Материалы сайта
Это интересно
Лабораторные работы по деталям машин
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. КОСЫГИНА Кафедра Детали машин и ПТУ Лабораторная работа №5 Тема: «Изучение конструкции червячного редуктора и всей установки» Выполнил студент гр.8-99 /Сушкин О.В./ Проверил: /Хейло С.В./ МОСКВА 2002 г. Цель работы: Изучение конструкции червячного редуктора; аналитическое и экспериментальное определение его КПД. Сравнение и анализ полученных результатов. Оборудование и инструменты: Установка ДМ 41, сборочные единицы червячного редуктора. Изучение конструкции червячного редуктора проводят на стенде, а определение КПД – на установке ДМ 41. Она состоит из двухскоростного электродвигателя 1, муфты 2, соединяющий вал ротора электродвигателя с валом червяка червячного редуктора 3, тормозного шкива 4, смонтированного на валу червячного колеса, и охватывающих его тормозных колодок 5. Технические характеристики установки ДМ 41 |Наименование параметров |Буквенное|Значени| | |обозначен|е | | |ие | | | |величины | | |Число заходов червяка |Z1 |2 | |Число зубьев червячного |Z2 |41 | |колеса | | | |Коэффициент диаметра |q |12 | |червяка | | | |Осевой модуль, мм |m |3 | |Максимальный тормозной |T2 max |59 | |момент, Н·м | | | |Электродвигатель типа | | | |А02-22 4/2 | | | |Мощность электродвигателя, |Pэ |1 и 1,4| |кВт | | | |Частота вращения ротора |nэ |1450 и | |электродвигателя и червяка | |2850 | |редуктора, мин-1 | | | Теоретические предпосылки. 1. Изучение конструкции червячного редуктора. Одноступенчатый червячный редуктор состоит (см.рис. и стендовые образцы) из червяка 6, червячного колеса 7, вала червяка 8, вала червячного колеса 9, опирающихся на подшипники 10 и 11, корпуса редуктора 12 и крышек подшипников. Червяки изготавливают из углеродистых или легированных сталей. Их витки шлифуют и полируют. При вращении витки червяка скользят по зубьям червячного колеса, поэтому червяк и червячное колесо должны обладать антифрикционными свойствами. Самые лучшие антифрикционные свойства у пары стальной червяк и оловянно- фосфористая бронза типа Бр ОФ 10-1 (OCT 190054-72), ОНФ и др. Однако оловянные бронзы дороги и дефицитны и их применяют для изготовления червячных колес со скоростью скольжения 5...25 м/с. Безоловянные бронзы, например алюминиево-железистые типа БрАЖ 9-4 (ГОСТ 493-79) и др., дешевле оловянных бронз, менее дефицитны и их применяют для изготовления червячных колес, где скорость скольжения 2...5 м/с. При скоростях скольжения меньше 2 м/с применяют серый (ГОСТ 1412-85) или модифицированный чугун. Для уменьшения расхода бронзы при изготовлении червячного колеса его делают составным: зубчатый венец изготовляют из бронзы, а ступицу – из чугуна или стали. Корпус червячного редуктора изготовляют из серого чугуна или дюралюминия. В одной ступени червячного редуктора можно реализовать большие передаточные отношения (до 80). Это достоинство червячных передач. При скольжении витков червяка по зубьям червячного колеса выделяется много тепла и происходит износ трущихся пар, что является недостатком червячных передач. Поэтому в червячных редукторах надо отводить тепло. Для этого корпуса редукторов делают с ребрами, применяют искусственное охлаждение, например ставят вентилятор. Внизу у корпуса редуктора имеются лапы, которыми редуктор крепится к основанию. Валы червяка и червячного колеса вращаются в подшипниках, которые крепятся в гнездах корпуса редуктора. В червячной передаче возникают радиальные и осевые силы, поэтому устанавливают подшипники, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки. Червячные передачи дороже и сложнее зубчатых, поэтому их применяют там, где невозможно или нерационально применять зубчатые передачи. 2. Определение КПД аналитическим путём. КПД всей установки определяется из выражения [pic] (1) где [pic] – КПД опор электродвигателя, [pic]; [pic] – КПД муфты, [pic]; [pic] – КПД опор тормоза, [pic]; [pic] – КПД демпфера, [pic]; [pic] – КПД червячного редуктора. КПД червячного редуктора определяется по формуле: [pic] (2) где [pic] – КПД червячной передачи; [pic] – КПД на перемешивание масла; [pic] – КПД пары опор валов. Определяют КПД червячной передачи по формуле: [pic] (3) где [pic] – угол подъёма винтовой линии червяка; [pic] – приведённый угол трения, определяемый по экспериментальному графику, в зависимости от скорости скольжения витков червяка по зубьям червячного колеса [pic] [pic] (4) где [pic] – окружная скорость червяка, м/с [pic] (5) где [pic] – частоты вращения червяка; [pic] – диаметр делительной окружности червяка, мм [pic] (6) [pic] – коэффициент диаметра червяка; [pic] – модуль зацепления. Значение [pic] определяют из выражения [pic] (7) Примечание: значение приведённого угла трения [pic] на рис. дано с учётом потерь на перемешивание масла и потерь в опорах валов. Подставив КПД элементов установки в исходную формулу (1), определяем КПД всей установки. Порядок выполнения работы. По формулам (1)...(7) определяют КПД установки аналитическим путем для двух частот вращения – [pic] и [pic]. Определяют КПД червячного редуктора экспериментально на установке. Для этого устанавливают стрелки индикаторов электродвигателя и тормоза 13 (см. рис.) и 14 на ноль поворотом внешнего кольца индикаторов. Включают установку на одну из частот, например [pic]. При подаче электрического тока в обмотку статора электродвигателя 1 ротор получает момент вращения, а статор – реактивный момент, ему равный и направленный в противоположную сторону. Так как статор находится во взвешенном состоянии, то под действием реактивного момента он в зависимости от снимаемого с вала червячного колеса крутящего момента [pic], отклоняется от первоначального положения. Угловые перемещения корпуса статора электродвигателя от первоначального положения измеряют числом делений [pic], на которое отклоняется стрелка индикатора. Эксперимент проводит группа студентов. Одновременно записывают число делений [pic] с индикатора электродвигателя 13 и число делений [pic] с индикатора тормоза 14. Показания обоих индикаторов заносят в таблицу. С помощью рукоятки 15 плавно увеличивают силу прижатая колодок к тормозному шкиву 4, увеличивая момент торможения на выходном валу червячного редуктора. С увеличением момента торможения увеличивается угловое перемещение колодочного тормоза, измеряемое числом делений [pic], на которое отклонится стрелка индикатора пружины тормоза. Завинчивают рукоятку 15 винта 16 до тех пор, пока стрелка индикатора 13 не отклонится примерно на двадцать делений. Снова одновременно снимают показания с обоих индикаторов. Нагружение повторяют 5-6 раз и результаты заносят в таблицу. С помощью рукоятки 15 снимают нагрузку на тормозном шкиве. Переключают установку на другую частоту вращения и повторяют опыт. Обработка результатов эксперимента Переводят показания индикаторов пружин в крутящие моменты на валу электродвигателя [pic], и на валу тормоза [pic] в Н·м по тарировочным графикам или по формулам: [pic] [pic] где [pic] и [pic] – коэффициенты пропорциональности; [pic] Н·м/дел., [pic] Н·м/дел. |Измеряемые параметры |Расчётные параметры | |[pic] делений |[pic] делений |[pic] Н·м |[pic] Н·м |[pic] | |при [pic] | |11 |0 |1,166 |0 |0 | |13,5 |20 |1,431 |6,5 |0,22 | |18 |40 |1,908 |13 |0,33 | |19 |60 |2,014 |19,5 |0,47 | |22 |80 |2,332 |26 |0,54 | Определяют передаточное число редуктора [pic] Определяют КПД установки [pic] для каждой ступени нагружения по формуле [pic] На основании полученных данных строят график зависимости КПД установки [pic] от крутящего момента на выходном валу [pic], наносят на график значения КПД установки [pic], полученные аналитическим путём.