Kaj je učinkovitost menjalnika. Izračun in izbira (ruska metodologija) - polžni menjalnik
Veselova E. V., Narykova N. I.
Študija reduktorjev instrumentov
Navodila za laboratorijsko delo št. 4, 5, 6 na tečaju "Osnove oblikovanja instrumentov"
Original: 1999
Digitalizacija: 2005
Digitalno postavitev na podlagi izvirnika sestavil: Alexander A. Efremov, gr. IU1-51
Namen dela
Seznanitev z zasnovami naprav za ugotavljanje učinkovitosti menjalnikov.
Eksperimentalna in analitična določitev učinkovitosti določenega tipa menjalnika v odvisnosti od obremenitve odgonske gredi.
V različnih vrstah naprav so naprave, imenovane pogoni, našle široko uporabo. Sestavljeni so iz vira energije (motorja), menjalnika in krmilne opreme.
Menjalnik je mehanizem, sestavljen iz sistema zobnikov, polžastih ali planetnih zobnikov, ki zmanjšajo hitrost vrtenja gnanega člena v primerjavi s hitrostjo vrtenja pogonskega člena.
Podobna naprava, ki služi povečanju hitrosti vrtenja gnanega člena v primerjavi s hitrostjo vrtenja vodilnega člena, se imenuje multiplikator.
V teh laboratorijih se preučujejo naslednje vrste menjalnikov: vijačni večstopenjski menjalnik, planetni menjalnik in enostopenjski polžasti menjalnik.
Koncept učinkovitosti
Pri enakomernem gibanju mehanizma se moč pogonskih sil v celoti porabi za premagovanje koristnih in škodljivih uporov:
Tukaj p g- moč pogonskih sil; p c- moč, porabljena za premagovanje tornega upora; p n je moč, porabljena za premagovanje uporabnih uporov.
Učinkovitost je razmerje med močjo sil koristnega upora in močjo pogonskih sil:
(2)
Indeks 1-2 označuje, da se gibanje prenaša s povezave 1, na katero deluje pogonska sila, na povezavo 2, na katero deluje sila uporabnega upora.
Vrednost 
se imenuje razmerje prenosnih izgub. Očitno:
(3)
Pri malo obremenjenih zobnikih (značilni so v instrumentaciji) je izkoristek bistveno odvisen od lastnih tornih izgub in od stopnje obremenitve mehanizma z močjo. V tem primeru ima formula (3) obliko:
(4)
kje c- koeficient, ki upošteva vpliv lastnih izgub na trenje in obremenitev F,
Komponente a in b odvisno od vrste prenosa.
pri 
koeficient 
odraža vpliv lastnih izgub na trenje v malo obremenjenih zobnikih. S povečevanjem F koeficient c(F) se zmanjša in se približa vrednosti 
z veliko količino F.
Pri zaporedni povezavi m mehanizmi z učinkovitostjo 
Učinkovitost celotne povezave mehanizmov:
(5)
kje p g- napajanje prvega mehanizma; p n- moč odvzeta iz zadnjega mehanizma.
Menjalnik lahko obravnavamo kot napravo s serijsko povezavo zobnikov in nosilcev. Nato je učinkovitost določena z izrazom:
(6)
kje 
- učinkovitost jaz-
oh pari zobnikov; 
- učinkovitost enega para nosilcev; 
- število parov nosilcev.
Učinkovitost podpore
Učinkovitost podpore je določena s formulo
(7)
saj je razmerje moči na izhodu in vhodu nosilca enako razmerju ustreznih momentov zaradi konstantnosti hitrosti vrtenja. Tukaj M- navor na gredi; M tr- moment trenja v nosilcu.
Torni moment v kotalnem ležaju se lahko določi po formuli:
(8)
kje M 1 - moment trenja, odvisno od obremenitve nosilca; M 0 - torni moment, odvisno od zasnove ležaja, hitrosti in viskoznosti maziva.
V instrumentnih menjalnikih je komponenta M 1 veliko manj komponent M 0 . Tako lahko domnevamo, da je moment trenja nosilcev praktično neodvisen od obremenitve. Posledično učinkovitost podpore ni odvisna od obremenitve. Pri izračunu učinkovitosti menjalnika lahko vzamete učinkovitost enega para ležajev, ki je enak 0,99.
Prisotnost kinematične pogonske sheme bo poenostavila izbiro vrste menjalnika. Strukturno so menjalniki razdeljeni na naslednje vrste:
Prestavno razmerje [I]
Prestavno razmerje menjalnika se izračuna po formuli:
I = N1/N2
kje
N1 - hitrost vrtenja gredi (število vrtljajev na minuto) na vhodu;
N2 - hitrost vrtenja gredi (število vrtljajev) na izhodu.
Vrednost, dobljena med izračuni, se zaokroži na vrednost, ki je navedena v tehničnih značilnostih posameznega tipa menjalnika.
Tabela 2. Razpon prestavnih razmerij za različne tipe menjalnikov
POMEMBNO!
Hitrost vrtenja gredi motorja in s tem vhodne gredi menjalnika ne sme presegati 1500 vrt / min. Pravilo velja za vse vrste menjalnikov, razen za cilindrične koaksialne s hitrostjo vrtenja do 3000 vrt / min. Proizvajalci navedejo ta tehnični parameter v povzetku značilnosti elektromotorjev.
Navor reduktorja
Navor na izhodni gredi je navor na izhodni gredi. Upošteva se nazivna moč, varnostni faktor [S], predvideno trajanje delovanja (10 tisoč ur), učinkovitost menjalnika.
Nazivni navor– največji navor za varen prenos. Njegova vrednost se izračuna ob upoštevanju varnostnega faktorja - 1 in trajanja delovanja - 10 tisoč ur.
Največji navor (M2max]- največji navor, ki ga lahko prenese menjalnik pri stalnih ali spremenljivih obremenitvah, delovanje s pogostimi zagoni/ustavitvami. To vrednost je mogoče interpretirati kot trenutno največjo obremenitev v načinu delovanja opreme.
Potreben navor– navor, ki ustreza kriterijem kupca. Njegova vrednost je manjša ali enaka nazivnemu navoru.
Ocenjeni navor- vrednost, potrebna za izbiro menjalnika. Izračunana vrednost se izračuna po naslednji formuli:
Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2
kje
Mr2 je zahtevani navor;
Sf - faktor storitve (faktor delovanja);
Mn2 je nazivni navor.
Storitveni faktor (Service Factor)
Storitveni faktor (Sf) se izračuna eksperimentalno. Upošteva se vrsta obremenitve, dnevno trajanje delovanja, število zagonov / zaustavitev na uro delovanja motornega gonila. Storitveni faktor lahko določite s podatki v tabeli 3.
Tabela 3. Parametri za izračun storitvenega faktorja
| Vrsta obremenitve | Število zagonov/postankov, ura | Povprečno trajanje delovanja, dni | |||
|---|---|---|---|---|---|
| <2 | 2-8 | 9-16h | 17-24 | ||
| Mehak zagon, statično delovanje, zmeren masni pospešek | <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 | |
| Zmerna zagonska obremenitev, spremenljiva obremenitev, srednji masni pospešek | <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 | |
| Težko delovanje, spremenljivo delovanje, velik masni pospešek | <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 | |
Pogonska moč
Pravilno izračunana pogonska moč pomaga premagati mehanski torni upor, ki nastane med premočrtnimi in rotacijskimi gibi.
Osnovna formula za izračun moči [P] je izračun razmerja med silo in hitrostjo.
Pri rotacijskih gibih se moč izračuna kot razmerje med navorom in številom vrtljajev na minuto:
P = (MxN)/9550
kje
M je navor;
N je število vrtljajev / min.
Izhodna moč se izračuna po formuli:
P2 = PxSf
kje
P je moč;
Sf - faktor storitve (faktor delovanja).
POMEMBNO!
Vrednost vhodne moči mora biti vedno višja od vrednosti izhodne moči, kar je utemeljeno z izgubami pri vklopu:
P1 > P2
Izračuni z uporabo približne vrednosti vhodne moči niso mogoči, saj se učinkovitost lahko zelo razlikuje.
Faktor učinkovitosti (COP)
Razmislite o izračunu učinkovitosti na primeru polžastega orodja. Enako bo razmerju mehanske izhodne moči in vhodne moči:
ñ [%] = (P2/P1) x 100
kje
P2 - izhodna moč;
P1 - vhodna moč.
POMEMBNO!
V polžastih zobnikih P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.
Višje kot je prestavno razmerje, manjša je učinkovitost.
Na učinkovitost vplivata trajanje delovanja in kakovost maziv, ki se uporabljajo za preventivno vzdrževanje motornega gonila.
Tabela 4. Učinkovitost enostopenjskega polžastega menjalnika
| Prestavno razmerje | Učinkovitost pri 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 |
Tabela 5. Učinkovitost reduktorja valov
Tabela 6. Učinkovitost zobniških reduktorjev
Eksplozijsko varne izvedbe motornih gonil
Motorna gonila te skupine so razvrščena glede na vrsto protieksplozijske zasnove:
- "E" - enote z visoko stopnjo zaščite. Uporabljajo se lahko v katerem koli načinu delovanja, vključno z izrednimi razmerami. Ojačana zaščita preprečuje možnost vžiga industrijskih mešanic in plinov.
- "D" - ognjevarno ohišje. Ohišje enot je zaščiteno pred deformacijami v primeru eksplozije samega motor-reduktorja. To je doseženo zaradi njegovih konstrukcijskih značilnosti in povečane tesnosti. Oprema z razredom protieksplozijske zaščite "D" se lahko uporablja pri ekstremno visokih temperaturah in s katero koli skupino eksplozivnih mešanic.
- "I" - samovarno vezje. Ta vrsta zaščite zagotavlja vzdrževanje protieksplozijsko varnega toka v električnem omrežju ob upoštevanju posebnih pogojev industrijske uporabe.
Indikatorji zanesljivosti
Kazalniki zanesljivosti motornih gonil so podani v tabeli 7. Vse vrednosti so podane za dolgotrajno delovanje pri konstantni nazivni obremenitvi. Motor-reduktor mora zagotoviti 90% vira, navedenega v tabeli, tudi v načinu kratkotrajnih preobremenitev. Pojavijo se pri zagonu opreme in najmanj dvakratni prekoračitvi nazivnega navora.
Tabela 7. Viri gredi, ležajev in menjalnikov
Za izračun in nakup motornih reduktorjev različnih vrst se obrnite na naše strokovnjake. se lahko seznanite s katalogom polžastih, cilindričnih, planetnih in valovnih motorjev, ki jih ponuja Techprivod.
Romanov Sergej Anatolievič,
predstojnik oddelka za mehaniko
Podjetje Techprivod.
Drugi uporabni viri:
Laboratorijsko delo številka 5.
Študija učinkovitosti menjalnika.
Cilji in cilji dela : preučevanje metode eksperimentalnega določanja faktorja učinkovitosti (COP) menjalnika, pridobivanje odvisnosti izkoristka menjalnika od vrednosti upornega momenta, ki deluje na izhodno gred menjalnika, ocena parametrov matematičnega modela, ki opisuje odvisnost izkoristka menjalnika od upornega momenta in določitev vrednosti upornega momenta, ki ustreza največji vrednosti izkoristka .
5.1 Splošne informacije o učinkovitosti mehanizmov.
Energija, dovedena mehanizmu v obliki dela A d pogonskih sil in momentov na cikel ustaljenega stanja, se porabi za koristno delo A ps, tj. delo sil in trenutkov uporabnega upora, kot tudi delovanje dela A t, povezano s premagovanjem sil trenja v kinematičnih parih in silami okoljskega upora: A d \u003d A ps + A t Vrednosti A ps in A t se nadomestijo v to in naslednje enačbe glede na absolutno vrednost. Mehanska učinkovitost je razmerje:
Tako izkoristek pokaže, kolikšen delež mehanske energije, dovedene stroju, se koristno porabi za opravljanje dela, za katerega je bil stroj ustvarjen, tj. je pomembna značilnost mehanizma strojev. Ker so izgube zaradi trenja neizogibne, je vedno<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)
Reduktor- to je zobniški mehanizem, zasnovan za zmanjšanje kotne hitrosti izhodne gredi glede na vhod. Razmerje med kotno hitrostjo na vhodu in kotno hitrostjo na izhodu se imenuje prestavno razmerje menjalnika:
Za menjalnik ima enačba (5.2) obliko:
(5.4)
Tukaj M OD njim D- povprečne vrednosti momentov na izhodni in vhodni gredi menjalnika. Eksperimentalna določitev učinkovitosti temelji na merjenju vrednosti M OD in M d in izračun po formuli (5.4).
5.2 Dejavniki. Določanje polja variacije faktorjev.
Dejavniki poimenuje parametre sistema, ki vplivajo na merjeno vrednost in se med poskusom lahko namensko spreminjajo. Pri preučevanju učinkovitosti menjalnika sta dejavnika moment upora M C na izhodni gredi in frekvenca vrtenja vhodne gredi menjalnika n 2.Na prvi stopnji eksperimenta je treba določiti mejne vrednosti dejavnikov, ki jih je mogoče realizirati in izmeriti na dani napravi, ter zgraditi polje za variacijo dejavnikov. Približno lahko to polje sestavimo iz štirih točk. Da bi to naredili, pri minimalnem trenutku upora (zavora napeljave je izklopljena) regulator hitrosti nastavi najmanjšo in največjo vrednost. Dnevnik beleži odčitke tahometra in ter ustrezne odčitke indikatorja zavore in . V tem primeru, če vrednost presega zgornjo mejo lestvice tahometra, se šteje, da je enaka najvišji vrednosti te lestvice.
Nato vključite zavoro in z regulatorjem navora nastavite največji uporni moment M Cmax. Regulator hitrosti najprej nastavi najvišjo vrednost frekvence za dano obremenitev in nato minimalno stabilno vrednost (približno 200 vrt / min). Vrednosti frekvence so zabeležene v dnevniku in ustrezne indikacije zavornega indikatorja in.Upodobitev štirih točk, pridobljenih na koordinatni ravnini, in njihovo povezovanje z ravnimi črtami, zgradite polje variacije faktorjev (slika 5.1). Znotraj tega polja (z nekaj odstopanji od meja) izberite področje študija - meje dejavnikov v poskusu. V enofaktorskem poskusu se spremeni le eden od faktorjev, vsi drugi se ohranijo na dani konstantni ravni. V tem primeru je študijsko območje segment črte (glej sliko 5.1, črta n d= konst).
5.3. Izbira modela in načrtovanje eksperimenta.
Polinomi se najpogosteje uporabljajo kot matematični model proučevanega procesa. V tem primeru za odvisnost 
za n d=konst
sprejeti polinom oblike
Naloga eksperimenta je pridobiti empirične podatke za izračun ocen koeficientov tega modela. Ker je pri M С = 0 učinkovitost sistema enaka nič, lahko polinom poenostavimo tako, da izločimo člen b 0
, kar je enako nič. Rezultati poskusa so obdelani na računalniku s programom "KPD", ki vam omogoča določitev koeficientov modela b k in tiskanje grafov odvisnosti: eksperimentalno 
z navedbo intervalov zaupanja in zgrajeno po modelu, kot tudi vrednost momenta upora M C0 ustreza največjemu
5.4. Opis eksperimentalne postavitve.
Študija učinkovitosti menjalnika se izvaja na napravi tipa DP-4. Namestitev (slika 5.2) vsebuje predmet študije - menjalnik 2 (planetarni, polžni, linijski, val), vir mehanske energije - elektromotor 1, porabnik energije - praškasta elektromagnetna zavora 3, dva regulatorji: potenciometer 5 regulatorja števila vrtljajev motorja in potenciometer 4 regulatorja zavornega momenta ter naprava za merjenje frekvence - vrtenja motorja (tahometer 6) in momentov na gredi motorja in zavore.
Naprave za merjenje motornih in zavornih momentov so po zasnovi podobne (slika 5.3). Sestavljeni so iz nosilca z kotalnimi ležaji, ki omogoča vrtenje statorja 1 in rotorja 2 glede na podlago, merilnega vzvoda z ramo l in, ki temelji na listnati vzmeti 4 in indikatorju kazalca 3. Upogib vzmeti se meri z indikatorjem, vrednost upogiba je sorazmerna z navorom na statorju. Vrednost navora na rotorju je približno ocenjena iz navora na statorju, pri čemer zanemarimo momente trenja in ventilacijske izgube. Za kalibracijo kazalnikov je enota opremljena z odstranljivimi vzvodi 6, na katerih so razdelki uporabljeni s korakom l, in utežmi 5. Na kalibracijskih ročicah motorja ld = 0,03 m, zavore l d\u003d 0,04 m Mase blaga so: m 5d= 0,1 kg oziroma m 5t = 1 kg. Praškasta zavora je naprava, sestavljena iz rotorja in statorja, v obročasto režo med njima pa je nameščen feromagnetni prah. S spreminjanjem napetosti na statorskih navitjih zavore s potenciometrom 5 je mogoče zmanjšati ali povečati silo strižnega upora med praškastimi delci in uporni moment na zavorni gredi.
5.5. Kalibracija indikatorjev merilnikov navora.
Praznovanje- eksperimentalno ugotavljanje razmerja (analitičnega ali grafičnega) med odčitki merilne naprave (indikatorja) in izmerjene vrednosti (navora). Pri kalibraciji se merilna naprava obremeni z navori M t i , ki so znani po vrednosti z uporabo vzvoda in bremena, in zabeležijo se odčitki indikatorja.
Za odpravo vpliva začetnega trenutka M t o = G 5
l o, premaknite iz koordinatnega sistema f" 0" M" v sistem f 0 M (sl. 5.4), tj. nastavite merilno lestvico na nič po postavitvi tovora G 5
pri ničelni vrednosti skale na ročici.
Pri kalibraciji poiščite povprečne vrednosti odčitkov indikatorja zavor pri vseh stopnjah obremenitve M t c i. Kalibracijska odvisnost za navor motorja ima obliko 
. Območje študija in ravni faktorja med kalibracijo so določeni z dolžino in razmikom ročic 6 ter težo bremen 5.
Da bi dobili kalibracijsko odvisnost 
izvesti N izvirnih poskusov (na različnih ravneh M t jaz) Z m ponovitve na vsaki ravni, kjer je N >=k + 1; m >= 2; k - število koeficientov modela (predpostavimo, da je N = 5, m >= 2; k - število koeficientov modela (sprejmemo N = 5, m = 3). Koeficienti umerjanja b k izračunan iz niza rezultatov kalibracije na računalniku s programom "KPD".
Ta članek vsebuje podrobne informacije o izbiri in izračunu motornega gonila. Upamo, da vam bodo posredovane informacije koristile.
Pri izbiri določenega modela motornega gonila se upoštevajo naslednje tehnične lastnosti:
- vrsta menjalnika;
- moč;
- izhodna hitrost;
- prestavno razmerje menjalnika;
- zasnova vhodne in izstopne gredi;
- vrsta namestitve;
- dodatne funkcije.
Vrsta reduktorja
Prisotnost kinematične pogonske sheme bo poenostavila izbiro vrste menjalnika. Strukturno so menjalniki razdeljeni na naslednje vrste:
Polžasto gonilo enostopenjsko s križno razporeditvijo vhodne/izhodne gredi (kot 90 stopinj).
Črv dvostopenjski s pravokotno ali vzporedno razporeditvijo osi vhodne / izhodne gredi. V skladu s tem se lahko osi nahajajo v različnih vodoravnih in navpičnih ravninah.
Cilindrična vodoravna z vzporednimi vhodnimi/izhodnimi gredmi. Osi sta v isti vodoravni ravnini.
Cilindrični koaksialni pod katerim koli kotom. Osi gredi se nahajajo v isti ravnini.
AT konično-valjaste V menjalniku se osi vhodnih/izhodnih gredi sekajo pod kotom 90 stopinj.
POMEMBNO!
Lokacija odgonske gredi v prostoru je odločilnega pomena za številne industrijske aplikacije.
- Zasnova polžastih menjalnikov omogoča njihovo uporabo v katerem koli položaju izhodne gredi.
- Uporaba cilindričnih in stožčastih modelov je pogosteje možna v vodoravni ravnini. Z enakimi lastnostmi teže in velikosti kot polžasti menjalniki je delovanje cilindričnih enot bolj ekonomsko izvedljivo zaradi povečanja prenesene obremenitve za 1,5-2 krat in visoke učinkovitosti.
Tabela 1. Razvrstitev menjalnikov po številu stopenj in vrsti prenosa
| Vrsta reduktorja | Število korakov | Vrsta menjalnika | Razporeditev osi |
|---|---|---|---|
| Cilindrična | 1 | Eno ali več cilindričnih | Vzporedno |
| 2 | Vzporedno/koaksialno | ||
| 3 | |||
| 4 | Vzporedno | ||
| Stožčasta | 1 | stožčasti | sekajoče se |
| Konično-valjaste | 2 | stožčasti Cilindrična (ena ali več) | Prekrižano/Prekrižano |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Črv | 1 | Črv (en ali dva) | Križanje |
| 1 | Vzporedno | ||
| Cilindrično-črv ali črv-cilindričen | 2 | Cilindrična (ena ali dve) Črv (en) | Križanje |
| 3 | |||
| Planetarni | 1 | Dve centralni prestavi in sateliti (za vsako stopnico) | Koaksialni |
| 2 | |||
| 3 | |||
| Cilindrično-planetarni | 2 | Cilindrična (ena ali več) | Vzporedno/koaksialno |
| 3 | |||
| 4 | |||
| stožčasti planet | 2 | Stožčasta (ena) Planetarna (ena ali več) | sekajoče se |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Črv planetarni | 2 | Črv (en) Planetarni (eden ali več) | Križanje |
| 3 | |||
| 4 | |||
| Valovanje | 1 | Val (ena) | Koaksialni |
Prestavno razmerje [I]
Prestavno razmerje menjalnika se izračuna po formuli:
I = N1/N2
kje
N1 - hitrost vrtenja gredi (število vrtljajev na minuto) na vhodu;
N2 - hitrost vrtenja gredi (število vrtljajev) na izhodu.
Vrednost, dobljena med izračuni, se zaokroži na vrednost, ki je navedena v tehničnih značilnostih posameznega tipa menjalnika.
Tabela 2. Razpon prestavnih razmerij za različne tipe menjalnikov
POMEMBNO!
Hitrost vrtenja gredi motorja in s tem vhodne gredi menjalnika ne sme presegati 1500 vrt / min. Pravilo velja za vse vrste menjalnikov, razen za cilindrične koaksialne s hitrostjo vrtenja do 3000 vrt / min. Proizvajalci navedejo ta tehnični parameter v povzetku značilnosti elektromotorjev.
Navor reduktorja
Navor na izhodni gredi je navor na izhodni gredi. Upošteva se nazivna moč, varnostni faktor [S], predvideno trajanje delovanja (10 tisoč ur), učinkovitost menjalnika.
Nazivni navor– največji navor za varen prenos. Njegova vrednost se izračuna ob upoštevanju varnostnega faktorja - 1 in trajanja delovanja - 10 tisoč ur.
Največji navor- največji navor, ki ga lahko prenese menjalnik pri stalnih ali spremenljivih obremenitvah, delovanje s pogostimi zagoni/ustavitvami. To vrednost je mogoče interpretirati kot trenutno največjo obremenitev v načinu delovanja opreme.
Potreben navor– navor, ki ustreza kriterijem kupca. Njegova vrednost je manjša ali enaka nazivnemu navoru.
Ocenjeni navor- vrednost, potrebna za izbiro menjalnika. Izračunana vrednost se izračuna po naslednji formuli:
Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2
kje
Mr2 je zahtevani navor;
Sf - faktor storitve (faktor delovanja);
Mn2 je nazivni navor.
Storitveni faktor (Service Factor)
Storitveni faktor (Sf) se izračuna eksperimentalno. Upošteva se vrsta obremenitve, dnevno trajanje delovanja, število zagonov / zaustavitev na uro delovanja motornega gonila. Storitveni faktor lahko določite s podatki v tabeli 3.
Tabela 3. Parametri za izračun storitvenega faktorja
| Vrsta obremenitve | Število zagonov/postankov, ura | Povprečno trajanje delovanja, dni | |||
|---|---|---|---|---|---|
| <2 | 2-8 | 9-16h | 17-24 | ||
| Mehak zagon, statično delovanje, zmeren masni pospešek | <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 | |
| Zmerna zagonska obremenitev, spremenljiva obremenitev, srednji masni pospešek | <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 | |
| Težko delovanje, spremenljivo delovanje, velik masni pospešek | <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 | |
Pogonska moč
Pravilno izračunana pogonska moč pomaga premagati mehanski torni upor, ki nastane med premočrtnimi in rotacijskimi gibi.
Osnovna formula za izračun moči [P] je izračun razmerja med silo in hitrostjo.
Pri rotacijskih gibih se moč izračuna kot razmerje med navorom in številom vrtljajev na minuto:
P = (MxN)/9550
kje
M je navor;
N je število vrtljajev / min.
Izhodna moč se izračuna po formuli:
P2 = PxSf
kje
P je moč;
Sf - faktor storitve (faktor delovanja).
POMEMBNO!
Vrednost vhodne moči mora biti vedno višja od vrednosti izhodne moči, kar je utemeljeno z izgubami pri vklopu:
P1 > P2
Izračuni z uporabo približne vrednosti vhodne moči niso mogoči, saj se učinkovitost lahko zelo razlikuje.
Faktor učinkovitosti (COP)
Razmislite o izračunu učinkovitosti na primeru polžastega orodja. Enako bo razmerju mehanske izhodne moči in vhodne moči:
ñ [%] = (P2/P1) x 100
kje
P2 - izhodna moč;
P1 - vhodna moč.
POMEMBNO!
V polžastih zobnikih P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.
Višje kot je prestavno razmerje, manjša je učinkovitost.
Na učinkovitost vplivata trajanje delovanja in kakovost maziv, ki se uporabljajo za preventivno vzdrževanje motornega gonila.
Tabela 4. Učinkovitost enostopenjskega polžastega menjalnika
| Prestavno razmerje | Učinkovitost pri 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 |
Tabela 5. Učinkovitost reduktorja valov
Tabela 6. Učinkovitost zobniških reduktorjev
Eksplozijsko varne izvedbe motornih gonil
Motorna gonila te skupine so razvrščena glede na vrsto protieksplozijske zasnove:
- "E" - enote z visoko stopnjo zaščite. Uporabljajo se lahko v katerem koli načinu delovanja, vključno z izrednimi razmerami. Ojačana zaščita preprečuje možnost vžiga industrijskih mešanic in plinov.
- "D" - ognjevarno ohišje. Ohišje enot je zaščiteno pred deformacijami v primeru eksplozije samega motor-reduktorja. To je doseženo zaradi njegovih konstrukcijskih značilnosti in povečane tesnosti. Oprema z razredom protieksplozijske zaščite "D" se lahko uporablja pri ekstremno visokih temperaturah in s katero koli skupino eksplozivnih mešanic.
- "I" - samovarno vezje. Ta vrsta zaščite zagotavlja vzdrževanje protieksplozijsko varnega toka v električnem omrežju ob upoštevanju posebnih pogojev industrijske uporabe.
Indikatorji zanesljivosti
Kazalniki zanesljivosti motornih gonil so podani v tabeli 7. Vse vrednosti so podane za dolgotrajno delovanje pri konstantni nazivni obremenitvi. Motor-reduktor mora zagotoviti 90% vira, navedenega v tabeli, tudi v načinu kratkotrajnih preobremenitev. Pojavijo se pri zagonu opreme in najmanj dvakratni prekoračitvi nazivnega navora.
Tabela 7. Viri gredi, ležajev in menjalnikov
Za izračun in nakup motornih reduktorjev različnih vrst se obrnite na naše strokovnjake. se lahko seznanite s katalogom polžastih, cilindričnih, planetnih in valovnih motorjev, ki jih ponuja Techprivod.
Romanov Sergej Anatolievič,
predstojnik oddelka za mehaniko
Podjetje Techprivod.
Drugi uporabni viri:
Namen dela: 1. Določitev geometrijskih parametrov zobnikov in izračun prestavnih razmerij.
3. izdelava grafov odvisnosti pri in pri .
Delo je zaključil: F.I.O.
skupina
Delo sprejeto:
Rezultati meritev in izračun parametrov koles in menjalnika
Število zob
Premer konice zoba d a, mm
Modul m po formuli (7.3), mm
sredinska razdalja av po formuli (7.4), mm
Prestavno razmerje u po formuli (7.2)
Skupno prestavno razmerje po formuli (7.1)
Kinematični diagram menjalnika
Tabela 7.1
Graf odvisnosti za
η
T 2 , N∙mm
Tabela 7.2
Eksperimentalni podatki in rezultati izračuna
Graf odvisnosti za
η
n, min -1
testna vprašanja
1. Kakšne so izgube v zobniškem sistemu in kateri so najučinkovitejši ukrepi za zmanjšanje izgub pri prenosu?
2. Bistvo relativnih, konstantnih in obremenitvenih izgub.
3. Kako se spreminja učinkovitost prenosa glede na preneseno moč?
4. Zakaj se učinkovitost poveča s povečanjem stopnje natančnosti zobnikov in zobnikov?
Laboratorija #8
DOLOČANJE UČINKOVITOSTI POLŽA
Cilj
1. Določitev geometrijskih parametrov polža in polžastega kolesa.
2. Slika kinematičnega diagrama menjalnika.
3. Risanje odvisnosti pri in pri .
Osnovna varnostna pravila
1. Vklopite namestitev z dovoljenjem učitelja.
2. Naprava mora biti priključena na usmernik, ta pa mora biti priključen na električno omrežje.
3. Po končanem delu izključite enoto iz omrežja.
Opis namestitve
Na ulito podlago 7 (Sl. 8.1) je nameščen raziskovani reduktor 4 , električni motor 2 s tahometrom 1 , ki prikazuje hitrost vrtenja in bremensko napravo 5 (magnetna prašna zavora). Na nosilcih so nameščene merilne naprave, sestavljene iz ravnih vzmeti in indikatorjev. 3 in 6 , katerega palice se naslanjajo na vzmeti.
Preklopno stikalo se nahaja na nadzorni plošči 11 , vklop in izklop elektromotorja; pero 10 potenciometer, ki omogoča brezstopenjsko nastavitev hitrosti elektromotorja; preklopno stikalo 9 , vključno z nakladalno napravo in ročajem 8 potenciometer za nastavitev zavornega momenta T 2.
Stator elektromotorja je nameščen na dveh krogličnih ležajih, nameščenih v nosilcu in se lahko prosto vrti okoli osi, ki sovpada z osjo rotorja. Reaktivni navor, ki je nastal med delovanjem elektromotorja, se popolnoma prenese na stator in deluje v smeri, nasprotni vrtenju armature. Tak elektromotor imenujemo balanser.
riž. 8.1. Namestitev DP - 4K:
1
- tahometer; 2
- električni motor; 3
, 6
– kazalniki; 4
– polžasto orodje;
5
– praškasta zavora; 7
- osnova; 8
– gumb za nadzor obremenitve;
9
– preklopno stikalo za vklop bremenske naprave; 10
– ročaj za regulacijo hitrosti vrtenja elektromotorja; 11
- preklopno stikalo za vklop elektromotorja
Za merjenje velikosti momenta, ki ga razvije motor, je na stator pritrjen vzvod, ki pritiska na ravno vzmet merilne naprave. Deformacija vzmeti se prenese na indikatorsko palico. Po odstopanju indikatorske puščice lahko ocenimo velikost te deformacije. Če je vzmet kalibrirana, tj. vzpostavitev trenutne odvisnosti T 1 , vrtenje statorja in število delitev indikatorja, nato pa je pri izvajanju poskusa mogoče presoditi velikost trenutka glede na navedbe indikatorja T 1, ki ga je razvil električni motor.
Kot rezultat kalibracije merilne naprave elektromotorja se nastavi vrednost kalibracijskega koeficienta
Na podoben način se določi kalibracijski koeficient zavorne naprave:
Splošne informacije
Kinematična študija.
Polžasto prestavno razmerje
kje z 2 - število zob polžastega kolesa;
z 1 - število obiskov (obratov) črva.
Polž menjalnika enote DP-4K ima modul m= 1,5 mm, kar ustreza GOST 2144–93.
Premer koraka polža d 1 in faktor premera črva q se določijo z reševanjem enačb
; (8.2)
V skladu z GOST 19036–94 (originalni polž in originalni proizvajalec polža) je sprejet koeficient višine glave tuljave.
Ocenjeni korak polža
Hod tuljave
Razdelitveni kot višine
Drsna hitrost, m/s:
, (8.7)
kje n 1 – število vrtljajev elektromotorja, min –1.
Določitev učinkovitosti menjalnika
Izgube moči polžastega gonila so sestavljene iz izgub zaradi trenja v zobniku, trenja v ležajih in hidravličnih izgub zaradi mešanja in brizganja olja. Glavni del izgub predstavljajo izgube pri zobništvu, odvisno od natančnosti izdelave in montaže, togosti celotnega sistema (predvsem togosti polžaste gredi), načina mazanja, materialov polža in kolesnih zob, hrapavost kontaktnih površin, drsna hitrost, geometrija polža in drugi dejavniki.
Splošna učinkovitost polžastega orodja
kjer je η p – Učinkovitost ob upoštevanju izgub v enem paru ležajev za kotalne ležaje η n = 0,99…0,995;
n– število parov ležajev;
η p \u003d 0,99 - učinkovitost ob upoštevanju hidravličnih izgub;
η 3 – Učinkovitost ob upoštevanju izgub v zobništvu in določena z enačbo
kjer je φ kot trenja, odvisen od materiala polža in zob kolesa, hrapavosti delovnih površin, kakovosti maziva in hitrosti drsenja.
Eksperimentalno ugotavljanje učinkovitosti menjalnika temelji na hkratnem in neodvisnem merjenju navorov T 1 na vhodu in T 2 na izhodnih gredeh menjalnika. Učinkovitost menjalnika je mogoče določiti z enačbo
kje T 1 - navor na gredi motorja;
T 2 - navor na izhodni gredi menjalnika.
Izkušene vrednosti navorov so določene z odvisnostmi
kje μ 1 in μ 2 – kalibracijski koeficienti;
k 1 in k 2 - odčitki indikatorjev merilnih naprav motorja oziroma zavore.
Delovni nalog
2. Glede na tabelo. 8.1 poročila zgradite kinematični diagram polžastega orodja, za katerega uporabite simbole, prikazane na sl. 8.2 (GOST 2.770–68).
riž. 8.2. Simbol za polžasto orodje
z valjastim polžem
3. Vklopite motor in obrnite gumb 10 potenciometer (glej sliko 8.1) nastavite hitrost gredi motorja n 1 = 1200 min -1.
4. Puščice indikatorja nastavite na položaj nič.
5. Vrtenje ročaja 8 potenciometer za obremenitev menjalnika z različnimi navori T 2 .
Odčitavanje indikatorja merilne naprave elektromotorja mora biti izvedeno pri izbrani frekvenci vrtenja elektromotorja.
6. Zapiši v tabelo. 8.2 Poročilo o odčitkih indikatorjev.
7. S pomočjo enačb (8.8) in (8.9) izračunajte vrednosti T 1 in T 2. Rezultate izračunov zapišite v isto tabelo.
8. Glede na tabelo. 8.2 poročila sestavijo graf za .
9. Na podoben način izvedite poskuse z in spremenljivo hitrostjo. Eksperimentalne podatke in rezultate izračunov vnesite v tabelo. 8.3 poročila.
10. Zgradite graf odvisnosti za .
Vzorec oblike poročila