Какво е ефективността на скоростната кутия. Изчисляване и избор (руска методология) - червячна скоростна кутия
Веселова Е. В., Нарикова Н. И.
Проучване на инструментални редуктори
Указания за лабораторни упражнения № 4, 5, 6 по дисциплината "Основи на конструирането на инструментите"
Оригинал: 1999 г
Дигитализация: 2005г
Цифровото оформление на базата на оригинала е съставено от: Александър А. Ефремов, гр. IU1-51
Цел на работата
Запознаване с проектите на инсталации за определяне КПД на скоростни кутии.
Експериментално и аналитично определяне на КПД на даден тип скоростна кутия в зависимост от натоварването на изходящия вал.
В различни видове устройства устройствата, наречени устройства, са намерили широко приложение. Те се състоят от източник на енергия (мотор), скоростна кутия и оборудване за управление.
Скоростната кутия е механизъм, състоящ се от система от зъбни, червячни или планетарни зъбни колела, които намаляват скоростта на въртене на задвижваната връзка в сравнение със скоростта на въртене на задвижващата връзка.
Подобно устройство, което служи за увеличаване на скоростта на въртене на задвижваната връзка в сравнение със скоростта на въртене на водещата връзка, се нарича множител.
В тези лаборатории се изучават следните видове скоростни кутии: спираловидна многостепенна скоростна кутия, планетарна скоростна кутия и едностепенна червячна скоростна кутия.
Концепцията за ефективност
С равномерното движение на механизма силата на движещите сили се изразходва изцяло за преодоляване на полезни и вредни съпротивления:
Тук П ж- мощност на движещите сили; П ° С- мощността, изразходвана за преодоляване на съпротивлението на триене; П не мощността, изразходвана за преодоляване на полезни съпротивления.
Ефективността е съотношението на мощността на силите на полезното съпротивление към мощността на движещите сили:
(2)
Индекс 1-2 показва, че движението се предава от връзка 1, към която се прилага движещата сила, към връзка 2, към която се прилага полезната сила на съпротивление.
Стойност 
се нарича коефициент на загуби при предаване. Очевидно:
(3)
В случай на леко натоварени зъбни колела (те са типични за инструментите) ефективността зависи значително от присъщите загуби от триене и от степента на силово натоварване на механизма. В този случай формула (3) приема формата:
(4)
където ° С- коефициент, отчитащ влиянието на собствените загуби върху триенето и натоварването Ф,
Компоненти аи бзависи от вида на предаването.
В 
коефициент 
отразява влиянието на собствените загуби върху триенето при леко натоварени предавки. С увеличаване Фкоефициент ° С(Ф) намалява, доближавайки се до стойността 
с голямо количество Ф.
При последователно свързване ммеханизми с ефективност 
Ефективността на цялото свързване на механизмите:
(5)
където П ж- захранване на първия механизъм; П н- мощността, отстранена от последния механизъм.
Скоростната кутия може да се разглежда като устройство с последователно свързване на зъбни колела и опори. Тогава ефективността се определя от израза:
(6)
където 
- ефективност и-
ох чифтове зъбни колела; 
- ефективност на една двойка опори; 
- брой двойки опори.
Подкрепете ефективността
Ефективността на подкрепата се определя от формулата
(7)
тъй като съотношението на мощностите на изхода и на входа на опората е равно на съотношението на съответните моменти поради постоянството на скоростта на въртене. Тук М- въртящ момент на вала; М tr- момент на триене в опората.
Моментът на триене в търкалящ лагер може да се определи по формулата:
(8)
където М 1 - момент на триене, в зависимост от натоварването на опората; М 0 - въртящ момент на триене, в зависимост от конструкцията на лагера, скоростта и вискозитета на смазката.
В инструменталните скоростни кутии компонентът М 1 много по-малко компонент М 0 . По този начин можем да приемем, че моментът на триене на опорите е практически независим от натоварването. Следователно ефективността на опората не зависи от натоварването. Когато изчислявате ефективността на скоростната кутия, можете да вземете ефективността на една двойка лагери, равна на 0,99.
Наличието на кинематична схема на задвижване ще опрости избора на типа скоростна кутия. Конструктивно скоростните кутии са разделени на следните типове:
Предавателно отношение [I]
Предавателното отношение на скоростната кутия се изчислява по формулата:
I = N1/N2
където
N1 - скорост на въртене на вала (брой обороти в минута) на входа;
N2 - скорост на въртене на вала (брой обороти в минута) на изхода.
Получената по време на изчисленията стойност се закръглява до стойността, посочена в техническите характеристики на конкретен тип скоростна кутия.
Таблица 2. Диапазон от предавателни числа за различните видове скоростни кутии
ВАЖНО!
Скоростта на въртене на вала на двигателя и съответно на входящия вал на скоростната кутия не може да надвишава 1500 rpm. Правилото е валидно за всякакъв тип скоростни кутии, с изключение на цилиндрични коаксиални със скорост на въртене до 3000 об/мин. Производителите посочват този технически параметър в обобщените характеристики на електродвигателите.
Редуктор на въртящ момент
Въртящ момент на изходящия вале въртящият момент на изходящия вал. Номиналната мощност се взема предвид, коефициентът на безопасност [S], прогнозната продължителност на работа (10 хиляди часа), ефективността на скоростната кутия.
Номинален въртящ момент– максимален въртящ момент за безопасно предаване. Стойността му се изчислява, като се вземе предвид коефициентът на безопасност - 1 и продължителността на работа - 10 хиляди часа.
Максимален въртящ момент (M2max)- максималният въртящ момент, който скоростната кутия може да издържи при постоянни или променливи натоварвания, работа с чести стартирания / спирания. Тази стойност може да се интерпретира като моментално пиково натоварване в режима на работа на оборудването.
Необходим въртящ момент– въртящ момент, който отговаря на критериите на клиента. Стойността му е по-малка или равна на номиналния въртящ момент.
Приблизителен въртящ момент- стойността, необходима за избор на скоростна кутия. Изчислената стойност се изчислява по следната формула:
Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2
където
Mr2 е необходимият въртящ момент;
Sf - коефициент на обслужване (оперативен фактор);
Mn2 е номиналният въртящ момент.
Сервизен фактор (сервизен фактор)
Коефициентът на обслужване (Sf) се изчислява експериментално. Вземат се предвид видът на натоварването, дневната продължителност на работа, броят на пускането/спирането за час работа на мотор-редуктора. Можете да определите коефициента на обслужване, като използвате данните в таблица 3.
Таблица 3. Параметри за изчисляване на коефициента на обслужване
| Тип на натоварване | Брой стартирания/спирания, час | Средна продължителност на работа, дни | |||
|---|---|---|---|---|---|
| <2 | 2-8 | 9-16ч | 17-24 | ||
| Мек старт, статична работа, умерено масово ускорение | <10 | 0,75 | 1 | 1,25 | 1,5 |
| 10-50 | 1 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | |
| 80-100 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 | |
| 100-200 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| Умерено начално натоварване, променливо натоварване, средно ускорение | <10 | 1 | 1,25 | 1,5 | 1,75 |
| 10-50 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 | |
| 80-100 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| 100-200 | 1,75 | 2 | 2,2 | 2,5 | |
| Тежка работа, променливо натоварване, голямо ускорение на масата | <10 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 |
| 10-50 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| 80-100 | 1,75 | 2 | 2,2 | 2,5 | |
| 100-200 | 2 | 2,2 | 2,5 | 3 | |
Задвижваща мощност
Правилно изчислената мощност на задвижване помага да се преодолее механичното съпротивление на триене, което възниква при праволинейни и въртеливи движения.
Елементарната формула за изчисляване на мощността [P] е изчисляването на съотношението на силата към скоростта.
При ротационни движения мощността се изчислява като съотношението на въртящия момент към броя на оборотите в минута:
P = (MxN)/9550
където
M е въртящ момент;
N е броят на оборотите / мин.
Изходната мощност се изчислява по формулата:
P2 = PxSf
където
P е мощност;
Sf - коефициент на обслужване (оперативен фактор).
ВАЖНО!
Стойността на входната мощност трябва винаги да е по-висока от стойността на изходната мощност, което се оправдава от загубите по време на задействане:
P1 > P2
Не е възможно да се правят изчисления с помощта на приблизителна стойност на входната мощност, тъй като ефективността може да варира значително.
Коефициент на ефективност (COP)
Помислете за изчисляването на ефективността, като използвате примера на червячна предавка. То ще бъде равно на съотношението на механичната изходна мощност и входната мощност:
ñ [%] = (P2/P1) x 100
където
P2 - изходна мощност;
P1 - входна мощност.
ВАЖНО!
В червячни зъбни колела P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.
Колкото по-високо е предавателното отношение, толкова по-ниска е ефективността.
Ефективността се влияе от продължителността на работа и качеството на смазочните материали, използвани за превантивна поддръжка на мотор-редуктора.
Таблица 4. Ефективност на едностепенна червячна скоростна кутия
| Предавателно отношение | Ефективност при a w , mm | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | |
| 8,0 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 | 0,96 |
| 10,0 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 |
| 12,5 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 |
| 16,0 | 0,82 | 0,84 | 0,86 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 |
| 20,0 | 0,78 | 0,81 | 0,84 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 |
| 25,0 | 0,74 | 0,77 | 0,80 | 0,83 | 0,84 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,89 |
| 31,5 | 0,70 | 0,73 | 0,76 | 0,78 | 0,81 | 0,82 | 0,83 | 0,84 | 0,86 |
| 40,0 | 0,65 | 0,69 | 0,73 | 0,75 | 0,77 | 0,78 | 0,80 | 0,81 | 0,83 |
| 50,0 | 0,60 | 0,65 | 0,69 | 0,72 | 0,74 | 0,75 | 0,76 | 0,78 | 0,80 |
Таблица 5. Ефективност на вълновия редуктор
Таблица 6. Ефективност на зъбните редуктори
Взривозащитени версии на мотор-редуктори
Мотор-редуктори от тази група се класифицират според вида на взривобезопасната конструкция:
- "E" - агрегати с висока степен на защита. Те могат да се използват във всеки режим на работа, включително при аварийни ситуации. Подсилената защита предотвратява възможността от запалване на промишлени смеси и газове.
- "D" - огнеупорен корпус. Корпусът на агрегатите е защитен от деформация в случай на експлозия на самия мотор-редуктор. Това се постига благодарение на неговите конструктивни характеристики и повишена херметичност. Оборудването с клас на експлозивна защита "D" може да се използва при изключително високи температури и с всяка група експлозивни смеси.
- "I" - искробезопасна верига. Този тип защита осигурява поддържане на взривобезопасен ток в електрическата мрежа, като се вземат предвид специфичните условия на промишленото приложение.
Индикатори за надеждност
Показателите за надеждност на мотор-редуктори са дадени в таблица 7. Всички стойности са дадени за продължителна работа при постоянно номинално натоварване. Мотор-редукторът трябва да осигурява 90% от ресурса, посочен в таблицата, дори в режим на краткотрайни претоварвания. Те се появяват при стартиране на оборудването и превишаване на номиналния въртящ момент поне два пъти.
Таблица 7. Ресурс на валове, лагери и скоростни кутии
За изчисляване и закупуване на моторни редуктори от различни видове, моля, свържете се с нашите специалисти. можете да се запознаете с каталога на червячни, цилиндрични, планетарни и вълнови редуктори, предлагани от Техпривод.
Романов Сергей Анатолиевич,
началник катедра по механика
Фирма Техпривод.
Други полезни ресурси:
Лабораторна работа номер 5.
Проучване на ефективността на скоростната кутия.
Цели и задачи на работата : изследване на метода за експериментално определяне на коефициента на ефективност (COP) на скоростната кутия, получаване на зависимостта на ефективността на скоростната кутия от стойността на момента на съпротивление, приложен към изходящия вал на скоростната кутия, оценка на параметрите на математически модел, описващ зависимостта на ефективността на скоростната кутия от момента на съпротивление и определяне на стойността на момента на съпротивление, съответстваща на максималната стойност на КПД.
5.1.Обща информация за ефективността на механизмите.
Енергията, подадена на механизма под формата на работа A d на движещи сили и моменти за цикъл на стационарно състояние, се изразходва за полезна работа A ps т.е. работата на силите и моментите на полезно съпротивление, както и за извършване на работата A t, свързана с преодоляване на силите на триене в кинематични двойки и силите на съпротивление на средата: A d \u003d A ps + A t. Стойностите на A ps и A t се заменят в това и следващите уравнения според абсолютната стойност. Механичната ефективност е съотношението:
Така ефективността показва каква част от механичната енергия, подадена на машината, е полезно изразходвана за извършване на работата, за която е създадена машината, т.е. е важна характеристика на механизма на машините. Тъй като загубите от триене са неизбежни, винаги е така<1. В уравнении (5.1) вместо работ А д и А пс, совершаемых за цикл, можно подставлять средние за цикл значения соответствующих мощностей:
(5.2)
Редуктор- това е зъбен механизъм, предназначен да намали ъгловата скорост на изходящия вал спрямо входа.Съотношението на ъгловата скорост на входа към ъгловата скорост на изхода се нарича предавателно отношение на скоростната кутия:
За скоростната кутия уравнението (5.2) приема формата:
(5.4)
Тук М Стях д- средни стойности на моментите на изходния и входния вал на скоростната кутия. Експерименталното определяне на ефективността се основава на измерване на стойностите на M Си М ди изчисляване по формула (5.4).
5.2 Фактори. Определяне на полето на вариация на факторите.
Фактори назовете параметрите на системата, които влияят на измерената стойност и могат целенасочено да се променят по време на експеримента. При изследване на ефективността на скоростната кутия факторите са моментът на съпротивление M C на изходящия вал и честотата на въртене на входящия вал на скоростната кутия n 2.На първия етап от експеримента е необходимо да се определят пределните стойности на факторите, които могат да бъдат реализирани и измерени на дадена инсталация, и да се изгради поле за вариация на факторите. Приблизително това поле може да се конструира от четири точки. За да направите това, при минимален момент на съпротивление (спирачката на инсталацията е изключена), минималните и максималните стойности за нея се задават от регулатора на скоростта. В дневника се записват показанията на тахометъра и , както и съответните показания на индикатора на спирачката и . В този случай, ако стойността надвишава горната граница на скалата на тахометъра, тогава тя се приема равна на най-високата стойност на тази скала.
След това включете спирачката и задайте максималния момент на съпротивление M с регулатора на въртящия момент Cmax. Регулаторът на скоростта първо задава максималната стойност на честотата за даден товар, а след това минималната стабилна стойност (около 200 rpm). Стойностите на честотата се записват в дневника, а съответните показания на индикатора на спирачката и. Изобразявайки четирите точки, получени в координатната равнина и свързвайки ги с прави линии, се изгражда поле на вариация на факторите (фиг. 5.1). В рамките на това поле (с някои отклонения от границите) изберете областта на изследване - границите на факторите в експеримента. При еднофакторен експеримент се променя само един от факторите, всички останали се поддържат на дадено постоянно ниво. В този случай изследваната област е отсечка (виж фиг. 5.1, ред n д= const).
5.3. Избор на модел и планиране на експеримента.
Полиномите най-често се използват като математически модел на изследвания процес. В този случай за зависимостта 
за n д=конст
приемете полином от вида
Задачата на експеримента е да се получат емпирични данни за изчисляване на оценките на коефициентите на този модел. Тъй като при М С = 0 ефективността на системата е равна на нула, полиномът може да се опрости чрез изключване на члена б 0
, което е равно на нула. Резултатите от експеримента се обработват на компютър с помощта на програмата "KPD", която ви позволява да определите коефициентите на модела б ки печат на графики на зависимост: експериментален 
с индикация на доверителни интервали и изградени според модела, както и стойността на момента на съпротивление M C0съответстващ на максимума
5.4. Описание на експерименталната настройка.
Изследването на ефективността на скоростната кутия се извършва на инсталация тип DP-4. Инсталацията (фиг. 5.2) съдържа обект на изследване - скоростна кутия 2 (планетарна, червячна, редови, вълнова), източник на механична енергия - електродвигател 1, консуматор на енергия - прахова електромагнитна спирачка 3, две регулатори: потенциометър 5 на регулатора на оборотите на двигателя и потенциометър 4 на регулатора на спирачния момент, както и уред за измерване на честотата - въртене на двигателя (тахометър 6) и въртящите моменти на вала на двигателя и спирачката.
Устройствата за измерване на въртящия момент на двигателя и спирачките са сходни по конструкция (фиг. 5.3). Те се състоят от опора с търкалящи лагери, която осигурява възможност за завъртане на статора 1 и ротора 2 спрямо основата, измервателен лост с рамо l и, на базата на листова пружина 4 и индикатор за стрелка 3. Отклонението на пружината се измерва с индикатор, стойността на отклонението е пропорционална на въртящия момент на статора. Стойността на въртящия момент на ротора се изчислява приблизително от въртящия момент на статора, като се пренебрегват моментите на триене и вентилационните загуби. За калибриране на индикаторите уредът е оборудван с подвижни лостове 6, върху които се прилагат разделения със стъпка l и тежести 5. На лостовете за калибриране на двигателя ld = 0,03 m, спирачки l д\u003d 0,04 м. Масите на стоките са: m 5 д= 0,1 kg и m 5t = 1 kg, съответно. Праховата спирачка е устройство, състоящо се от ротор и статор, с феромагнитен прах, поставен в пръстеновидната междина между тях. Чрез промяна на напрежението върху намотките на спирачния статор с потенциометър 5 е възможно да се намали или увеличи силата на съпротивление на срязване между праховите частици и момента на съпротивление на спирачния вал.
5.5. Калибриране на индикаторите на въртящия момент.
Калибриране- експериментално определяне на връзката (аналитична или графична) между показанията на измервателния уред (индикатор) и измерената стойност (въртящ момент).При калибриране измервателното устройство се натоварва с въртящи моменти M t i, познати по стойност с помощта на лост и товар, и се записват показанията на индикатора.
За да се елиминира влиянието на началния момент M t o = G 5
л о, преминете от координатната система f" 0" M" към системата f 0 M (фиг. 5.4), т.е. задайте индикаторната скала на нула след поставяне на товара G 5
при нулевата стойност на скалата на лоста.
Когато калибрирате, намерете средните стойности на показанията на индикатора на спирачката при всички стъпки на натоварване M t c i. Зависимостта на калибрирането за въртящия момент на двигателя има формата 
. Областта на изследване и нивата на фактора по време на калибриране се определят от дължината и разстоянието между лостовете 6 и тежестите на товарите 5.
За да получите зависимостта от калибрирането 
провеждат N оригинални експеримента (на различни нива на M t и) с мповторения на всяко ниво, където N >=k + 1; m >= 2; k - брой на коефициентите на модела (приемем N = 5, m >= 2; k - брой на коефициентите на модела (приема се N = 5, m = 3). Коефициенти за калибриране b кизчислено от масива от резултати от калибриране на компютър с помощта на програмата "KPD".
Тази статия съдържа подробна информация за избора и изчисляването на мотор-редуктор. Надяваме се, че предоставената информация ще ви бъде полезна.
При избора на конкретен модел мотор-редуктор се вземат предвид следните технически характеристики:
- тип скоростна кутия;
- мощност;
- изходна скорост;
- предавателно отношение на скоростната кутия;
- проектиране на входните и изходящите валове;
- вид монтаж;
- допълнителни функции.
Тип редуктор
Наличието на кинематична схема на задвижване ще опрости избора на типа скоростна кутия. Конструктивно скоростните кутии са разделени на следните типове:
Червячна предавка едностепеннас кръстосано разположение на входно-изходния вал (ъгъл 90 градуса).
Червей двустепененс перпендикулярно или успоредно разположение на осите на входния / изходния вал. Съответно осите могат да бъдат разположени в различни хоризонтални и вертикални равнини.
Цилиндрична хоризонталнас паралелни входни/изходни валове. Осите са в една и съща хоризонтална равнина.
Цилиндричен коаксиален под всякакъв ъгъл. Осите на валовете са разположени в една и съща равнина.
AT конично-цилиндриченВ скоростната кутия осите на входните/изходните валове се пресичат под ъгъл от 90 градуса.
ВАЖНО!
Разположението на изходящия вал в пространството е от решаващо значение за редица индустриални приложения.
- Конструкцията на червячните редуктори позволява използването им във всяка позиция на изходящия вал.
- Използването на цилиндрични и конични модели е по-често възможно в хоризонтална равнина. При същите характеристики на теглото и размерите като тези на червячните зъбни колела, работата на цилиндричните агрегати е по-икономически осъществима поради увеличаване на предавания товар с 1,5-2 пъти и висока ефективност.
Таблица 1. Класификация на скоростните кутии по брой степени и вид на трансмисията
| Тип редуктор | Брой стъпки | Тип на предаване | Подреждане на осите |
|---|---|---|---|
| Цилиндрична | 1 | Един или повече цилиндрични | Паралелно |
| 2 | Паралелно/коаксиално | ||
| 3 | |||
| 4 | Паралелно | ||
| Конична | 1 | конична | пресичащи се |
| Конично-цилиндричен | 2 | конична Цилиндричен (един или повече) | Кръстосано/Кръстосано |
| 3 | |||
| 4 | |||
| червей | 1 | Червей (един или два) | Кръстосване |
| 1 | Паралелно | ||
| Цилиндрично-червячен или червячно-цилиндричен | 2 | Цилиндрични (една или две) червей (един) | Кръстосване |
| 3 | |||
| Планетарна | 1 | Две централни предавки и сателити (за всеки етап) | Коаксиален |
| 2 | |||
| 3 | |||
| Цилиндрично-планетарно | 2 | Цилиндричен (един или повече) | Паралелно/коаксиално |
| 3 | |||
| 4 | |||
| конична планетарна | 2 | Конична (една) Планетарна (една или повече) | пресичащи се |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Червей планетарен | 2 | червей (един) Планетарно (едно или повече) | Кръстосване |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Вълна | 1 | вълна (една) | Коаксиален |
Предавателно отношение [I]
Предавателното отношение на скоростната кутия се изчислява по формулата:
I = N1/N2
където
N1 - скорост на въртене на вала (брой обороти в минута) на входа;
N2 - скорост на въртене на вала (брой обороти в минута) на изхода.
Получената по време на изчисленията стойност се закръглява до стойността, посочена в техническите характеристики на конкретен тип скоростна кутия.
Таблица 2. Диапазон от предавателни числа за различните видове скоростни кутии
ВАЖНО!
Скоростта на въртене на вала на двигателя и съответно на входящия вал на скоростната кутия не може да надвишава 1500 rpm. Правилото е валидно за всякакъв вид скоростни кутии, с изключение на цилиндрични коаксиални със скорост на въртене до 3000 об/мин. Производителите посочват този технически параметър в обобщените характеристики на електродвигателите.
Редуктор на въртящ момент
Въртящ момент на изходящия вале въртящият момент на изходящия вал. Номиналната мощност се взема предвид, коефициентът на безопасност [S], прогнозната продължителност на работа (10 хиляди часа), ефективността на скоростната кутия.
Номинален въртящ момент– максимален въртящ момент за безопасно предаване. Стойността му се изчислява, като се вземе предвид коефициентът на безопасност - 1 и продължителността на работа - 10 хиляди часа.
Максимален въртящ момент- максималният въртящ момент, който скоростната кутия може да издържи при постоянни или променливи натоварвания, работа с чести стартирания / спирания. Тази стойност може да се интерпретира като моментално пиково натоварване в режима на работа на оборудването.
Необходим въртящ момент– въртящ момент, който отговаря на критериите на клиента. Стойността му е по-малка или равна на номиналния въртящ момент.
Приблизителен въртящ момент- стойността, необходима за избор на скоростна кутия. Изчислената стойност се изчислява по следната формула:
Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2
където
Mr2 е необходимият въртящ момент;
Sf - коефициент на обслужване (оперативен фактор);
Mn2 е номиналният въртящ момент.
Сервизен фактор (сервизен фактор)
Коефициентът на обслужване (Sf) се изчислява експериментално. Вземат се предвид видът на натоварването, дневната продължителност на работа, броят на пускането/спирането за час работа на мотор-редуктора. Можете да определите коефициента на обслужване, като използвате данните в таблица 3.
Таблица 3. Параметри за изчисляване на коефициента на обслужване
| Тип на натоварване | Брой стартирания/спирания, час | Средна продължителност на работа, дни | |||
|---|---|---|---|---|---|
| <2 | 2-8 | 9-16ч | 17-24 | ||
| Мек старт, статична работа, умерено масово ускорение | <10 | 0,75 | 1 | 1,25 | 1,5 |
| 10-50 | 1 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | |
| 80-100 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 | |
| 100-200 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| Умерено начално натоварване, променливо натоварване, средно ускорение | <10 | 1 | 1,25 | 1,5 | 1,75 |
| 10-50 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 | |
| 80-100 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| 100-200 | 1,75 | 2 | 2,2 | 2,5 | |
| Тежка работа, променливо натоварване, голямо ускорение на масата | <10 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 |
| 10-50 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,2 | |
| 80-100 | 1,75 | 2 | 2,2 | 2,5 | |
| 100-200 | 2 | 2,2 | 2,5 | 3 | |
Задвижваща мощност
Правилно изчислената мощност на задвижване помага да се преодолее механичното съпротивление на триене, което възниква при праволинейни и въртеливи движения.
Елементарната формула за изчисляване на мощността [P] е изчисляването на съотношението на силата към скоростта.
При ротационни движения мощността се изчислява като съотношението на въртящия момент към броя на оборотите в минута:
P = (MxN)/9550
където
M е въртящ момент;
N е броят на оборотите / мин.
Изходната мощност се изчислява по формулата:
P2 = PxSf
където
P е мощност;
Sf - коефициент на обслужване (оперативен фактор).
ВАЖНО!
Стойността на входната мощност трябва винаги да е по-висока от стойността на изходната мощност, което се оправдава от загубите по време на задействане:
P1 > P2
Не е възможно да се правят изчисления с помощта на приблизителна стойност на входната мощност, тъй като ефективността може да варира значително.
Коефициент на ефективност (COP)
Помислете за изчисляването на ефективността, като използвате примера на червячна предавка. То ще бъде равно на съотношението на механичната изходна мощност и входната мощност:
ñ [%] = (P2/P1) x 100
където
P2 - изходна мощност;
P1 - входна мощност.
ВАЖНО!
В червячни зъбни колела P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.
Колкото по-високо е предавателното отношение, толкова по-ниска е ефективността.
Ефективността се влияе от продължителността на работа и качеството на смазочните материали, използвани за превантивна поддръжка на мотор-редуктора.
Таблица 4. Ефективност на едностепенна червячна скоростна кутия
| Предавателно отношение | Ефективност при a w , mm | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | |
| 8,0 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 | 0,96 |
| 10,0 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 |
| 12,5 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 |
| 16,0 | 0,82 | 0,84 | 0,86 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 |
| 20,0 | 0,78 | 0,81 | 0,84 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 |
| 25,0 | 0,74 | 0,77 | 0,80 | 0,83 | 0,84 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,89 |
| 31,5 | 0,70 | 0,73 | 0,76 | 0,78 | 0,81 | 0,82 | 0,83 | 0,84 | 0,86 |
| 40,0 | 0,65 | 0,69 | 0,73 | 0,75 | 0,77 | 0,78 | 0,80 | 0,81 | 0,83 |
| 50,0 | 0,60 | 0,65 | 0,69 | 0,72 | 0,74 | 0,75 | 0,76 | 0,78 | 0,80 |
Таблица 5. Ефективност на вълновия редуктор
Таблица 6. Ефективност на зъбните редуктори
Взривозащитени версии на мотор-редуктори
Мотор-редуктори от тази група се класифицират според вида на взривобезопасната конструкция:
- "E" - агрегати с висока степен на защита. Те могат да се използват във всеки режим на работа, включително при аварийни ситуации. Подсилената защита предотвратява възможността от запалване на промишлени смеси и газове.
- "D" - огнеупорен корпус. Корпусът на агрегатите е защитен от деформация в случай на експлозия на самия мотор-редуктор. Това се постига благодарение на неговите конструктивни характеристики и повишена херметичност. Оборудването с клас на експлозивна защита "D" може да се използва при изключително високи температури и с всяка група експлозивни смеси.
- "I" - искробезопасна верига. Този тип защита осигурява поддържане на взривобезопасен ток в електрическата мрежа, като се вземат предвид специфичните условия на промишленото приложение.
Индикатори за надеждност
Показателите за надеждност на мотор-редуктори са дадени в таблица 7. Всички стойности са дадени за продължителна работа при постоянно номинално натоварване. Мотор-редукторът трябва да осигурява 90% от ресурса, посочен в таблицата, дори в режим на краткотрайни претоварвания. Те се появяват при стартиране на оборудването и превишаване на номиналния въртящ момент поне два пъти.
Таблица 7. Ресурс на валове, лагери и скоростни кутии
За изчисляване и закупуване на моторни редуктори от различни видове, моля, свържете се с нашите специалисти. можете да се запознаете с каталога на червячни, цилиндрични, планетарни и вълнови редуктори, предлагани от Техпривод.
Романов Сергей Анатолиевич,
началник катедра по механика
Фирма Техпривод.
Други полезни ресурси:
Цел на работата: 1. Определяне на геометричните параметри на зъбните колела и изчисляване на предавателни числа.
3. изграждане на графики на зависимости при и при .
Работата е извършена от: F.I.O.
Група
Работата е приета:
Резултатите от измерванията и изчисляването на параметрите на колелата и скоростната кутия
Брой зъби
Диаметър на върха на зъба г а, мм
модул мпо формула (7.3), мм
централно разстояние аупо формула (7.4), mm
Предавателно отношение uпо формула (7.2)
Общото предавателно отношение съгласно формулата (7.1)
Кинематична схема на скоростната кутия
Таблица 7.1
Графика на зависимостта за
η
т 2 , N∙mm
Таблица 7.2
Експериментални данни и резултати от изчисленията
Графика на зависимостта за
η
н, мин. -1
тестови въпроси
1. Какви са загубите в зъбно предаване и кои са най-ефективните мерки за намаляване на загубите при трансмисията?
2. Същност на относителните, постоянните и товарните загуби.
3. Как се променя ефективността на предаване в зависимост от предаваната мощност?
4. Защо ефективността нараства с увеличаване на степента на точност на предавки и зъбни колела?
Лаборатория № 8
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ЕФЕКТИВНОСТТА НА ЧЕРВЯЧНАТА ПРЕДАКА
Обективен
1. Определяне на геометричните параметри на червяка и червячното колело.
2. Изображение на кинематичната схема на скоростната кутия.
3. Начертаване на зависимости при и при .
Основни правила за безопасност
1. Включете инсталацията с разрешението на учителя.
2. Устройството трябва да е свързано към токоизправител, а токоизправителят да е свързан към електрическата мрежа.
3. След приключване на работата изключете уреда от мрежата.
Описание на инсталацията
На лята основа 7 (фиг. 8.1) се монтира изследвания редуктор 4 , електрически мотор 2 с тахометър 1 , показваща скоростта на въртене и устройството за натоварване 5 (магнитна прахова спирачка). На скоби са монтирани измервателни уреди, състоящи се от плоски пружини и индикатори. 3 и 6 , чиито пръчки се опират в пружините.
На контролния панел се намира превключвател 11 , включване и изключване на електродвигателя; химилка 10 потенциометър, който ви позволява безстепенно да регулирате скоростта на електрическия мотор; превключвател 9 , включително товарно устройство и дръжка 8 потенциометър за регулиране на спирачния момент Т 2.
Статорът на електродвигателя е монтиран върху два сачмени лагера, монтирани в скоба и може свободно да се върти около ос, съвпадаща с оста на ротора. Реактивният въртящ момент, възникнал по време на работа на електродвигателя, се предава изцяло на статора и действа в посока, противоположна на въртенето на котвата. Такъв електродвигател се нарича балансьор.
Ориз. 8.1. Монтаж на DP - 4K:
1
- тахометър; 2
- електрически мотор; 3
, 6
– индикатори; 4
– червячна предавка;
5
– прахова спирачка; 7
- база; 8
– копче за управление на натоварването;
9
– превключвател за включване на товарното устройство; 10
– дръжка за регулиране на скоростта на въртене на електродвигателя; 11
- превключвател за включване на електродвигателя
За измерване на величината на момента, развиван от двигателя, към статора е прикрепен лост, който притиска плоска пружина на измервателното устройство. Деформацията на пружината се пренася върху индикаторния прът. По отклонението на стрелката на индикатора може да се прецени големината на тази деформация. Ако пружината е калибрирана, т.е. установяват зависимост от момента т 1, завъртане на статора и броя на деленията на индикатора, тогава при извършване на експеримента е възможно да се прецени величината на момента по показанията на индикатора т 1, разработен от електрически двигател.
В резултат на калибрирането на измервателното устройство на електродвигателя се задава стойността на коефициента на калибриране
По подобен начин се определя коефициентът на калибриране на спирачното устройство:
Главна информация
Кинематично изследване.
Червячно предавателно отношение
където z 2 - броят на зъбите на червячното колело;
z 1 - броят на посещенията (завоите) на червея.
Червякът на скоростната кутия на блока DP-4K е с модул м= 1,5 mm, което съответства на GOST 2144–93.
Диаметър на стъпката на червея д 1 и коефициент на диаметъра на червея qсе определят чрез решаване на уравненията
; (8.2)
Съгласно GOST 19036–94 (оригинален червей и оригинален произвеждащ червяк) се приема коефициентът на височина на главата на бобината.
Приблизителна стъпка на червея
Ход на бобината
Разделителен ъгъл на повдигане
Скорост на плъзгане, m/s:
, (8.7)
където н 1 – скорост на електродвигателя, min –1.
Определяне на ефективността на скоростната кутия
Загубите на мощност в червячната предавка се състоят от загуби поради триене в предавката, триене в лагерите и хидравлични загуби поради разбъркване и разпръскване на маслото. Основната част от загубите са загуби в зъбно колело, в зависимост от точността на изработка и монтаж, твърдостта на цялата система (особено твърдостта на червячния вал), метода на смазване, материалите на червяка и зъбите на колелата, грапавост на контактните повърхности, скорост на плъзгане, геометрия на червея и други фактори.
Обща ефективност на червячната предавка
където η p – Ефективност, като се вземат предвид загубите в една двойка лагери за търкалящи лагери η n = 0,99…0,995;
н– брой двойки лагери;
η p \u003d 0,99 - ефективност, като се вземат предвид хидравличните загуби;
η 3 – Ефективност, отчитаща загубите в предавката и се определя от уравнението
където φ е ъгълът на триене, в зависимост от материала на червея и зъбите на колелото, грапавостта на работните повърхности, качеството на смазката и скоростта на плъзгане.
Експерименталното определяне на ефективността на скоростната кутия се основава на едновременно и независимо измерване на въртящите моменти т 1 на входа и т 2 на изходните валове на скоростната кутия. Ефективността на скоростната кутия може да се определи от уравнението
където т 1 - въртящ момент на вала на двигателя;
т 2 - въртящ момент на изходния вал на скоростната кутия.
Опитните стойности на въртящите моменти се определят от зависимости
където μ 1 и μ 2 – калибрационни коефициенти;
к 1 и к 2 - показанията на индикаторите на измервателните устройства на двигателя и спирачката, съответно.
Работна поръчка
2. Според таблицата. 8.1 от доклада, изградете кинематична диаграма на червячна предавка, за която използвайте символите, показани на фиг. 8.2 (ГОСТ 2.770–68).
Ориз. 8.2. Символ за червячна предавка
с цилиндричен червей
3. Включете двигателя и завъртете копчето 10 потенциометър (виж фиг. 8.1) задайте скоростта на вала на двигателя н 1 = 1200 min -1.
4. Поставете стрелките на индикатора в нулева позиция.
5. Завъртане на дръжката 8 потенциометър за натоварване на скоростната кутия с различни въртящи моменти т 2 .
Отчитането на индикатора на измервателното устройство на електродвигателя трябва да се извърши при избраната честота на въртене на електродвигателя.
6. Запишете в табл. 8.2 Докладвайте показанията на индикатора.
7. Използвайки формули (8.8) и (8.9), изчислете стойностите т 1 и т 2. Запишете резултатите от изчисленията в същата таблица.
8. Според таблицата. 8.2 отчети изграждат графика за .
9. По подобен начин направете експерименти с и променлива скорост. Въведете експерименталните данни и резултатите от изчисленията в табл. 8.3 доклади.
10. Създайте графика на зависимост за .
Примерен формат на отчет