Условные обозначения в кинематических схемах

Окончание таблицы 2

Лабораторная работа 7 определение коэффициента полезного действия зубчатой передачи

Цель работы: Изучить устройство многоступенчатой зубчатой передачи, составить кинематическую схему передачи, определить её коэффициент полезного действия.

1. Общие сведения

Зубчатые механизмы являются наиболее распространенными в машиностроении и приборостроении видом механических передач благодаря существенным достоинствам: компактности, надёжности работы, высоком КПД, простоте ухода, обеспечения высокой точности передаточного отношения, способности передавать большие нагрузки (см. работы №1 и №2).

К недостаткам зубчатых передач следует отнести необходимость использования специального оборудования и высококачественного инструмента для достижения необходимой точности и плавности работы механизма.

В настоящей лабораторной установке (рис.1) применяется многоступенчатая зубчатая передача. Она предназначена для ступенчатого изменения частоты вращения и соответствующего изменения моментов сил от ведущего вала к ведомому. Применяемые прямозубые колёса характеризуются высокой точностью обработки и не создают осевой нагрузки для подшипников.

Рис. 1. Лабораторная установка

Нагрузочное устройство представляет собой магнитный порошковый тормоз, работа которого основана на свойстве намагниченной среды оказывать сопротивление перемещению в неё ферромагнитных тел.

В качестве намагничиваемой среды применена жидкостная смесь минерального масла и железного порошка.

От двигателя через муфту вращение передаётся на входной вал зубчатой передачи (редуктора). От выходного вала редуктора через минуту движение передаётся на ротор порошкового тормоза. Тормоз состоит из ротора и статора. Статор порошкового тормоза снабжён обмоткой, ротор имеет вид вращающегося полого железного цилиндра. Внутренняя полость между статором и ротором заполнена специальным порошком, пропитанным маслом. При прохождении тока через обмотку статора происходит намагничивание порошка,в результате чего появляется сцепление порошка со статором и ротором. Статор тормозит ротор, создавая момент нагрузки на выходном валу редуктора. Этот момент возрастает с увеличением силы тока в обмотке статора. Сила тока регулируется кнопкой «нагрузка».

На панели управления установлены:

• кнопка включения питания прибора «Сеть» (9);

• кнопка включения питания нагрузочного устройства «Нагрузка» (Н);

• кнопка включения двигателя «Двигатель» (Д);

• ручка регулирования частоты вращения электродвигателя «Per. скорости»;

• ручка регулирования тока возбуждения нагрузочного устройства «Per. нагрузки»;

• сигнальная лампочка включения установки «Сеть»;

• три микроамперметра для измерения частоты вращения, моментов Т_ПС и

• Т_ДВ

• Цена деления прибора, регистрирующего момент Т_ПС: 2 Т_ПС 10³ (Н∙м)/(МкА),

• цена деления прибора, регулирующего момент Т_ДВ: 2,5∙10 ² (Н∙м)/(МкА),

• цена деления прибора, регистрирующего частоту вращения: 10 (мин^-1)/(МкА).

2. Расчётные зависимости для выполнения работы

Коэффициент полезного действия (КПД) - параметр, при помощи которого оценивается полезный эффект использования механической энергии и степень совершенства механизма. КПД зубчатого механизма определяется по формуле

, (1)

где Т_ПС, Т_ДВ – соответственно моменты полезных и движущих сил;

U –передаточное число механизма (U = 25).

При последовательном соединении нескольких простых механизмов их общий КПД определяется как произведение КПД простых механизмов:

, (2)

где – КПД одной пары зубчато го механизма.

КПД механизма , с учётом потерь в подшипниках определяется по формуле

, (3)

где - КПД подшипников качения ( = 0,96...0,98).

Для одноступенчатой зубчатой передачи КПД определяется по формуле

, Z₁ = 36; Z₂ = 54,

где Z₁ и Z₂ – числа зубьев ведущего и ведомого колёс; С – поправочный коэффициент: С = (F₀ + 2,87) / (Fо + 0,17).

Fo – окружное усилие, H : , где m – модуль зубчатого колеса, мм.

f – коэффициент трения скольжения. Для стальных зубчатых колёс, работающих со смазкой f = 0,12...0,16, без смазки f = 0,18...0,20.

Для определения модуля необходимо измерить диаметры зубчатых колёс.