входном валу редуктора М1, Н×м
КПД редуктора

– Построить график зависимости

М₂, Нּм

 

 

Рис. 4. График зависимости = f(М₂) при n = const

 

Подготовить и заполнить табл. 2.

 

Таблица 2

Результаты исследования КПД редуктора в зависимости

от частоты вращения электродвигателя

 

Момент на выходном валу редуктора М2 , Н×м
Частота вращения эл. двигателя n, мин^-1
Показание микроамперметра, регистрирующего частоту вращения, в делениях
Показание микроамперметра, регистрирующего момент М1 , в делениях
Момент на входном валу редуктора М1, Н×м
КПД редуктора

 

– Построить график зависимости .

n, мин^-1

 

Рис. 5. График зависимости = f(n) при M₂ = const

 

Дать заключение (см. пункт 5).

 

Контрольные вопросы

 

1. Опишите конструкцию прибора ДПЗМ, из каких основных узлов он состоит?

2. Какие потери мощности имеют место в зубчатой передаче и чему равен ее КПД?

3. Как изменяются от ведущего к ведомому валу такие характеристики зубчатой передачи, как мощность, крутящий момент, частота вращения?

4. Как определяется передаточное отношение и КПД многоступенчатого редуктора?

5. Перечислите условия, позволяющие повысить КПД редуктора.

6. Порядок выполнения работы при исследовании КПД редуктора в зависимости от момента, подаваемым нагрузочным устройством.

7. Порядок выполнения работы при исследовании КПД редуктора в зависимости от частоты вращения двигателя.

8. Дайте теоретическое объяснение полученных графиков = f(M₂); = f(n).

 

Библиографический список

 

1. Решетов, Д. Н. Детали машин: – учебник для студентов машинострои-тельных и механических специальностей вузов / Д. Н. Решетов. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.

2. Иванов, М. Н. Детали машин: – учебник для студентов высших техни-ческих учебных заведений / М. Н. Иванов. – 5-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 1991.– 383 с.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8