Bestemmelse av effektiviteten til en girkasse med cylindriske tannhjul. Bestemmelse av effektiviteten til en flertrinns girkasse Designversjoner etter installasjonsmetode

Laboratoriearbeid № 5.

Studere Girkasseeffektivitet.

Mål og mål for arbeidet : studie av metoden for eksperimentell bestemmelse av koeffisienten nyttig handling(effektivitet) til girkassen, oppnå avhengigheten av girkasseeffektiviteten av verdien av motstandsmomentet som påføres girkassens utgående aksel, estimere parametrene til den matematiske modellen som beskriver avhengigheten av effektiviteten til girkassen på motstandsmoment og bestemme verdien av motstandsmomentet tilsvarende maksimalverdien av virkningsgraden.

5.1 Generell informasjon om effektiviteten til mekanismer.

Energien som tilføres mekanismen i form av arbeid A d av drivkrefter og momenter per syklus av en stabil tilstand brukes på å utføre nyttig arbeid A ps, dvs. arbeid av krefter og momenter av nyttig motstand, samt å utføre arbeid A t assosiert med å overvinne friksjonskrefter i kinematiske par og miljømotstandskrefter: A d = A ps + A t. Verdiene til A ps og A t er erstattet i denne og påfølgende ligninger i henhold til absolutt verdi. Den mekaniske effektiviteten er forholdet:

Effektiviteten viser således hvor stor andel av den mekaniske energien som tilføres maskinen som med fordel brukes på å utføre arbeidet som maskinen ble laget for, dvs. er en viktig egenskap ved maskinmekanismen. Siden friksjonstap er uunngåelig, er det alltid det<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)

Girkasse er en girmekanisme designet for å redusere vinkelhastigheten til utgangsakselen i forhold til inngangen. Forholdet mellom vinkelhastigheten ved inngangen og vinkelhastigheten ved utgangen kalles girforholdet:

For girkassen har ligning (5.2) formen:

(5.4)

Her M MED dem D- gjennomsnittsverdier av momentene på utgangs- og inngangsakslene til girkassen. Den eksperimentelle bestemmelsen av effektivitet er basert på måling av verdiene til M MED Og M d og beregning ved hjelp av formel (5.4).

5.2. Faktorer. Bestemmelse av feltet for faktorvariasjon.

I den første fasen av eksperimentet er det nødvendig å bestemme grenseverdiene for faktorer som kan implementeres og måles i en gitt installasjon, og å konstruere et felt med faktorvariasjon. Dette feltet kan tilnærmet konstrueres ved hjelp av fire punkter. For å gjøre dette, ved et minimumsmoment av motstand (bremsen på enheten er slått av), setter rotasjonshastighetsregulatoren sine minimums- og maksimumsverdier. Loggen registrerer avlesningene til turtelleren og , samt de tilsvarende avlesningene til bremseindikatoren og . I dette tilfellet, hvis verdien overstiger den øvre grensen for turtellerskalaen, blir den tatt lik den høyeste verdien av denne skalaen.

Slå deretter på bremsen og bruk momentregulatoren til å stille inn maksimalt motstandsmoment M Cmax. Rotasjonshastighetsregulatoren setter først den maksimale frekvensverdien for en gitt belastning, og deretter den minste stabile verdien (ca. 200 rpm). Frekvensverdiene registreres i loggen, og de tilsvarende avlesningene av bremseindikatoren og Ved å skildre de resulterende fire punktene på koordinatplanet og forbinde dem med rette linjer, konstrueres et felt med faktorvariasjon (fig. 5.1). Innenfor dette feltet (med noen avvik fra grensene) er et forskningsområde valgt - grensene for endring i faktorer i eksperimentet. I et enfaktoreksperiment endres kun én av faktorene, alle andre holdes på et gitt konstant nivå. I dette tilfellet er studieområdet et rett linjesegment (se fig. 5.1, rett linje n d=konst).

5.3. Modellvalg og eksperimentell planlegging.

Polynomer brukes oftest som en matematisk modell av prosessen som studeres. I dette tilfellet for avhengighet på n d=konst

vi aksepterer et polynom av formen

Målet med eksperimentet er å skaffe empiriske data for å beregne estimater av koeffisientene til denne modellen. Siden ved M C = 0 er effektiviteten til systemet null, kan polynomet forenkles ved å eliminere begrepet b 0 , som er lik null. Resultatene av eksperimentet behandles på en datamaskin ved å bruke "KPD" -programmet, som lar deg bestemme modellkoeffisientene b k og skrive ut avhengighetsgrafer: eksperimentell som indikerer konfidensintervaller og modellen som er konstruert, samt verdien av motstandsmomentet M C0, tilsvarende maksimum

5.4. Beskrivelse av forsøksoppsettet.

Girkasseeffektivitetsstudien utføres ved bruk av en installasjon av typen DP-4. Installasjonen (fig. 5.2) inneholder studieobjektet - girkasse 2 (planet, orm, in-line, bølge), en kilde til mekanisk energi - elektrisk motor 1, energiforbruker - pulver elektromagnetisk brems 3, to regulatorer: potensiometer 5 av motorturtallsregulatoren og potensiometer 4 av regulatorens bremsemoment, samt en enhet for måling av motorturtall (turteller 6) og dreiemoment på motor og bremseaksel.

Enheter for måling av motor- og bremsemomenter er like i utforming (fig. 5.3). De består av en støtte med rullelager, som lar stator 1 og rotor 2 rotere i forhold til basen, en målespak med arm l Og, hviler på en bladfjær 4 og en måleklokke 3. Nedbøyningen av fjæren måles ved hjelp av en indikator, avbøyningsverdien er proporsjonal med dreiemomentet på statoren. Verdien av dreiemomentet på rotoren er tilnærmet estimert fra dreiemomentet på statoren, og neglisjerer øyeblikkene med friksjon og ventilasjonstap. For kalibrering av indikatorer er installasjonen utstyrt med avtakbare spaker 6, på hvilke inndelinger påføres i trinn l, og vekter 5. På kalibreringsspakene til motoren lд = 0,03 m, bremser l d=0,04 m. Massene til lastene er: m 5d= henholdsvis 0,1 kg og m 5t = 1 kg. En pulverbrems er en enhet som består av en rotor og en stator, med ferromagnetisk pulver plassert i det ringformede gapet mellom dem. Ved å endre spenningen på bremsestatorviklingene med potensiometer 5 kan du redusere eller øke skjærmotstandskraften mellom pulverpartiklene og motstandsmomentet på bremseakselen.

5.5. Kalibrering av momentmålerindikatorer.

Kalibrering- eksperimentell bestemmelse av forholdet (analytisk eller grafisk) mellom avlesningene til måleanordningen (indikatoren) og den målte verdien (momentet). Ved kalibrering belastes måleanordningen med dreiemomenter Mt i av kjent verdi ved hjelp av en spak og en vekt, og indikatoravlesningene registreres.
For å utelukke påvirkningen fra det første øyeblikket M t o = G 5 l o, flytt fra koordinatsystemet f" 0" M" til systemet f 0 M (fig. 5.4), dvs. sett indikatorskalaen til null etter å ha plassert lasten G 5 ved nullskalaverdien på spaken.

Når du kalibrerer, finn gjennomsnittsverdiene for bremseindikatoravlesningene ved alle belastningsnivåer M t c i. Kalibreringsavhengigheten for motorens dreiemoment har formen . Studieområdet og faktornivåer under kalibrering bestemmes av lengden og stigningen til markeringene til spakene 6 og massene til lastene 5.

For å oppnå kalibreringsavhengighet utføre N originale eksperimenter (på forskjellige nivåer av M t Jeg) Med m repetisjoner på hvert nivå, hvor N >=k + 1; m >= 2; k - antall modellkoeffisienter (ta N = 5, m >= 2; k - antall modellkoeffisienter (ta N = 5, m = 3). Kalibb k beregnet fra en rekke kalibreringsresultater på en datamaskin ved bruk av "KPD"-programmet.

Veselova E.V., Narykova N.I.

Forskning av instrumentgirkasser

Retningslinjer for laboratoriearbeid nr. 4, 5, 6 for kurset «Grunnleggende for instrumentdesign»

Original: 1999

Digitalisert: 2005

Den digitale layouten basert på originalen ble satt sammen av: Alexander A. Efremov, gr. IU1-51

Formålet med arbeidet

Bli kjent med design av installasjoner for å bestemme effektiviteten til girkasser.

Eksperimentell og analytisk bestemmelse av effektiviteten til en gitt type girkasse avhengig av belastningen på utgående aksel.

Enheter kalt stasjoner er mye brukt i ulike typer enheter. De består av en energikilde (motor), girkasse og kontrollutstyr.

En girkasse er en mekanisme som består av et system av gir-, snekke- eller planetgir som reduserer rotasjonshastigheten til det drevne leddet sammenlignet med rotasjonshastigheten til det drivende leddet.

En lignende enhet som tjener til å øke rotasjonshastigheten til det drevne leddet sammenlignet med rotasjonshastigheten til det drivende leddet kalles en multiplikator.

I disse laboratoriearbeidene studeres følgende typer girkasser: spiralformet flertrinns girkasse, planetgirkasse og ett-trinns snekkegir.

Konseptet effektivitet

Når mekanismen er i jevn bevegelse, brukes kraften til drivkreftene utelukkende på å overvinne nyttige og skadelige motstander:

Her P g- kraften til drivkreftene; P c- kraft brukt for å overvinne friksjonsmotstand; P n- kraft brukt for å overvinne nyttige motstander.

Effektiviteten er forholdet mellom kraften til de nyttige motstandskreftene og kraften til drivkreftene:

(2)

Indeks 1-2 indikerer at bevegelsen overføres fra ledd 1, som drivkraften påføres til, til ledd 2, som den nyttige motstandskraften påføres.

Omfanget
kalt overføringstapsfaktor. Åpenbart:

(3)

Når det gjelder lett belastede gir (de er typiske i instrumentfremstilling), avhenger effektiviteten betydelig av egne friksjonstap og graden av kraftbelastning av mekanismen. I dette tilfellet har formel (3) formen:

(4)

Hvor c- koeffisient som tar hensyn til påvirkning av egne tap på friksjon og belastning F,

Komponenter en Og b avhenger av type overføring.

På
koeffisient
gjenspeiler påvirkningen av egne tap på friksjon i lett belastede gir. Med økende F koeffisient c(F) synker, nærmer seg verdien
til en stor verdi F.

For seriell tilkobling m mekanismer med effektivitet Effektiviteten av hele forbindelsen av mekanismer:

(5)

Hvor P g- strøm levert til den første mekanismen; P n- strøm fjernet fra den siste mekanismen.

En girkasse kan betraktes som en enhet med seriekobling av gir og støtter. Deretter bestemmes effektiviteten av uttrykket:

(6)

Hvor - effektivitet Jeg- oh par forlovelse;
- effektiviteten til ett par støtter; - antall par støtter.

Støtte effektivitet

Effektiviteten til støtten bestemmes av formelen

(7)

siden forholdet mellom kraftene ved utgangen og inngangen til støtten er lik forholdet mellom de tilsvarende momentene på grunn av rotasjonshastighetens konstantitet. Her M- dreiemoment på akselen; M tr- friksjonsmoment i støtten.

Friksjonsmomentet i et rullelager kan bestemmes av formelen:

(8)

Hvor M 1 - friksjonsmoment, avhengig av belastningen på støtten; M 0 - friksjonsmoment, avhengig av lagerdesign, rotasjonshastighet og smøremiddelviskositet.

I instrumentgirkasser komponenten M 1 er mye mindre enn komponenten M 0 . Dermed kan vi anta at friksjonsmomentet til støttene er praktisk talt uavhengig av belastningen. Følgelig er effektiviteten til støtten ikke avhengig av belastningen. Ved beregning av virkningsgraden til en girkasse kan virkningsgraden til ett par lagre tas til 0,99.

En snekkegirkasse er en av klassene av mekaniske girkasser. Girkasser er klassifisert etter type mekanisk girkasse. Skruen som danner grunnlaget for snekkegiret ligner i utseende på en snekke, derav navnet.

Giret motor er en enhet som består av en girkasse og en elektrisk motor, som er inneholdt i en enhet. Snekkegirmotoropprettet for å fungere som en elektromekanisk motor i ulike maskiner for generell bruk. Det er bemerkelsesverdig at denne typen utstyr fungerer perfekt under både konstante og variable belastninger.

I en snekkegirkasse skjer økningen i dreiemoment og reduksjon i vinkelhastigheten til utgangsakselen ved å konvertere energien som ligger i høy vinkelhastighet og lavt dreiemoment på inngangsakselen.

Feil ved beregning og valg av girkassen kan føre til for tidlig feil og som et resultat i beste fall til økonomiske tap.

Derfor må arbeidet med å beregne og velge en girkasse overlates til erfarne designspesialister som vil ta hensyn til alle faktorer fra plasseringen av girkassen i rom og driftsforhold til dens oppvarmingstemperatur under drift. Etter å ha bekreftet dette med passende beregninger, vil spesialisten sikre valget av den optimale girkassen for din spesifikke kjøring.

Praksis viser at en riktig valgt girkasse gir en levetid på minst 7 år - for snekkegirkasser og 10-15 år for sporgirkasser.

Valget av enhver girkasse utføres i tre trinn:

1. Velge type girkasse

2. Velge størrelse (standardstørrelse) på girkassen og dens egenskaper.

3. Verifikasjonsberegninger

1. Velge type girkasse

1.1 Opprinnelige data:

Kinematisk diagram av stasjonen som indikerer alle mekanismene koblet til girkassen, deres romlige arrangement i forhold til hverandre, som indikerer monteringsstedene og metodene for montering av girkassen.

1.2 Bestemmelse av plasseringen av aksene til girkasseakslene i rommet.

Heliske girkasser:

Aksen til inngangs- og utgangsakslene til girkassen er parallelle med hverandre og ligger i bare ett horisontalt plan - en horisontal sylindrisk girkasse.

Aksen til inngangs- og utgående aksler til girkassen er parallelle med hverandre og ligger i bare ett vertikalt plan - en vertikal cylindrisk girkasse.

Aksen til inngangs- og utgående aksel til girkassen kan være i hvilken som helst romlig posisjon, mens disse aksene ligger på samme rette linje (sammenfallende) - en koaksial sylindrisk eller planetarisk girkasse.

Bevel-helical girkasser:

Aksen til inngangs- og utgående aksler til girkassen er vinkelrett på hverandre og ligger i bare ett horisontalt plan.

Snekkegirkasser:

Aksen til inngangs- og utgående aksel til girkassen kan være i hvilken som helst romlig posisjon, mens de krysser i en vinkel på 90 grader til hverandre og ikke ligger i samme plan - en ett-trinns ormegirkasse.

Aksen til girkassens inngangs- og utgående aksel kan være i hvilken som helst romlig posisjon, mens de er parallelle med hverandre og ikke ligger i samme plan, eller de krysser i en vinkel på 90 grader til hverandre og ikke ligger i samme plan - en totrinns girkasse.

1.3 Bestemmelse av festemetode, monteringsposisjon og monteringsmulighet for girkassen.

Metoden for å feste girkassen og monteringsposisjonen (montering til fundamentet eller til den drevne akselen til drivmekanismen) bestemmes i henhold til de tekniske egenskapene gitt i katalogen for hver girkasse individuelt.

Monteringsalternativet bestemmes i henhold til diagrammene gitt i katalogen. Skjemaer for "Monteringsalternativer" er gitt i delen "Betegnelse på girkasser".

1.4 I tillegg, når du velger en girkassetype, kan følgende faktorer tas i betraktning

1) Støynivå

• den laveste - for snekkegirkasser
• den høyeste - for spiral- og vinkelgirkasser

2) Effektivitet

• den høyeste er for planetariske og entrinns cylindriske girkasser
• det laveste er for snekkegir, spesielt to-trinns

Snekkegirkasser brukes fortrinnsvis i gjentatte og kortvarige driftsmoduser

3) Materialforbruk for samme verdier av dreiemoment på en lavhastighetsaksel

• den laveste er for planetarisk enkelttrinn

4) Dimensjoner med samme girforhold og dreiemoment:

• de største aksiale er for koaksiale og planetariske
• størst i retningen vinkelrett på aksene - for sylindrisk
• den minste radialen - til planetarisk.

5) Relativ kostnad rub/(Nm) for samme senteravstander:

• den høyeste er for koniske
• den laveste er for planetariske

2. Velge størrelse (standardstørrelse) på girkassen og dens egenskaper

2.1. Innledende data

Kinematisk diagram av stasjonen som inneholder følgende data:

• type drivmaskin (motor);
• nødvendig dreiemoment på utgående aksel T nødvendig, Nm, eller kraft til fremdriftssystemet P nødvendig, kW;
• rotasjonshastigheten til girkassens inngangsaksel nin, rpm;
• rotasjonshastigheten til utgangsakselen til girkassen n ut, rpm;
• belastningens art (jevn eller ujevn, reversibel eller ikke-reversibel, tilstedeværelsen og omfanget av overbelastninger, tilstedeværelsen av støt, støt, vibrasjoner);
• nødvendig varighet for drift av girkassen i timer;
• gjennomsnittlig daglig arbeid i timer;
• antall starter per time;
• varighet for innkobling med belastning, driftssyklus %;
• miljøforhold (temperatur, varmefjerningsforhold);
• Varighet av å slå på under belastning;
• radiell utkragende belastning påført i midten av landingsdelen av endene av utgående aksel F ut og inngangsaksel F inn;

2.2. Når du velger girkassestørrelsen, beregnes følgende parametere:

1) Girforhold

U= n inn / n ut (1)

Det mest økonomiske er å drive girkassen med en inngangshastighet på mindre enn 1500 rpm, og for lengre problemfri drift av girkassen anbefales det å bruke en inngangsakselhastighet på under 900 rpm.

Girforholdet er avrundet i ønsket retning til nærmeste tall i henhold til tabell 1.

Ved hjelp av tabellen velges typer girkasser som tilfredsstiller et gitt utvekslingsforhold.

2) Estimert dreiemoment på girkassens utgående aksel

T calc =T nødvendig x K rez, (2)

T nødvendig - nødvendig dreiemoment på utgående aksel, Nm (startdata eller formel 3)

K-modus - driftsmoduskoeffisient

Med en kjent kraft til fremdriftssystemet:

T nødvendig = (P nødvendig x U x 9550 x effektivitet)/ n inngang, (3)

P nødvendig - kraft til fremdriftssystemet, kW

nin - rotasjonshastighet på girkassens inngangsaksel (forutsatt at fremdriftssystemakselen overfører rotasjon direkte til girkassens inngangsaksel uten ekstra gir), rpm

U - girforhold, formel 1

Effektivitet - girkasseeffektivitet

Driftsmoduskoeffisienten er definert som produktet av koeffisientene:

For girredusere:

K dir = K 1 x K 2 x K 3 x K PV x K rev (4)

For snekkegirkasser:

K dir = K 1 x K 2 x K 3 x K PV x K rev x K h (5)

K 1 - koeffisient av typen og egenskapene til fremdriftssystemet, tabell 2

K 2 - driftsvarighetskoeffisient tabell 3

K 3 - koeffisient for antall starter tabell 4

K PV - koblingsvarighetskoeffisient tabell 5

K rev - reversibilitetskoeffisient, med ikke-reversibel drift K rev = 1,0 med reversering K rev = 0,75

Kh er en koeffisient som tar hensyn til plasseringen av ormeparet i rommet. Når ormen er plassert under hjulet, K h = 1,0, når den er plassert over hjulet, K h = 1,2. Når ormen er plassert på siden av hjulet, er K h = 1,1.

3) Estimert radiell utkragningsbelastning på girkassens utgående aksel

F out.calc = F out x K-modus, (6)

Fot - radiell utkragende belastning påført i midten av landingsdelen av endene av utgangsakselen (startdata), N

K-modus - driftsmoduskoeffisient (formel 4.5)

3. Parametrene til den valgte girkassen må tilfredsstille følgende betingelser:

1) T nom > T beregnet, (7)

T nominert dreiemoment på girkassens utgående aksel, gitt i denne katalogen i de tekniske spesifikasjonene for hver girkasse, Nm

T calc - beregnet dreiemoment på utgangsakselen til girkassen (formel 2), Nm

2) Fnom > Fout.calc (8)

F-nominert utkragende belastning i midten av landingsdelen av endene av girkassens utgående aksel, gitt i de tekniske spesifikasjonene for hver girkasse, N.

F out.calc - beregnet radiell utkragningsbelastning på utgangsakselen til girkassen (formel 6), N.

3) P-inngangsberegning< Р терм х К т, (9)

P-inngangsberegning - estimert effekt til den elektriske motoren (formel 10), kW

R-term - termisk kraft, hvis verdi er gitt i de tekniske egenskapene til girkassen, kW

Kt - temperaturkoeffisient, hvis verdier er gitt i tabell 6

Designkraften til den elektriske motoren bestemmes av:

P-inndataberegning = (T ut x n ut)/(9550 x effektivitet), (10)

Tout - beregnet dreiemoment på girkassens utgående aksel (formel 2), Nm

n ut - hastighet på girkassens utgående aksel, rpm

Effektivitet er effektiviteten til girkassen,

A) For heliske girkasser:

• enkelttrinn - 0,99
• to-trinns - 0,98
• tre-trinns - 0,97
• fire-trinns - 0,95

B) For vinkelgirkasser:

• enkelttrinn - 0,98
• to-trinns - 0,97

C) For skrå-spiralformede girkasser - som produktet av verdiene til de skrå og sylindriske delene av girkassen.

D) For snekkegirkasser er virkningsgraden gitt i de tekniske spesifikasjonene for hver girkasse for hvert utvekslingsforhold.

Våre bedriftsledere vil hjelpe deg med å kjøpe en snekkegirkasse, finne ut prisen på girkassen, velge riktige komponenter og hjelpe deg med spørsmål som dukker opp under drift.

Tabell 1

tabell 2

Tabell 3

Tabell 4

Tabell 5

Tabell 6

Denne artikkelen inneholder detaljert informasjon om valg og beregning av en girmotor. Vi håper informasjonen som er gitt vil være nyttig for deg.

Når du velger en spesifikk girmotormodell, tas følgende tekniske egenskaper i betraktning:

• type girkasse;
• makt;
• utgangshastighet;
• girutveksling;
• design av inngangs- og utgangsaksler;
• type installasjon;
• tilleggsfunksjoner.

Type girkasse

Tilstedeværelsen av et kinematisk drivdiagram vil forenkle valget av girkassetype. Strukturelt er girkasser delt inn i følgende typer:

Orm enkelttrinn med krysset inngangs-/utgangsakselarrangement (vinkel 90 grader).

Orm to-trinns med vinkelrett eller parallell arrangement av inngående/utgående akselakser. Følgelig kan aksene plasseres i forskjellige horisontale og vertikale plan.

Sylindrisk horisontal med parallelt arrangement av inngående/utgående aksler. Aksene er i samme horisontale plan.

Sylindrisk koaksial i alle vinkler. Aksene er plassert i samme plan.

I konisk-sylindrisk I girkassen krysser aksene til inngangs-/utgangsakslene i en vinkel på 90 grader.

VIKTIG!
Den romlige plasseringen av utgangsakselen er kritisk for en rekke industrielle bruksområder.

• Utformingen av snekkegirkasser gjør at de kan brukes i alle posisjoner på utgangsakselen.
• Bruk av sylindriske og koniske modeller er ofte mulig i horisontalplanet. Med samme vekt og dimensjonale egenskaper som snekkegirkasser, er driften av sylindriske enheter mer økonomisk gjennomførbar på grunn av en økning i den overførte belastningen med 1,5-2 ganger og høy effektivitet.

Tabell 1. Klassifisering av girkasser etter antall trinn og type transmisjon

Girforhold [I]

Girforholdet beregnes ved hjelp av formelen:

I = N1/N2

Hvor
N1 – akselrotasjonshastighet (rpm) ved inngangen;
N2 – akselrotasjonshastighet (rpm) ved utgangen.

Verdien oppnådd i beregningene er avrundet til verdien spesifisert i de tekniske egenskapene til en bestemt type girkasse.

Tabell 2. Utveksling av girforhold for ulike typer girkasser

VIKTIG!
Rotasjonshastigheten til den elektriske motorakselen og følgelig inngangsakselen til girkassen kan ikke overstige 1500 rpm. Regelen gjelder alle typer girkasser, unntatt sylindriske koaksiale girkasser med rotasjonshastigheter opp til 3000 rpm. Produsenter angir denne tekniske parameteren i sammendragskarakteristikkene til elektriske motorer.

Dreiemoment i girkassen

Utgangsmoment– dreiemoment på utgående aksel. Nominell effekt, sikkerhetsfaktor [S], estimert levetid (10 tusen timer) og girkasseeffektivitet er tatt i betraktning.

Nominelt dreiemoment– maksimalt dreiemoment som sikrer sikker overføring. Verdien beregnes under hensyntagen til sikkerhetsfaktoren - 1 og levetiden - 10 tusen timer.

Maksimalt dreiemoment– det maksimale dreiemomentet som girkassen tåler under konstante eller skiftende belastninger, drift med hyppige start/stopp. Denne verdien kan tolkes som den øyeblikkelige toppbelastningen i utstyrets driftsmodus.

Nødvendig dreiemoment– dreiemoment, som tilfredsstiller kundens kriterier. Verdien er mindre enn eller lik det nominelle dreiemomentet.

Design dreiemoment– verdi som kreves for å velge en girkasse. Den estimerte verdien beregnes ved å bruke følgende formel:

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

Hvor
Mr2 – nødvendig dreiemoment;
Sf – tjenestefaktor (driftskoeffisient);
Mn2 – nominelt dreiemoment.

Driftskoeffisient (servicefaktor)

Tjenestefaktor (Sf) beregnes eksperimentelt. Det tas hensyn til type belastning, daglig driftstid og antall start/stopp per driftstime for girmotoren. Driftskoeffisienten kan bestemmes ved hjelp av dataene i tabell 3.

Tabell 3. Parametre for beregning av servicefaktor

Drivkraft

Riktig beregnet drivkraft hjelper til med å overvinne mekanisk friksjonsmotstand som oppstår under lineære og rotasjonsbevegelser.

Den elementære formelen for å beregne kraft [P] er beregningen av forholdet mellom kraft og hastighet.

For rotasjonsbevegelser beregnes kraft som forholdet mellom dreiemoment og omdreininger per minutt:

P = (MxN)/9550

Hvor
M – dreiemoment;
N – antall omdreininger/min.

Utgangseffekt beregnes ved hjelp av formelen:

P2 = P x Sf

Hvor
P – kraft;
Sf – tjenestefaktor (driftsfaktor).

VIKTIG!
Inngangseffektverdien må alltid være høyere enn utgangseffektverdien, som er rettferdiggjort av mattingtapene:

P1 > P2

Beregninger kan ikke gjøres ved å bruke omtrentlig inngangseffekt, da effektiviteten kan variere betydelig.

Effektivitetsfaktor (effektivitet)

La oss vurdere beregningen av effektivitet ved å bruke eksemplet på en ormegirkasse. Det vil være lik forholdet mellom mekanisk utgangseffekt og inngangseffekt:

ñ [%] = (P2/P1) x 100

Hvor
P2 – utgangseffekt;
P1 – inngangseffekt.

VIKTIG!
I P2 snekkegirkasser< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.

Jo høyere girforhold, jo lavere effektivitet.

Effektiviteten påvirkes av driftstiden og kvaliteten på smøremidlene som brukes til forebyggende vedlikehold av girmotoren.

Tabell 4. Virkningsgrad for en ett-trinns snekkegirkasse

Tabell 5. Bølgegireffektivitet

Tabell 6. Effektivitet av girredusere

Eksplosjonssikre versjoner av girmotorer

Girmotorer i denne gruppen er klassifisert i henhold til typen eksplosjonssikker design:

• "E" - enheter med økt grad av beskyttelse. Kan brukes i alle driftsmoduser, inkludert nødsituasjoner. Forbedret beskyttelse forhindrer muligheten for antennelse av industrielle blandinger og gasser.
• "D" - eksplosjonssikker innkapsling. Enhetenes hus er beskyttet mot deformasjon ved eksplosjon av selve girmotoren. Dette oppnås på grunn av dens designfunksjoner og økt tetthet. Utstyr med eksplosjonsbeskyttelsesklasse "D" kan brukes ved ekstremt høye temperaturer og med alle grupper av eksplosive blandinger.
• "I" - egensikker krets. Denne typen eksplosjonsbeskyttelse sikrer vedlikehold av eksplosjonssikker strøm i det elektriske nettverket, under hensyntagen til de spesifikke forholdene for industriell bruk.

Pålitelighetsindikatorer

Pålitelighetsindikatorene til girmotorer er gitt i tabell 7. Alle verdier er gitt for langtidsdrift ved konstant nominell belastning. Girmotoren må gi 90 % av ressursen som er angitt i tabellen, selv i kortvarig overbelastningsmodus. De oppstår når utstyret startes og det nominelle dreiemomentet overskrides minst to ganger.

Tabell 7. Levetid på aksler, lagre og girkasser

For spørsmål angående beregning og kjøp av girmotorer av ulike typer, vennligst kontakt våre spesialister. Du kan gjøre deg kjent med katalogen over orm-, sylindriske, planet- og bølgegirmotorer som tilbys av Tekhprivod-selskapet.

Romanov Sergey Anatolievich,
leder for mekanisk avdeling
Tekhprivod selskapet.

Andre nyttige materialer:

1. Formålet med arbeidet

Studie av girkasseeffektivitet under ulike belastningsforhold.

2. Installasjonsbeskrivelse

For å studere driften av girkassen brukes en DP3M-enhet. Den består av følgende hovedkomponenter (fig. 1): girkasse under test 5, elektrisk motor 3 med elektronisk turteller 1, lastanordning 6, momentmåleanordning 8, 9. Alle komponenter er montert på en base 7.

Det elektriske motorhuset er hengslet i to støtter 2 slik at rotasjonsaksen til den elektriske motorakselen faller sammen med husets rotasjonsakse. Motorhuset er sikret mot sirkulær rotasjon med en flat fjær 4.

Girkassen består av seks identiske cylindriske gir med utveksling på 1,71 (fig. 2). Tannhjulsblokken 19 er montert på en fast akse 20 på en kulelagerstøtte. Utformingen av blokkene 16, 17, 18 er lik blokken 19. Dreiemoment overføres fra hjulet 22 til akselen 21 gjennom en nøkkel.

Lasteanordningen er en magnetisk pulverbrems, hvis driftsprinsipp er basert på egenskapen til et magnetisert medium for å motstå bevegelsen av ferromagnetiske legemer i det. En flytende blanding av mineralolje og stålpulver brukes som magnetiserbart medium.

Dreiemoment- og bremsemomentmåleanordninger består av flate fjærer som skaper reaktive dreiemomenter for henholdsvis elmotoren og lastanordningen. Strekkmålere koblet til forsterkeren limes til flatfjærene.

På den fremre delen av enhetsbasen er det et kontrollpanel: strømknapp for enheten "Nettverk" 11; strømknapp for eksitasjonskretsen til lastenheten "Load" 13; bryterknapp for elektrisk motor "Motor" 10; hastighetskontrollknapp for elektrisk motor "Hastighetsregulering" 12; knott for å regulere eksitasjonsstrømmen til lastanordningen 14; tre amperemeter 8, 9, 15 for henholdsvis måling av frekvens n, moment M 1, moment M 2.

Ris. 1. Installasjonsskjema

Ris. 2. Girkasse under test

Tekniske egenskaper for DP3M-enheten:

3. Beregningsavhengigheter

Bestemmelse av girkasseeffektivitet er basert på samtidig måling av dreiemomenter på girkassens inngangs- og utgående aksler ved konstant hastighet. I dette tilfellet beregnes girkasseeffektiviteten ved hjelp av formelen:

= , (1)

hvor M 2 er momentet skapt av lastanordningen, N×m; M 1 – dreiemoment utviklet av den elektriske motoren, N×m; u – girforholdet til girkassen.

4. Arbeidsordre

På det første trinnet, ved en gitt konstant rotasjonshastighet til den elektriske motoren, studeres girkassens effektivitet avhengig av dreiemomentet som skapes av lastanordningen.

Først slås den elektriske stasjonen på og hastighetskontrollknappen brukes til å stille inn ønsket rotasjonshastighet. Justeringsknappen for belastningsenhetens eksitasjonsstrøm er satt til nullposisjon. Eksitasjonsstrømkretsen er slått på. Ved å jevnt dreie magnetiseringsjusteringsknappen, stilles den første av de spesifiserte verdiene av lastmomentet på girkasseakselen. Hastighetskontrollknappen opprettholder spesifisert rotasjonshastighet. Mikroamperemetere 8, 9 (fig. 1) registrerer momentene på motorakselen og lastanordningen. Ved ytterligere justering av eksitasjonsstrømmen økes lastmomentet til neste spesifiserte verdi. Hold rotasjonshastigheten konstant, bestem følgende verdier for M 1 og M 2.

Resultatene av forsøket legges inn i tabell 1, og en graf over avhengigheten = f(M 2) ved n = const er plottet (fig. 4).

På det andre trinnet, for et gitt konstant belastningsmoment M 2, studeres girkassens effektivitet avhengig av rotasjonshastigheten til den elektriske motoren.

Eksitasjonsstrømkretsen slås på og justeringsknappen for magnetiseringsstrøm brukes til å stille inn spesifisert dreiemomentverdi på girkassens utgående aksel. Hastighetskontrollknappen stiller inn et område med rotasjonshastigheter (fra minimum til maksimum). For hver hastighetsmodus opprettholdes et konstant belastningsmoment M 2, og dreiemomentet på motorakselen M 1 registreres ved bruk av mikroamperemeter 8 (fig. 1).

Resultatene av forsøket legges inn i tabell 2, og en graf over avhengigheten = f(n) ved M 2 = const er plottet (fig. 4).

5. Konklusjon

Det forklares hva krafttapene i et gir består av og hvordan effektiviteten til en flertrinns girkasse bestemmes.

Forholdene som tillater å øke effektiviteten til girkassen er oppført. En teoretisk begrunnelse for de oppnådde grafene er gitt = f(M 2); = f(n).

6. Rapportutarbeidelse

– Forbered en tittelside (se eksempel på side 4).

– Tegn et kinematisk diagram av girkassen.

Forbered og fyll ut tabellen. 1.

Tabell 1

fra øyeblikket opprettet av lasteenheten

– Bygg en avhengighetsgraf

Ris. 4. Graf over avhengighet = f(M 2) ved n = konst

Forbered og fyll ut tabellen. 2.

tabell 2

Resultater av en studie av girkasseeffektivitet avhengig av

fra elektrisk motorhastighet

– Konstruer en avhengighetsgraf.

Ris. 5. Graf over avhengighet = f(n) ved M 2 = konst

Gi en konklusjon (se avsnitt 5).

Kontrollspørsmål

1. Beskriv utformingen av DPZM-enheten, hvilke hovedkomponenter består den av?

2. Hvilke krafttap oppstår i giroverføringen og hva er effektiviteten?

3. Hvordan endres girkarakteristikker som kraft, dreiemoment og rotasjonshastighet fra driv til den drevne akselen?

4. Hvordan bestemmes girforholdet og effektiviteten til en flertrinns girkasse?

5. List opp forholdene som gjør det mulig å øke effektiviteten til girkassen.

6. Arbeidsrekkefølgen når man studerer girkassens effektivitet avhengig av dreiemomentet levert av lastanordningen.

7. Arbeidsrekkefølgen når man studerer girkassens effektivitet avhengig av motorhastigheten.

8. Gi en teoretisk forklaring av de resulterende grafene = f(M 2); = f(n).

Bibliografi

1. Reshetov, D. N. Maskindeler: - en lærebok for studenter i maskinteknikk og mekaniske spesialiteter ved universiteter / D. N. Reshetov. – M.: Mashinostroenie, 1989. – 496 s.

2. Ivanov, M. N. Maskindeler: - en lærebok for studenter ved høyere tekniske utdanningsinstitusjoner / M. N. Ivanov. – 5. utgave, revidert. – M.: Videregående skole, 1991. – 383 s.

LABORATORIEARBEID nr. 8