Как узнать кпд редуктора



ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД РЕДУКТОРА С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ПРЯМОЗУБЫМИ КОЛЕСАМИ

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.

Читайте также:  Амортизаторы для чего они нужны

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

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

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 .

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

Дать заключение (см. пункт 5).

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).

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.

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО КПД РЕДУКТОРА С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ПРЯМОЗУБЫМИ КОЛЕСАМИ

Углубление знаний теоретического материала, получение практических навыков самостоятельного экспериментального определения редукторов.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Механический коэффициент полезного действия редуктора представляет собой отношение мощности, полезно затраченной (мощности сил сопротивления Nc к мощности движущих сил Nд на входном валу редуктора:

(1)

Мощности движущих сил и сил сопротивления могут быть определены соответственно по формулам

(2)

(3)

где Мд и Мс – моменты соответственно движущих сил и сил сопротивления, Нм; и — угловые скорости валов редуктора соответственно входного и выходного, с -1 .

Подставляя (2) и (3) в (1), получим

(4)

где — передаточное отношение редуктора.

Любая сложная машина состоит из ряда простых механизмов. КПД машины может быть легко определен, если известны КПД всех входящих в нее простых механизмов. Для большинства механизмов разработаны аналитические методы определения КПД, однако отклонения в чистоте обработки трущихся поверхностей деталей, точности их изготовления, изменения нагрузки на элементы кинематических пар, условий смазки, скорость относительного движения и др., приводят к изменению величины коэффициента трения.

Читайте также:  Как сплести подвеску для горшков

Поэтому важно уметь экспериментально определять КПД исследуемого механизма в конкретных условиях эксплуатации.

Необходимые для определения КПД редуктора параметры (Мд, Мс и Lр) можно определить с помощью приборов ДП-3К.

3. УСТРОЙСТВО ПРИБОРА ДП-3К

Прибор (рисунок) смонтирован на литом металлическом основании 1 и состоит из узла электродвигателя 2 с тахометром 3, нагрузочного устройства 4 и исследуемого редуктора 5.

3 6 8 2 5 4 9 7 1

11 12 13 14 15 10

Рис. Кинематическая схема прибора ДП-3К

Корпус электродвигателя шарнирно закреплен в двух опорах так, что ось вращения вала двигателя совпадает с осью поворота корпуса. Фиксация корпуса двигателя от кругового вращения осуществляется плоской пружиной 6. При передаче крутящего момента от вала электродвигателя редуктора пружина создает реактивный момент, приложенный к корпусу электродвигателя. Вал электродвигателя сочленяется с входным валом редуктора через муфту. Противоположный его конец сочленен с валом тахометра.

Редуктор в приборе ДК-3К состоит из шести одинаковых пар зубчатых колес, смонтированных на шарикоподшипниковых опорах в корпусе.

Верхняя часть редукторов имеет легкосъемную крышку, выполненную из органического стекла, и служит для визуального наблюдения и замера зубчатых колес при определении передаточного отношения.

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 в конструкции нагрузочного устройства применена жидкая смесь минерального масла и железного порошка. Корпус нагрузочного устройства установлен балансирно по отношению к основанию прибора на двух подшипниках. Ограничение от кругового вращения корпуса осуществляется плоской пружиной 7, которая создает реактивный момент, уравновешивающий момент сил сопротивления (тормозной момент), создаваемый нагрузочным устройством.

Измерительные устройства крутящего и тормозного моментов состоят из плоских пружин 6 и 7 и индикаторов часового типа 8 и 9, измеряющих прогибы пружин, пропорциональные величинам моментов. На пружинах дополнительно наклеены тензодатчики, сигнал с которых через тензометрический усилитель может быть также зафиксирован на осциллографе.

На лицевой части основания прибора расположена панель управления 10, на которой установлены:

— тумблер 11 включения и выключения электродвигателя;

— ручка 12 регулирования частоты вращения вала электродвигателя;

— сигнальная лампа 13 включения прибора;

— тумблер 14 включения и выключения цепи обмотки возбуждения нагрузочного устройства;

— ручка 15 регулировки возбуждения нагрузочного устройства.

При выполнении данной лабораторной работы следует:

— определить передаточное отношение редуктора;

— оттарировать измерительные устройства;

— определить КПД редуктора в зависимости от сил сопротивления и от числа оборотов электродвигателя .

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Определение передаточного отношения редуктора

Передаточное отношение редуктора прибора ДП-3К определяется по формуле

(5)

где z2, z1 – число зубьев соответственно большего и меньшего колес одной ступени; к=6 – число ступеней редуктора с одинаковым передаточным отношением.

Для редуктора прибора ДП-3К передаточное отношение одной ступени

Найденные значения передаточного отношения ip проверить опытным путем.

4.2. Тарировка измерительных устройств

Тарировка измерительных устройств производится при отключенном от источника электрического тока приборе с помощью тарировочных приспособлений, состоящих из рычагов и грузов.

Для тарировки измерительного устройства момента электродвигателя необходимо:

— установить на корпусе электродвигателя тарировочное устройство ДП3А сб. 24;

— установить груз на рычаге тарировочного приспособления на нулевую отметку;

— установить стрелку индикатора на нуль;

— устанавливая груз на рычаге на последующие деления, фиксировать показания индикатора и соответствующее деление на рычаге;

Читайте также:  Амортизаторы ваз какие брать

— определить среднее значение mср цены деления индикатора по формуле

(6)

где К – количество измерений (равно количеству делений на рычаге); G – вес груза, Н; Ni – показания индикатора, — расстояние между делениями на рычаге (м).

Определение среднего значения mc.ср цены деления индикатора нагрузочного устройства производится установкой на корпус нагрузочного устройства тарировочного приспособления ДП3А сб. 25 по аналогичной методике.

Примечание. Вес грузов в тарировочных устройствах ДП3К сб. 24 и ДП3К сб. 25 составляет соответственно 1 и 10 Н.

4.3. Определение КПД редуктора

Определение КПД редуктора в зависимости от сил сопротивления, т.е. .

Для определения зависимости необходимо:

— включить тумблер 11 электродвигателя прибора и ручкой 12 регулировки скорости установить заданную преподавателем частоту вращения n;

— установить ручку 15 регулировки тока возбуждения нагрузочного устройства в нулевое положение, включить тумблер 14 в цепи питания возбуждения;

— плавным поворотом ручки регулирования тока возбуждения установить по стрелке индикатора первое значение (10 делений) момента Мс сопротивления;

— ручкой 12 регулировки скорости установить (откорректировать) первоначальную заданную частоту вращения n;

— зафиксировать показания h1 и h2 индикаторов 8 и 9;

— дальнейшей регулировкой тока возбуждения увеличить момент сопротивления (нагрузки) до следующей заданной величины (20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 делений);

— поддерживая частоту вращения неизменной, зафиксировать показания индикаторов;

— определить значения моментов движущих сил Мд и сил сопротивления Мс для всех замеров по формулам

(7)

(8)

— определить для всех замеров КПД редуктора по формуле (4);

— занести показания индикаторов h1 и h2, значения моментов Мд и Мс и найденные значения КПД редуктора для всех замеров в таблицу;

— построить график зависимости .

4.4. Определение КПД редуктора в зависимости от числа оборотов электродвигателя

Для определения графической зависимости необходимо:

— включить тумблер 14 цепи питания и возбуждения и ручкой 15 регулировки тока возбуждения установить заданное преподавателем значение момента Мс на выходном валу редуктора;

— включить электродвигатель прибора (тумблер 11);

— устанавливая ручкой 12 регулировки скорости последовательно ряд значений (от минимального до максимального) частоты вращения вала электродвигателя и поддерживая неизменное значение момента Мс нагрузки, зафиксировать показания индикатора h1;

— дать качественную оценку влияния частоты вращения n на КПД редуктора.

5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет о проделанной работе должен содержать наименование,

цель работы и задачи определения механического КПД, основные технические данные установки (вид редуктора, количество зубьев на колесах, тип электродвигателя, погрузочного устройства, измерительные устройства и приборы), расчеты, описание тарироввки измерительных устройств, таблицы экспериментально полученных данных.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называют механическим КПД? Его размерность.

2. От чего зависит механический КПД?

3. Почему механический КПД определяют опытным путем?

4. Что является датчиком в измерительных устройствах крутящего и тормозного моментов?

5. Описать нагрузочное устройство и его принцип действия.

6. Каким образом изменится механический КПД редуктора, если момент сил сопротивления увеличится (уменьшится) в два раза?

7. Каким образом изменится механический КПД редуктора, если момент сил сопротивления увеличится (уменьшится) в 1,5 раза?

Лабораторная работа 9

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Поделиться с друзьями
АвтоМотоВики