2.6. Будова лабораторної установки для визначення характеристик компенсуючих пружних муфт

Для визначення основних характеристик пружних компенсуючих муфт служить лабораторна установка ДМ-47. Ця установка має регульований електродвигун М (рис2.6.) інерційний віброзбуджувач та пристрій для закріплення досліджуваних муфт.

За допомогою пружної компенсуючої муфти вихідний вал регульованого електродвигуна М з’єднано з вхідним валом 6 планетарного редуктора, у якого центральне зубчате колесо 5 входить у зачеплення із сателітами 3 та 7. Сателіти за допомогою шпонок закріплені на валиках 4 та 8, які встановлені шарнірно рухомо в розточках водила 2.

Рис. 2.6. Схема установки для дослідження

пружний муфт

На валиках 4 та 8 також за допомогою шпонкових з’єднань закріплені дисбаланси 1 та 9, центри ваги яких зміщені відносно осей валиків 4 та 8 на величину ексцентриситету е. Дисбалансні маси 1 та 9 побудовані так, що кожна з них має два ексцентрики, при відносному провертанні яких відбувається зміна ексцентриситетуе. А корпус віброзбуджувача є одночасно і водилом 2 планетарного редуктора. На цьому корпусі встановлено штангу 30, на якій закріплено вантажі 31. Ці вантажі створюють початковий крутний моментТ₀віброзбуджувача. До водила 2 жорстко прикріплено вал 10, який опирається на підшипники кочення, що вмонтовані в корпус установки. Вихідний кінець вала 10 має шліци, на які насаджують напівмуфту 12 досліджуваної пружної компенсуючої муфти. А іншу напівмуфту 13 насаджують на шліци вала 14, який також обертається на підшипниках кочення, які розміщені в розточках корпуса установки. Жорсткий зв’язок валів 10 та 14 забезпечується гвинтовими затискачами 25 та 28 з маховиками 26 та 29. Осьове зміщення валів 10 та 14 (одного відносно іншого) здійснюється за рахунок гайки 16 та гвинта 17, який обертають за допомогою маховика 18. При вивченні демпфуючих властивостей пружних компенсуючих муфт вал 14 жорстко фіксують із станиною установки за допомогою гвинтового затискача 25, а затискач 28 при цьому вільний, що дозволяє валу 10 провертатись відносно вала 14 за рахунок пружних властивостей елементів муфт.

Коли необхідно зняти пружні характеристики муфт вал 10 за допомогою гвинтового затискача 28 та маховика 29 фіксують відносно станини установки, а вал 14 вільний і за рахунок пружної піддатливості муфти буде провертатись на кут відносно вала 10 під дією крутного моменту, що створюється вантажем 21. Ці вантажі встановлені на підвісі 20 і шарнірно зв’язані з важелем 24, який закріплено на диску 19, що жорстко закріплений на валу 14. До диску 19 прикріплено важіль 23, який опирається на ніжку індикатора 22. Знаючи переміщення кінця важеля 23, можна визначити і відносне провертання напівмуфт 12 і 13.

Регульований електродвигун М дозволяє змінювати частоту обертання вихідного вала в межах n₁=500...5000 об/хв, а загальний крутний момент на корпусі 2 віброзбуджувача буде

Т_зб=Т_о+Т_в= Т_о+Т₁sin₁t, (2.6.1.)

де Т₁=mu²₁²ea_w

m – загальна маса дисбалансів;

a_w – міжосьова відстань зубчастої пари 5-7;

u – передаточне число зубчатої пари 5-7 при нерухомому водилі 2; ( u=4);

₁ – кутова швидкість вала 6.

Вимірювання збуджуючого моменту Т_збта крутногоТ_крмоменту здійснюється за допомогою тензодатчиків 11 та 27, що наклеєні на вали 10 та 14. Сигнали від датчиків передаються до підсилювача, а потім на осцилограф (на схемі не показано).

3. ПЕРЕЛІК ОБЛАДНАННЯ, ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОІВ ТА ІНСТРУМЕНТІВ

Для вивчення будови та характеристик пружних компенсуючих муфт використовують лабораторну установку ДМ-47, комплект пружних компенсуючих муфт, тензометричний підсилювач (типу 8 АНЧ-7М або інший), осцилограф (наприклад світлопроменевий), набір гайкових ключів, планіметр.

4. ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1. Визначення пружних характеристик муфт.

4.1.1. Користуючись маховиком 18 ( рис. 2.6.), відвести вправо вал 14.

4.1.2. Взяти досліджувану муфту (за вказівкою викладача) та встановити її на вали 10 і 14. За допомогою маховика 18 провернути вал 14 вліво.

4.1.3. Виконати фіксацію вала 10 за допомогою затискача 28.У цей час вал 14 повинен бути вільний від дії на нього затискача 25.

4.1.4. Зняти вантажі 21 та встановити на нулеву поділку стрілку індикатора 22.

4.1.5. Користуючись вантажами 21, навантажити досліджувану муфту, а потім записати величину навантаження G_i та покази у_і індикатора 22.

4.1.6. Зменшуючи величину G_i вантажів 21, розвантажити досліджувану муфту у такій послідовності, яка була б зворотна до початку навантаженості. При цьому регулярно записувати дані вантажів G_i та покази у_і індикатора.

4.1.7. Визначити розрахунок кута відхиленню повороту напівмуфт при різних значеннях навантаженості та розвантаження досліджуваної муфти за такою залежністю:

, (4.1.)

де R – радіус розміщення ніжки індикатора.

Для даної лабораторної установки R=100 мм.

4.1.8. Визначити розрахунком момент Т_і при навантажуванні та розвантаженні досліджуваної муфти за такою формулою:

, (4.2.)

де L – довжина важеля 24 лабораторної установки (від осі вала 14 до центру вантажу).

Для даної лабораторної установки L=250мм.

4.1.9. Побудувати графічні залежності кута відносного повороту напівмуфт у функціях крутного моменту при навантаженнях та розвантаженнях досліджуваної муфти

; ;

4.1.10. Визначити теоретичним шляхом кути відносного повороту напівмуфт у функції передавального крутного моменту

(4.3.)

і побудувати графічну залежність.

4.1.11. Виконати порівняльну оцінку залежностей отриманих теоретичним та експериментальним шляхом, та пояснити причини розбіжностей.

4.2. Вивчення демпфуючих властивостей пружних компенсуючих муфт.

4.2.1. Спочатку слід виконати пункти 4.1.1. ... 4.1.9. з розділу визначення пружних характеристик муфт.

4.2.2. Користуючись планіметром визначити площі графіків при навантажуванні S_н та розвантажуванні S_р досліджуваної муфти, а потім і коефіцієнт демпфування .

4.2.3. Користуючись залежністю

, (4.4.)

визначити середню жорсткість муфти,

де .

4.2.4. Користуючись затискачем 25 лабораторної установки, зафіксувати одну з напівмуфт. Підключити тензодавачі до підсилювача та осцилографа.

4.2.5. За допомогою вантажів 21 та важеля 24 виконати тарування тензометричних давачів 11 та 27. При цьому слід звертати увагу на пропорційність відхилення сигналів осцилографа до навантаження.

4.2.6. Виконати перевірку готовності лабораторної установки до роботи та увімкнути електродвигун до силової мережі електричного струму.

4.2.7. Змінюючи частоту обертання n₁ вала електродвигуна лабораторної установки, записати з осцилографа збуджуючий крутний момент Т_зб та крутний момент Т_кр. Користуючись даними осцилографа, визначити моменти Т₁ та Т₂.

4.2.8. Для вивчення резонансних явищ в установці одну з напівмуфт закріплюють нерухомо, а другій створюють коливальний рух. Коли частота  збуджуючого співпадає з частотою р вільних штучних коливань, наступає резонанс. Частоту вільних крутильних коливань визначають за такою залежністю:

, (4.5.)

де І – зведений момент інерції системи, що пов’язана з ведучою напівмуфтою.

При резонансі частота обертання вала електродвигуна визначається за такою залежністю

. (4.6.)

4.2.9. Коли відомі значення амплітуди Т₁ та Т₂ необхідно визначити коефіцієнт передачі зусилля при різних режимах

. (4.7.)

4.2.10. Побудувати графічні залежності коефіцієнт передачі зусилля (експериментального та розрахункового) у функції кутової швидкості 

К_екс=f() та К_р=f().

4.2.11. Виконати порівняльну оцінку експериментального коефіцієнта передачі зусилля К_екс та розрахункового К_р коефіцієнта.

4.2.12. Зробити висновки про вплив демпфуючих властивостей різного типу пружних компенсуючих муфт на коефіцієнт передачі зусилля.

4.2.13. Скласти звіт про виконану роботу.

5. ЗМІСТ ЗВІТУ З ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ.

5.1.МЕТА РОБОТИ: Вивчити будову, принцип дії та характеристики основних типів пружних компенсуючих муфт. Користуючись експериментальними даними побудувати пружні характеристики муфт і порівняти їх з теоретичними. Визначити експериментальним шляхом коефіцієнт демфування пружних муфт.

5.2. Схема лабораторної установки.

Рис. 5.2.

5.3. Технічна характеристика муфт з неметалевими пружними елементами.

Таблиця 5.1.

Назва даних			Позначення	Числове значення
1			2	3
МУФТА ПРУЖНА ВТУЛКОВО-ПАЛЬЦЕВА ТИПУ МУВП
Діаметр отвору під вал лівої напівмуфти, мм			dв1
Діаметр отвору під вал правої напівмуфти, мм			dв2
Зовнішній діаметр муфти, мм			D
Діаметр розміщення центрів пальців, мм			D1
Зовнішній діаметр пружних кілець, мм			dк
Діаметр пальця, мм			dп
Довжина набору пружних кілець, мм			l
Довжина напівмуфт, мм			L
Число пальців			z
Зазор між напівмуфтами, мм			
Максимально допустимий крутний момент, (табличне значення), Нм			Tmax
Максимально допустима кутова швидкість, рад/с			max
Максимально допустимі зміщення валів	осьове, мм		l
	радіальне, мм		r
	кутове, мм		
МУФТА З ПРУЖНОЮ ТОРОПОДІБНОЮ ОБОЛОНКОЮ
Діаметр отвору під вал лівої напівмуфти, мм			dв1
Діаметр отвору під вал правої напівмуфти, мм			dв2
Зовнішній діаметр муфти, мм			D
Довжина муфти, мм			L
Продовження таблиці 5.1.
1			2	3
Товщина оболонки, мм			
Діаметр прогумованої оболонки у місці затискання (зовнішній діаметр натискних кілець), мм			D1
Максимально допустимий крутний момент, (табличне значення), Нм			Tmax
Максимально допустима кутова швидкість, рад/с			max
Максимально допустимі зміщення валів		осьове, мм	l
		радіальне, мм	r
		кутове, мм	
МУФТА ПРУЖНА З ГУМОВОЮ ЗІРОЧКОЮ
Діаметр отвору під вал лівої напівмуфти, мм			dв1
Діаметр отвору під вал правої напівмуфти, мм			dв2
Зовнішній діаметр напівмуфт, мм			D
Внутрішній діаметр напівмуфт, мм			d1
Число зубів зірочки			z
Повна висота зубів зірочки, мм			h1
Робоча висота зубів зірочки, мм			h
Максимально допустимий крутний момент, (табличне значення), Нм			Tmax
Максимально допустима кутова швидкість, рад/с			max
Максимально допустимі зміщення валів		осьове, мм	l
		радіальне, мм	r
		кутове, град	

5.4. Технічна характеристика пружних компенсуючих муфт з металевими елементами.

Таблиця 5.2.

Назва даних		Позначення	Числове значення
1		2	3
МУФТА ПРУЖНА З РАДІАЛЬНИМ РОЗМІЩЕННЯМ ПАКЕТІВ ТОНКИХ ПРУЖИН
Діаметр отвору під вал лівої напівмуфти, мм		dв1
Діаметр отвору під вал правої напівмуфти, мм		dв2
Зовнішній діаметр муфти, мм		D
Ширина пружини, мм		в
Товщина однієї пружини, мм		1
Число пакетів пружин		z
Число пружин в одному пакеті		i
Радіус розміщення кінців пакетів мм		R
Кут нахилу бокової поверхні трапецієвидного пазу напівмуфт, град		
Максимально допустимий крутний момент, (табличне значення), Нм		Tmax
Максимально допустима кутова швидкість, рад/с		max
Максимально допустимі зміщення валів	осьове, мм	l
	радіальне, мм	r
	кутове, град	
МУФТА ПРУЖНА КОМПЕНСУЮЧА З ЗМІЄПОДІБНОЮ ПРУЖИНОЮ
Діаметр отвору під вал лівої напівмуфти, мм		dв1
Діаметр отвору під вал правої напівмуфти, мм		dв2
Зовнішній діаметр муфти, мм		D
Діаметр розміщення центрів ваги перерізу (осей) пружини, мм		Dp
Продовження таблиці 5.2.
1		2	3
Висота поперечного перерізу пружини, мм		h
Товщина пружини, мм		
Число зубів на кожній з напівмуфт		z
Крок зубів за розрахунковим діаметром, мм		t
Відстань між зубами напівмуфт, мм		l
Максимально допустимий крутний момент, (табличне значення), Нм		Tmax
Максимально допустима кутова швидкість, рад/с		max
Максимально допустимі зміщення валів	осьове, мм	l
	радіальне, мм	r
	кутове, град	

5.5. Теоретичне визначення характеристик муфт.

Таблиця 5.3.

Назва муфти	Позначення	Числове значення	Примітка
1	2	3	4
Пружна характеристика муфти. Кут повороту напівмуфт у:
Пружній втулково-пальцевій муфті типу МУВП			Для розрахунку приймають Т=0,75Тmax.таб
Пружній компен-суючій муфті з тороподібною оболонкою			Для розрахунку приймають Т=0,75Тmax.таб
Муфті пружній з гумовою зірочкою			Для розрахунку Т=0,75Тmax.таб
Муфтах з радіаль-ним розміщенням пакетів тонких пружин			Для розрахунку приймають Т=0,75Тmax.таб
Продовження таблиці 5.3.
1	2	3	4
Муфті пружній із змієподібною пружиною			Для розрахунку приймають Т=0,75Тmax.таб

5.6. Експериментальні дані при визначенні пружних характеристик муфт.

Таблиця 5.4.

Сила тяжіння вантажу Gi, Н	Покази індикатора уі	Кут повороту напівмуфт і	Примітка
1	2	3	4
Муфта пружна втулково-пальцева типу МУВП (Збільшення навантаження)
0,2G=
0,4G=
0,6G=
0,8G=
1,0G=
Зменшення навантаження
1,0G=
0,8G=
0,6G=
0,4G=
0,2G=
Муфта пружна з тороподібною оболонкою (Збільшення навантаження)
0,2G=
0,4G=
0,6G=
0,8G=
1,0G=
Зменшення навантаження
1,0G=
0,8G=
0,6G=
Продовження таблиці 5.4.
1	2	3	4
0,4G=
0,2G=
Муфта пружна з гумовою зірочкою (Збільшення навантаження)
0,2G=
0,4G=
0,6G=
0,8G=
1,0G=
Зменшення навантаження
1,0G=
0,8G=
0,6G=
0,4G=
0,2G=
Муфта пружна з радіальними пакетами тонких пружин (Збільшення навантаження)
0,2G=
0,4G=
0,6G=
0,8G=
1,0G=
Зменшення навантаження
1,0G=
0,8G=
0,6G=
0,4G=
0,2G=

5.7.Експериментальне визначення демпфуючих властивостей муфт.

Таблиця 5.5.

Частота обертання вала ел.двигуна nдв, об\хв	Покази тензодатчиків			Крутний момент		Коефіцієнт передачі зусилля
	збуджувача zзб		веденої напівмуфти zпр	збуджувач Тзб	пружний Ткор
1	2	3		4	5	6
Муфта пружна втулково-пальцева типу МУВП
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
Муфта пружна з тороподібною оболонкою
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000

5.8. Побудова графічних залежностей

Користуючись верхнім графіком, визначити коефіцієнт демпфування .

5.9. Висновки, пропозиції та рекомендації до лабораторної роботи.