POGALOVLAB

Коэффициент передачи удара для полусинусоидального импульса вычисляют по выражению

где υ – коэффициент расстройки, υ = ω/ω0 ; ω0 – круговая частота собственных колебаний ФЯ РЭС.

Максимальное ускорен ие и перемещение, воздействующее на испытуемую конструкцию ФЯ, находим по формулам

где а – длина ФЯ.

О характере деформаций элементов конструкций ФЯ при коллебаниях можно судить по виду форм ( рис.4,5). Форма является графической иллюстрацией

колебательного процесса и от ображает положение конструкции в момент наибольшего удаления от положения равн овесия. Первый резонанс является "зонт ичной" формой колебаний, при которой дефо рмации имеют один знак, а узловые линии отсутствуют, второй резонанс – "крутильной " формой.

Рис.4. Первая собственная форма колебаний ФЯ

- 71 -

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис.5. Вторая собственная форма колебаний ФЯ

Первую собственную к руговую частоту ФЯ определяют по формуле

где α коэффициент, зависящий от способа закрепления; m – масса ФЯ; D –

Ме тодика выполнения работы

Работа проводится на лабораторном стенде (см. рис.1). При сбросе шара-ударника 1 о выступ наковальни 2 возникает ударный 'импульс, передающийся через основание стенда 3 к ФЯ 4, закрепленной в четырех точках. Механизм сброса 5 управляется от устройства У. Акселерометр 6, установленный в центре ФЯ, прео бразует ударное ускорение в электрический сигнал, который подается на анализатор спе ктра СК4-56 – 7. Анализатор спектра представ ляет собой частотно-избирательный измер ительный усили- тель с плавно регулируемым к оэффициентом усиления в диапазоне частот 20 ÷ 20000 Гц.

- 72 -

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Анализатор спектра

Анализатор спектра СК 4-56 имеет высокую разрешающую способность по частоте и высокую чувствительность по входу равную 30 мкВ. Для исследования динамических свойств ФЯ используют высокую частотный

пьезоэлектрический акселерометр АВС 032, который подключен непосредственно ко входу анализатора спектра. Величину ускорения в месте установки датчика определяют

по формуле

a = KAi ,

где Ai – выходной сигнал акселерометра в мВ;

K – коэффициент преобразования акселерометра, K = 0,135 мВ/м/с2. Достоинством ударного возбуждения является отсутствие длительных колебаний,

что обусловливает отсутствие полного резонанса элементов конструкции.

Положения органов управления анализатора спектра:

–переключатель НОМИНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ в положении 0,8 mV;

–режим с длительной памятью – ПАМЯТЬ ДЛИТ.;

–время разверки не менее – 0,1S/ДЕЛЕН.;

–обзор кГц/дел – 0,1;

–ПОЛОСА Hz – 30;

–УРОВЕНЬ дБ – 0 .

Лабораторное задание

1. Опытным путем определить частоту f0 собственных колебаний ячейки РЭС в герцах и коэффициент передачи удара в диапазоне частот (0,8 ÷ 1,2) f0.

- 73 -

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

2. Расчетным путем определить статическую, динамическую деформацию и относительную погрешность измерений акселерометра. Также определить динамические характеристики ячейки РЭС при ударном возбуждении.

Характеристики акселерометра:

полоса пропускания ∆f , Гц………….20 ÷ 10000; собственная частота колебаний fOA. , Гц…..30000; масса акселерометра М, г……….……………..3,3.

Характеристики ФЯ:

приведенный модуль упругости Е, ГПа……..20; коэффициент Пуассона μ…………………….0,3;

плотность материала ячейки р., г/cм3……… 1,85;

масса ячейки m, г……………………………...15,1; размер ячейки а*b* h , мм …………… 95x78x1,0.

Характеристики полусинусоидального ударного импульса: амплитуда ускорения А, м/с2……………….. 100;

длительность τ, мс……………………………. 2,0;

длительность фронта нарастания нагрузки τф., мс……………………………......1,0

Порядок выполнения работы

1.Определить частоту f0 собственных колебаний ячейки РЭС по формуле (10).

2.Определить выходной сигнал акселерометра, установленного в месте крепления ФЯ Акр и геометрическом центре Ац ячейки РЭС при ударном возбуждении в диапазоне частот (0,8 ÷ I,2)f0 . Результаты опытов занести в форму таблицы.

- 74 -

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Динамические свойства ФЯ РЭС

ц

у

3. Определить коэффициенты передачи удара ячейки РЭС при ударном возбуждении в диапазоне частот (0,8 ÷ 1,2) f0 по формуле

ky = Aц / Aкр.

Результаты расчетов занести в форму таблицы и построить графическую зависимость ky=φ(t) (см. риc.4), где f – частота фильтра виброанализатора. Определить опытное значение частоты собственных колебаний fоэ ячейки РЭС,

4.Определить относительную погрешность измерений акселерометра по формуле (4).

5.Определить параметры ударного импульса и основные динамические характеристики ячейки РЭС по формулам (5) - (8).

6.Сравнить экспериментальные и расчетные значения динамических свойств ячейки РЭС

(f0 , ky ).

7. Оформить отчет.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1)название и цель работы, основные теоретические сведения с расчетными зависимостями:

2)колебательную систему акселерометра (см. рис.2), схему ударного испытательного стенда (см. рис.1);

3)исходные характеристики акселерометров, ФЯ, полусинусоидального ударного импульса;

4)результаты исследований динамических свойств ФЯ РЭС в виде

таблицы и графическую зависимость ky = φ(t) (рис.6);

5)результаты расчетов относительной погрешности измерений высокочастотного акселерометра и динамических характеристик ФЯ РЭС по формулам (4) - (8); 6) выводы по работе.

- 75 -

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис.6. Зависимость коэффициента передачи удара

от частоты фильтра виброанализатора

Контрольные вопросы

1.Какие методы и средства используют при исследовании динамических свойств РЭС?

2.Как моделируют ударное возбуждение РЭС?

3.Назовите основные параметры ударного импульса.

4.Обоснуйте расчетную модель акселерометра и ФЯ.

6. Какие факторы влияют на достоверность исследования динамических свойств РЭС?

Рекомендуемая литература

1.А.А.Дегтярев, В.А. Лет ягин, А.И Погалов. Основы механики и сопротивление материалов. Лабораторный пр актикум.М.МИЭТ, 1997г.,188с.

2.С.Д.Осипова. Лабораторный практикум по курсу «Прикладная механ ика». М.МИЭТ, 1987г., 80 с.

76

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Модуль 2 (изучение конструкций, параметров)

Лабораторная работа № 9.

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ

Цель работы: 1) изучить конструкции зубчатых редукторов и их отдельных элементов; 2) составить кинематическую схему редуктора; 3) определить основные параметры зубчатых колес с помощью измерений и расчетов.

Продолжительность работы - 2 ч.

Оборудование, аппаратура, инструмент:1) зубчатые редукторы; 2) штангенциркуль; 3) измерительная линейка; 4) ключи; 5) отвертка; 6) чертежные принадлежности - карандаш, циркуль, линейка.

Теоретические сведения

Для передачи энергии от двигателей к производственным машинам с изменением угловых скоростей и крутящих моментов широко используют передаточные механизмы. Передаточные механизмы, служащие для уменьшения угловой скорости (понижающие передачи) и увеличения крутящего момента, называют редукторами. Для увеличения

частоты вращения ведомых звеньев и снижения крутящего момента применяют повышающие передаточные механизмы, называемые мультипликаторами. Преимущественное применение в технике имеют понижающие передачи - редукторы.

Редукторы, как правило, выполняют в виде отдельного устройства в герметичном корпусе. В таком исполнении передачи, называемые закрытыми, находятся в наилучших условиях, так как они защищены от загрязнений окружающей среды, а такте в этом случае легко осуществима смазка зацепления и подшипниковых узлов. Иногда используются редукторы без герметичного корпуса. Такие передачи называют открытыми, они

обладают меньшей нагрузочной способностью и долговечностью по сравнению с закрытыми передачами в связи с тем, что они не защищены от пыли и грязи, а смазка трущихся элементов затруднена.

В редукторах применяют в основном зубчатые, реже червячные и цепные передачи. В зависимости от типа передачи различают редукторы цилиндрические, конические, червячные, планетарные и др. По количеству передач и кинематической

77

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

схеме редукторы могут быть одно-, двух-, трех-, многоступенчатые, а также комбиниро- ванные: коническо-цилиндрические, червячно-цилиндрические и др.

Корпуса редукторов обычно отливают из серого чугуна (СЧ15-32, СЧ18-36), литейной стали (15Л, 20Л), алюминиевых сплавов (АЛ-2, АЛ-3); иногда корпуса делают сварными, фрезерованными или точеными.

Корпусным деталям придают по возможности простую форму с минимально необходимым количеством переходов, ребер, выступов, буртов и т.п.

В местах установки подшипниковых узлов на литом корпусе делают приливы. Болты для крепления крышки к основанию располагают вблизи опор. Размеры элементов корпусов обычно определяются технологией изготовления и конструкцией.

Для осмотра зацепления, заливки и слива смазки, а также определения уровня масла в корпусе редуктора предусмотрены отверстия, закрываемые пробками, крышками и т.п.

Редукторы с зубчатыми колесами обладают следующими положительными свойствами: высокая нагрузочная способность, высокий КПД, возможность изготовления колес высокой точности, постоянство передаточного отношения, надежность, долговечность и простота в эксплуатации. К недостаткам зубчатых редукторов можно отнести шум, возникающий во время их работы при неточном изготовлении колес.

Лабораторное задание

I. Изучить конструкцию редуктора и отдельных его деталей, обратив внимание на конструкцию корпуса и крышки редуктора, зубчатых колес, опор валов, уплотнения, крышек подшипников, выходных концов валов, устройств для точного расположения крышки редуктора относительно корпуса, устройства для смазки трущихся частей редуктора.

2.Измерить параметры, указанные в форме табл.1.

3.По данным табл.1 рассчитать основные параметры передачи, указанные в форме

табл. Примечания:

1.При определении параметров косозубой цилиндрической передачи вместо нормального модуля в расчетные формулы для d1 и d2 подставляется модуль торцевой mt

=m/cosβ .

2.Коэффициент высоты головки зуба принять равным ha* = 1,0.

78

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3. Коэффициент радиального зазора принять равным с* = 0,25 при m ≥ 1мм; с* = 0,35

при 1 мм > m ≥ 0,5 мм; с* = 0,5 при 0,5 мм > m ≥ 0,1 мм.

Форма таблицы 1

Измеренные значения параметров зацепления

Форма таблицы 2

Расчетные значения параметров зацепления

79

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Методические указания

При выполнении разборочно-сборочных операций не нужно прилагать больших усилий, например, при завертывании винтов, установке подшипников в гнезда и т.п. Следует также учитывать, что при сборке не должно оказываться ”лишних” деталей.

Собранный редуктор необходимо представить преподавателю или лаборанту по окончании лабораторной работы.

Методика выполнения работы

Рекомендуется следующий порядок выполнения работы:

1.Произвести внешний осмотр редуктора; изучить конструкцию корпуса, крышек и других деталей; установить их назначение; наметить план разборки редуктора.

2.Произвести разборку редуктора, обращая внимание на последовательность производимых демонтажных операций.

3.Вычертить кинематическую схему редуктора.

4.Подсчитать числа зубьев всех колес редуктора.

5.Определить= =передаточное= число каждой ступени:

,, .

= ∙ …

6. Определить общее передаточное число редуктора

ред .

7.Дня одной пары (любой) зацепления произвести замеры параметров, указанных в форме табл.1, присвоив следующие индексы: для шестерни - 1; для колеса - 2.

8.Используя данные замеров, провести расчет основных параметров передачи по формулам формы табл.2.

80

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com