Bestemmelse av girkasseeffektivitet. Beregning og valg (russisk metodikk) - snekkegirkasse

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 under beregninger avrundes til verdien spesifisert i tekniske spesifikasjoner spesifikk type girkasse.

Tabell 2. Utveksling av girforhold for forskjellige 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. Dette teknisk parameter Produsenter angir i sammendraget egenskapene til elektriske motorer.

Dreiemoment i girkassen

Utgangsmoment- dreiemoment på utgående aksel. Merkeeffekten, sikkerhetsfaktor [S], estimert levetid (10 tusen timer) er tatt i betraktning. Girkasseeffektivitet.

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

Maksimalt dreiemoment- maksimalt dreiemoment opprettholdes av girkassen under konstant eller skiftende belastning, drift med hyppige start/stopp. Denne verdien kan tolkes som den øyeblikkelige toppbelastningen i utstyrets driftsmodus.

Nødvendig dreiemoment- dreiemoment som oppfyller 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 å beregne 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 (operativ faktor).

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:

η [%] = (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

For spørsmål angående beregning og kjøp av girmotorer forskjellige typer kontakt våre spesialister. Katalogen over orme-, sylindriske, planet- og bølgegirmotorer som tilbys av Tehprivod-selskapet, kan finnes på nettstedet.

Romanov Sergey Anatolievich,
leder for mekanisk avdeling
Tekhprivod selskapet

1. FORMÅL MED ARBEIDET

Utdype kunnskap om teoretisk materiale, oppnå praktiske ferdigheter for selvstendig eksperimentell bestemmelse av girkasser.

2. GRUNNLEGGENDE TEORETISKE BESTEMMELSER

Mekanisk koeffisient nyttig handling girkasse er forholdet mellom kraften som er nyttig brukt (kraften til motstandskreftene Nc til makten drivkrefter N d på girkassens inngangsaksel:

Kraftene til drivkreftene og motstandskreftene kan bestemmes henholdsvis av formlene

(2)

(3)

Hvor M d Og M s– momenter av henholdsvis drivkrefter og motstandskrefter, Nm; og - vinkelhastigheter til girkasseakslene, henholdsvis inngang og utgang, Med -1 .

Ved å erstatte (2) og (3) i (1), får vi

(4)

hvor er girforholdet til girkassen.

Enhver kompleks maskin består av en rekke enkle mekanismer. Effektiviteten til en maskin kan lett bestemmes hvis effektiviteten til alle dens enkle mekanismer er kjent. For de fleste mekanismer utviklet analytiske metoder Bestemmelse av effektivitet, men avvik i rensligheten av behandlingen av gnideflatene til deler, nøyaktigheten av deres fremstilling, endringer i belastningen på elementene i kinematiske par, smøreforhold, hastigheten på relativ bevegelse, etc., bly til en endring i verdien av friksjonskoeffisienten.

Derfor er det viktig å eksperimentelt kunne bestemme effektiviteten til mekanismen som studeres under spesifikke driftsforhold.

Parametrene som er nødvendige for å bestemme girkasseeffektiviteten ( M d, M s Og L r) kan bestemmes ved hjelp av DP-3K-enheter.

3. ENHET DP-3K

Enheten (figuren) er montert på en støpt metallbase 1 og består av en elektrisk motorenhet 2 med en turteller 3, en lasteanordning 4 og en girkasse under studie 5.

3 6 8 2 5 4 9 7 1

11 12 13 14 15 10

Ris. Kinematisk diagram av DP-3K-enheten

Det elektriske motorhuset er hengslet i to støtter slik at rotasjonsaksen til motorakselen faller sammen med husets rotasjonsakse. Motorhuset er sikret mot sirkulær rotasjon av en flat fjær 6. Ved overføring av dreiemoment fra den elektriske motorakselen til girkassen, skaper fjæren et reaktivt dreiemoment som påføres det elektriske motorhuset. Den elektriske motorakselen er koblet til inngangsakselen til girkassen gjennom en kobling. Dens motsatte ende er leddet med turtellerakselen.

Girkassen i DK-3K-enheten består av seks identiske tannhjulspar montert på kulelager i huset.

Den øvre delen av girkassene har et lett avtagbart deksel av organisk glass, og brukes til visuell observasjon og måling av gir ved bestemmelse av girforhold.

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 jernpulver brukes som magnetiserbart medium i utformingen av lasteanordningen. Lasteinnretningens hus er montert balansert i forhold til bunnen av enheten på to lagre. Begrensningen fra den sirkulære rotasjonen av huset utføres av en flat fjær 7, som skaper et reaktivt dreiemoment som balanserer øyeblikket av motstandskrefter (bremsemoment) skapt av lastanordningen.

Dreiemoment- og bremsemomentmåleanordninger består av flate fjærer 6 og 7 og måleur 8 og 9, som måler fjæravbøyninger proporsjonalt med dreiemomentverdiene. Strekkmålere er i tillegg limt til fjærene, hvorfra signalet også kan registreres på et oscilloskop gjennom en strekkmålerforsterker.

På den fremre delen av enhetsbasen er det et kontrollpanel 10, hvor følgende er installert:

Vippebryter 11 på og av den elektriske motoren;

Håndtak 12 for regulering av hastigheten til den elektriske motorakselen;

Signallampe 13 for å slå på enheten;

Vippebryter 14 slår på og av eksitasjonsviklingskretsen til lastanordningen;

Knott 15 for justering av eksiteringen av lastanordningen.

Når du utfører dette laboratoriearbeidet bør du:

Bestem girforholdet;

Kalibrere måleenheter;

Bestem effektiviteten til girkassen avhengig av motstandskreftene og antall omdreininger til den elektriske motoren.

4. PROSEDYRE FOR UTFØRELSE AV ARBEIDET

4.1. Bestemmelse av girforhold

Girforholdet til DP-3K-enheten bestemmes av formelen

(5)

Hvor z 2 , z 1 - antall tenner, henholdsvis av de større og mindre hjulene på ett trinn; Til=6 – antall girtrinn med samme utveksling.

For girkassen til DP-3K-enheten er girforholdet til ett trinn

Fant verdier for girforhold jeg s sjekk eksperimentelt.

4.2. Kalibrering av måleapparater

Kalibrering av måleenheter utføres med enheten koblet fra kilden til elektrisk strøm ved hjelp av kalibreringsenheter som består av spaker og vekter.

For å kalibrere en elektrisk motor dreiemomentmåler, må du:

Installer kalibreringsenheten DP3A sb på motorhuset. 24;

Still vekten på spaken til kalibreringsenheten til nullmerket;

Sett indikatorpilen til null;

Når du plasserer vekten på spaken ved påfølgende delinger, noter indikatoravlesningene og den tilsvarende inndelingen på spaken;

Bestem gjennomsnittsverdien m gj.sn indikator divisjon priser ved hjelp av formelen

(6)

Hvor TIL– antall målinger (lik antall inndelinger på spaken); G- lastevekt, N; N i– indikatoravlesninger, - avstand mellom merkene på spaken ( m).

Bestemme gjennomsnittsverdien m c.sr Delingsprisen for lastenhetsindikatoren gjøres ved å installere DP3A sb-kalibreringsenheten på lasteenhetens kropp. 25 ved å bruke en lignende metode.

Merk. Vekt av laster i kalibreringsenheter DP3K sb. 24 og DP3K lør. 25 er henholdsvis 1 og 10 N.

4.3. Bestemmelse av girkasseeffektivitet

Bestemmelse av girkasseeffektivitet avhengig av motstandskrefter, d.v.s. .

For å bestemme avhengigheten trenger du:

Slå på vippebryteren 11 på enhetens elektriske motor og bruk hastighetskontrollknappen 12 for å stille inn rotasjonshastigheten n spesifisert av læreren;

Still inn knott 15 for å justere eksitasjonsstrømmen til lastanordningen til nullposisjon, slå på vippebryteren 14 i eksitasjonsstrømkretsen;

Ved jevnt å dreie magnetiseringsstrømkontrollknappen, still inn den første verdien (10 divisjoner) av dreiemomentet i henhold til indikatorpilen M s motstand;

Bruk hastighetskontrollknappen 12 for å stille inn (korrigere) den opprinnelige innstilte hastigheten n;

Registrer avlesningene h 1 og h 2 for indikatorene 8 og 9;

Ved å justere eksitasjonsstrømmen ytterligere, øk motstandsmomentet (belastning) til neste spesifiserte verdi (20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 divisjoner);

Hold rotasjonshastigheten konstant, registrer indikatoravlesningene;

Bestem verdiene for øyeblikkene til drivkreftene M d og motstandskrefter M s for alle målinger ved hjelp av formler

(7)

(8)

Bestem girkasseeffektiviteten for alle målinger ved hjelp av formel (4);

Angi indikatoravlesninger h 1 og h 2, momentverdier M d Og M s og de funnet verdiene for girkasseeffektivitet for alle målinger i tabellen;

Konstruer en avhengighetsgraf.

4.4. Bestemmelse av girkasseeffektivitet avhengig av hastigheten til den elektriske motoren

For å bestemme en grafisk avhengighet må du:

Slå på vippebryter 14 på strøm- og eksitasjonskretsen og bruk knott 15 for å justere eksitasjonsstrømmen for å stille inn momentverdien spesifisert av læreren M s på utgangsakselen til girkassen;

Slå på den elektriske motoren til enheten (vippebryter 11);

Ved å sette hastighetskontrollknappen 12 sekvensielt til en serie verdier (fra minimum til maksimum) av rotasjonshastigheten til den elektriske motorakselen og opprettholde en konstant dreiemomentverdi M s last, registrer indikatoravlesningene h 1 ;

Gi en kvalitativ vurdering av påvirkningen av rotasjonshastighet n på girkassens effektivitet.

5. RAPPORTSAMLING

Rapporten om utført arbeid skal inneholde navn,

formålet med arbeidet og oppgavene med å bestemme den mekaniske effektiviteten, de viktigste tekniske dataene for installasjonen (type girkasse, antall tenner på hjulene, type elektrisk motor, lasteanordning, måleenheter og instrumenter), beregninger, beskrivelse av kalibrering av måleenheter, tabeller over eksperimentelt innhentede data.

6. SJEKK SPØRSMÅL

1. Hva kalles mekanisk virkningsgrad? Dens dimensjon.

2. Hva er mekanisk effektivitet avhengig av?

3. Hvorfor bestemmes mekanisk effektivitet eksperimentelt?

4. Hva er sensoren i måleenheter for dreiemoment og bremsemoment?

5. Beskriv lasteanordningen og dens virkemåte.

6. Hvordan vil den mekaniske virkningsgraden til girkassen endres hvis motstandskreftmomentet dobles (minkes)?

7. Hvordan vil den mekaniske virkningsgraden til girkassen endres hvis motstandsmomentet øker (minker) med 1,5 ganger?

Laboratoriearbeid 9

Laboratoriearbeid nr. 5.

Studie av girkasseeffektivitet.

Mål og mål for arbeidet : studie av metoden for eksperimentell bestemmelse av effektivitetskoeffisienten (effektiviteten) til girkassen, oppnå avhengigheten av effektiviteten til girkassen på verdien av motstandsmomentet påført girkassens utgående aksel, evaluering av parametrene av den matematiske modellen som beskriver avhengigheten av effektiviteten til girkassen av motstandsmomentet og bestemmelse av verdien av motstandsmomentet som tilsvarer 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.

Laboratoriearbeid

Studie av girkasseeffektiviteten

1. Formålet med arbeidet

Analytisk bestemmelse av ytelseskoeffisienten (effektiviteten) til en girredusering.

Eksperimentell bestemmelse av effektiviteten til en girredusering.

Sammenligning og analyse av oppnådde resultater.

2. Teoretiske bestemmelser

Energi tilført en mekanisme i form av arbeiddrivkrefter og momenter per steady state-syklus, brukes på å utføre nyttig arbeidde. arbeid av krefter og øyeblikk av nyttig motstand, samt å utføre arbeidassosiert med å overvinne friksjonskrefter i kinematiske par og miljømotstandskrefter:. Betydninger og erstattes i denne og påfølgende ligninger i 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. I ligning (1) i stedet for fungerer Og utført per syklus, kan du erstatte gjennomsnittsverdiene for de tilsvarende potensene per syklus:

En girkasse er en girmekanisme (inkludert snekke) designet for å redusere vinkelhastigheten til utgangsakselen i forhold til inngangen.

Inngangsvinkelhastighetsforhold til vinkelhastigheten ved utgangen kalt girforholdet :

For girkassen har ligning (2) formen

Her T 2 Og T 1 - gjennomsnittsverdier av dreiemoment på utgangen (moment av motstandskrefter) og inngang (moment av drivkrefter) til girkassen.

Den eksperimentelle bestemmelsen av effektivitet er basert på måling av verdiene T 2 Og T 1 og beregne η ved hjelp av formel (4).

Når man studerer effektiviteten til en girkasse etter faktorer, dvs. systemparametere som påvirker det målte verdi og kan endres med hensikt under eksperimentet, er motstandsøyeblikket T 2 på utgående aksel og rotasjonshastigheten til girkassens inngangsakseln 1 .

Den viktigste måten å øke effektiviteten til girkasser på er å redusere krafttapene, for eksempel: bruke mer moderne smøresystemer som eliminerer tap på grunn av blanding og sprut av olje; installasjon av hydrodynamiske lagre; design av girkasser med de mest optimale overføringsparametrene.

Effektiviteten til hele installasjonen bestemmes ut fra uttrykket

Hvor – girreduseringseffektivitet;

– effektiviteten til elektriske motorstøtter,;

– koplingseffektivitet, ;

– effektiviteten til bremsestøttene,.

Den totale effektiviteten til en flertrinns girredusering bestemmes av formelen:

Hvor – Gireffektivitet med gjennomsnittlig produksjonskvalitet og periodisk smøring,;

– Effektiviteten til et par lagre avhenger av deres design, monteringskvalitet, lastemetode og tas omtrentlig(for et par rullelager) og(for et par glidelager);

– Effektivitet som tar hensyn til tap på grunn av sprut og blanding av olje er tilnærmet akseptert= 0,96;

k– antall par med lagre;

n– antall tannhjulspar.

3. Beskrivelse av forskningsobjekt, instrumenter og instrumenter

Dette laboratoriearbeidet utføres på en DP-3A-installasjon, som gjør det mulig å eksperimentelt bestemme effektiviteten til en girredusering. DP-3A-installasjonen (figur 1) er montert på en støpt metallbase 2 og består av en elektrisk motorenhet 3 (en kilde til mekanisk energi) med en turteller 5, en lasteanordning 11 (energiforbruker), en girkasse som testes 8 og elastiske koblinger 9.

Figur 1. Skjematisk diagram av DP-3A-installasjonen

Lasteanordningen 11 er en magnetisk pulverbrems som simulerer arbeidsbelastningen til girkassen. Statoren til lastanordningen er en elektromagnet, i det magnetiske gapet som er plassert en hul sylinder med en rulle (rotoren til lastanordningen). Det indre hulrommet til lasteanordningen er fylt med en masse bestående av en blanding av karbonylpulver og mineralolje.

To regulatorer: potensiometre 15 og 18 lar deg justere henholdsvis hastigheten på den elektriske motorakselen og mengden av bremsemomentet til lastenheten. Rotasjonshastigheten styres ved hjelp av en turteller5.

Størrelsen på dreiemomentet på akslene til den elektriske motoren og bremsen bestemmes ved hjelp av enheter som inkluderer en flat fjær6 og visere7,12. Støtte 1 og 10 på rullelagre gir muligheten til å rotere statoren og rotoren (både motoren og bremsen) i forhold til basen.

Således, når elektrisk strøm tilføres (slå på vippebryteren 14, signallampen 16 lyser) inn i statorviklingen til den elektriske motoren, mottar rotoren et dreiemoment, og statoren mottar et reaktivt dreiemoment lik dreiemomentet og rettet. i motsatt retning. I dette tilfellet, statoren under påvirkning av det reaktive dreiemomentet avviker (balansert motor) fra sin opprinnelige posisjon avhengig av størrelsen på bremsemomentet på den drevne akselen til girkassenT 2 . Disse vinkelbevegelsene til statorhuset til den elektriske motoren måles ved antall delinger P 1 , som indikatorpilen avviker til7.

Følgelig, når elektrisk strøm tilføres (slå på vippebryteren 17) til elektromagnetviklingen, motstår den magnetiske blandingen rotasjonen av rotoren, dvs. skaper et bremsemoment på utgangsakselen til girkassen, registrert av en lignende enhet (indikator 12), som viser mengden deformasjon (antall divisjoner P 2) .

Fjærene til måleinstrumentene er forhåndstarrede. Deres deformasjoner er proporsjonale med størrelsen på dreiemomentene på den elektriske motorakselen T 1 og girkassens utgående akselT 2 , dvs. størrelsene på drivkreftmomentet og motstandsmomentet (bremsende krefter).

Girkassen8 består av seks identiske tannhjulspar montert på kulelager i huset.

Det kinematiske diagrammet for DP 3A-installasjonen er vist i figur 2, EN De viktigste installasjonsparametrene er gitt i tabell 1.

Tabell 1. Tekniske egenskaper ved installasjonen

Ris. 2. Kinematisk diagram av DP-3A installasjonen

1 - elektrisk motor; 2 - kobling; 3 - girkasse; 4 – brems.

4. Forskningsmetodikk og resultatbehandling

4.1 Den eksperimentelle verdien av girkasseeffektiviteten bestemmes av formelen:

Hvor T 2 - motstandsmoment (moment på bremseakselen), Nmm;

T 1 – moment av drivkrefter (moment på den elektriske motorakselen), Nmm;

u– girforholdet til girreduksjonen;

– effektiviteten til den elastiske koblingen;= 0,99;

– effektiviteten til lagrene som den elektriske motoren og bremsen er installert på;= 0,99.

4.2. Eksperimentelle tester innebærer å måle dreiemomentet på motorakselen ved en gitt rotasjonshastighet. I dette tilfellet opprettes visse bremsemomenter sekvensielt på utgangsakselen til girkassen i henhold til tilsvarende indikatoravlesninger12.

Når du slår på den elektriske motoren med vippebryter 14 (Figur 1), motorstatoren støtte med hånden for å unngå å treffe fjæren.

Slå på bremsen med vippebryter 17, hvoretter indikatorpilene stilles til null.

Bruk potensiometer 15, still inn det nødvendige antallet motorakselomdreininger på turtelleren, for eksempel 200 (tabell 2).

Potensiometer 18 skaper bremsemomenter på utgående aksel til girkassen T 2 som tilsvarer indikatoravlesninger 12.

Registrer indikatoravlesningene7 for å bestemme dreiemomentet på motorakselen T 1 .

Etter hver serie målinger ved én hastighet, flyttes potensiometrene 15 og 18 til sin ytterste posisjon mot klokken.

4.3. Ved å endre belastningen på bremsen med potensiometer 18 og på motoren med potensiometer 15 (se figur 1), med konstant motorrotasjonshastighet, registrerer du fem indikatoravlesninger 7 og 12 ( P 1 og P 2) i tabell 3.

Tabell 3. Testresultater

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 (sammenfaller) - en koaksial sylindrisk eller planetarisk girkasse.

Skrå-heliske 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 mindre enn 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)

Tnom - nominelt 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