Контрольные вопросы
1. Как устроен механизм, динамика которого исследуется в практической работе?
2. Что такое маховые моменты одной вращающейся детали и как определяются его приведенные значения?
3. Какими способами рассчитывается маховый момент всего исследуемого в практической работе механизма?
4. Как определить коэффициент учета инерционных масс исследуемого в практической работе механизма, моменты инерции которых неизвестны, и чему равно числовое значение данного коэффициента?
5. Какими видами времени неустановившегося движения характеризуется исследуемый в практической работе механизм и чему равны их числовые значения?
6. Какими видами крутящих моментов характеризуется исследуемый в практической работе механизм и чему равны их числовые значения?
7. В какой последовательности должно производится исследование динамики механизма в данной практической работе?
Практическая работа № 2
Исследование динамики грузоподъёмного механизма (Часть 2)
Цель работы: изучить динамику грузоподъемного механизма.
Основные теоретические положения
Устройство для исследования динамики механизма (рисунок 2.1) состоит из электродвигателя 1, вал которого соединен упругой муфтой 2 с быстроходным валом редуктора 3. Тихоходный вал редуктора 3 соединен с помощью муфты 2 с валом 6. Данный вал опирается на подшипники 4 и является несущим для тормозного шкива 5 и инерционных дисков 7. На тормозном шкиве 5 установлен грузоупорный одно-колодочный тормоз 8, создающий дополнительное сопротивление вращению при разгоне. В качестве фрикционного материала тормозной колодки используется тканевая тормозная асбестовая лента, имеющая коэффициент трения по стали f = 0,35. При проведении эксперимента в данной лабораторной работе тормоз будет только имитировать дополнительную нагрузку на привод; торможения, как такового, с целью быстрой остановки производиться не будет.
Необходимые для исследования динамики механизма данные электродвигателя, тормоза, редуктора и инерционных дисков приведены в технической характеристике установки (таблица 2.1).
1 − Электродвигатель; 2 − муфта упругая; 3 − редуктор; 4 − подшипник; 5 − шкив тормозной;
6 − Вал; 7 − диск инерционный; 8 − тормоз; 9 − тормозная колодка; 10 −рычаг тормоза; 11 − грузы
Рисунок 2.1 − Кинематическая схема устройства для исследования динамики механизма
Таблица 2.1 − Технические характеристики устройства для исследования динамики механизма
Характеристика |
Размерность |
Величина |
Электродвигатель типа АОЛ2-31-6/4 |
||
Мощность |
кВт |
0,75/1,1 |
Частота вращения ротора |
об/мин |
955/1440 |
Маховый момент ротора |
Н∙м2 |
0,4 |
Напряжение |
В |
380 |
Частота тока |
Гц |
50 |
Тормоз одноколодочный грузоупорный |
||
Диаметр тормозного шкива |
мм |
100 |
Вес грузов |
Н |
50, 100, 150 |
Маховый момент шкива |
Н∙м2 |
0,48 |
Инерционные диски |
||
Маховый момент одного диска |
Н∙м2 |
2,7 |
Количество инерционных дисков |
шт. |
3 |
Редуктор двухступенчатый цилиндрический |
||
Передаточное число |
– |
30 |
Маховый момент редуктора |
Н∙м2 |
0,3 |
Вывод формул для исследования динамики грузоподъемного механизма. Моменты сопротивления движению механизма при свободном выбеге и торможении определяется так же, как в практической работе № 1 (с использованием формул (1.6) и (1.7)).
Дополнительный момент сопротивления, продляющий время неустановившегося движения, создаваемый грузоупорным тормозом, определяется по формуле
, (2.1)
где
Fт
− сила
прижатия колодки к шкиву, Н;
− диаметр тормозного шкива, м; f
− коэффициент трения.
Усилие прижатия колодки к шкиву находится из условия равновесия рычажной системы (вид А–А, рисунок 2.1):
. (2.2)
где L и l − соответственно длинное и короткое плечи рычага тормоза, Н; F − вес груза, расположенного на длинном плече рычага тормоза, Н.
Динамический момент для механизма опытной установки (рисунок 2.1), согласно формулам (1.2) и (1.5) в практической работе № 1
, (2.3)
где
и
−
маховые моменты тормозного шкива и
одного инерционного диска, приведенные
к быстроходному валу привода, Н∙м2;
− приведенный эквивалентный маховый
момент тормоза, Н∙м2;
z
− количество дисков, шт. Указанные
приведенные моменты вычисляются по
соотношению (1.4).
Тогда эквивалентный маховый момент тормоза, приведенный к валу электродвигателя, согласно выражению (1.4)
. (2.4)
Суммарный приведенный маховый момент вращающихся масс механизма установки составит
, (2.5)
где Mс1 = Mст − момент сопротивления движению механизма после выключения электродвигателя при свободном выбеге без дополнительного затормаживания тормозом, определяемый по формуле (1.6) , Н∙м; tв − время неустановившегося движения (время остановки без дополнительного затормаживания при свободном выбеге), с; n − частота вращения электродвигателя, об/мин.
Эквивалентный маховый момент тормоза, приведенный к тихоходному валу согласно выражению (1.11)
, (2.6)
где Мт − момент сопротивления тормоза, определяемый по формуле (2.1), Н; ni − частота вращения тихоходного вала, об/мин; tп − время неустановившегося движения (время пуска), с.
Электродвигатель установки двух скоростной, позволяет работать на частоте вращения 955 или 1440 об/мин.
При известных маховых моментах ротора электродвигателя и инерционных дисков из формулы (2.3) с учетом (2.5) определяется коэффициент δ, учитывающий инерцию масс отдельных деталей трансмиссии: вала, соединительных муфт, деталей передач и других деталей
. (2.7)