755

2.1.Установить стрелочный прибор «Скорость» на нуль.

2.2.Нажать на кнопку «Сеть». В режиме «Готовность» загорается красная лампочка.

2.3.Вывестиручкурегулированиячастотывращенияэлектродвигателя «Per. скорости»на нуль (против часовой стрелки до упора) и включить электродвигатель, нажав кнопку «Двигатель».

2.4.Вывестиручкурегулированиятокавозбуждениянагрузочногоустройства«Peг.нагрузки»нанульивключитьнагрузку, нажав на кнопку «Нагрузка».

2.5.Установитьстрелочные приборы«Момент Ml»и «Момент М2» на нуль.

3.Измерение КПД редуктора и одной ступени при постоян-

ной частоте вращения двигателя.

3.1.Установить по прибору «Скорость» вращением ручки «Peг. скорости» величину частоты вращения двигателя в преде-

лах 65...80 мкА. Цена деления прибора Сn 15об/мин . мкА

3.2. Установитьпоприбору«Момент М2»вращением ручки «Peг. нагрузки» величину нагрузки 10 мкА. Цена деления прибора М2 для установки № 083 СМ2 = 11·10-3 Н·м/мкА, для

№084 СМ2 = 14·10-3 Н·м/мкА.

3.3.Замерить по прибору «Момент Ml» момент ТI на валу двигателя. Цена деления прибора СМ1 = 2·10-3 Н· м/мкА.

3.4.Рассчитать величины Т1 и ТVII с учетом тарировочных

коэффициентовCМ1 иСМ2.

3.5.Рассчитать КПД редуктора рn (по формуле (5.10)).

3.6.Вращениемручки«Peг.нагрузки»установить еще3...4 величины нагрузки (не более 90 мкА), обеспечивая постоянство частоты вращения другой ручкой. Рассчитать КПД редуктора.

3.7.Рассчитать КПД одной ступени 1n (поформуле(5.9)).

3.8. Построить графики pn f TVII и 1n f TVII .

4. Измерение КПД при постоянной нагрузке на выходном валу.

4.1.Установить по прибору «Момент М2» величину нагрузки в пределах 40... 80 мкА.

4.2.Установитьпоприбору«Peг.скорости»частотувращения двигателя, немного превосходящую минимальную.

71

4.3. Измерить момент Т1. Рассчитать КПД редуктора и одной ступени. Установить еще 3...4 величины частоты вращения (не более 80 мкА), рассчитывая КПД. Построить графики

рт f TVII и 1Т f TVII .

5.Сравнить экспериментальные значения КПД зубчатой передачи со справочными.

Сформулировать выводы:

– осоответствии экспериментальных и справочных значений КПД;

– о влиянии момента на выходе на КПД;

– о влиянии частоты вращения на КПД.

6.Вычертить схему установки (см. рис. 5.1).

Вопросыкзащитеработы

1.В чем состоит цель работы?

2.Как определяется механический КПД через мощности?

3.Как определяется мощность при поступательном движе-

нии?

4.Как определяется мощность при вращательном движении?

5.Как определяется КПД последовательно расположенных механизмов?

6.Как определяется передаточное отношение зубчатого механизма?

7.Как определяется передаточное отношение многоступенчатого зубчатого механизма?

8.Сколько ступеней имеет экспериментальная установка?

9.Какизменяютмоментсопротивлениянагрузочногоустройства?

Лабораторная работа№6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ВИНТОВЫХ ПАР

Цель работы: определение КПД винтовых пар с различным числом заходов из разных материалов винта и гайки.

Оборудование: установка типа ТММ-ЗЗМ, штангенциркуль.

72

6.1.Краткие теоретические сведения

Ввинтовой паре установки типа ТММ-ЗЗМ (рис. 6.1) винт 1 установлен в гайке 2, прикрепленной к стойке.

3 4

G1

5

R

6

2

Рис. 6. 1. Схема определения КПД винтовой пары

На верхнем конце винта укреплен шкив 3, нагруженный грузом 4 весом G1. На шкив намотан трос, к концу которого, перекинутому через блок 5, прикреплен груз 6 весом G2. Груз 6 сообщаетшкивумомент, поддействиемкотороговинтвывинчивается из гайки с постоянной скоростью, поднимая груз 4 вверх. Работа силы G2 есть работа движущей силы, работа груза G1 — полезной работой. За один оборот винта груз G1 поднимается вверхна один ходрезьбы винта Рh исовершаетполезную работу:

Работа силы G2 за этот период

где R – радиус шкива, м; Т – крутящий момент на винте, Н·м. Экспериментальное значение механического КПД:

Теоретический КПД рассчитывают по формуле

73

где – угол подъема резьбы; определяется из развертки резьбы (рис. 6.2) по среднему диаметру резьбы d2, мм:

где z – число заходов (определяется на торце винта; на рис. 6.2 z = 2); Р — шаг резьбы, мм; – приведенный угол трения,

гдеf–коэффициенттренияскольжения; дляпарыстальпостали принимать f = 0,12...0,15; для пар сталь–латунь и сталь – бронза f= 0,06…0,1(при смазывании принимают меньшиезначения);– угол профиля; для прямоугольной резьбы = 0°; для трапецеидальной = 30°; для метрической = 60°. Из формул (6.4) и (6.5) следует, что КПД винтовой пары возрастает:

–с увеличением угла подъема и числа заходов z (когда числитель и знаменатель сближаются по величине);

–с уменьшением коэффициента трения в резьбе (за счет смазыванияипримененияантифрикционныхпар);

–суменьшениемуглапрофиля (минимальныйкоэффициент трения – в прямоугольной резьбе).

6.2.Описание установки ТММ-ЗЗМ

Корпус электродвигателя 1 (рис. 6.3) жестко связан с корпусом редуктора 2 и вместе с ним может свободно поворачиваться в подшипниках качения 3 и 4.

74

7

11

14

G1

Рис. 6.3. Схема установки ТММ-ЗЗМ

Внутри трубчатоговала 5проходитприводной вал6,опирающийсяна бронзо-графитовыеподшипники скольжения 7.Винт8 съемный, он крепится муфтами 9 и 10 к приводному валу редук-

75

тора 6 и валику 11. На винте находится гайка 12, к которой на двух тягах 13 подвешен груз 14. От поворота гайка 12 предохраняется пальцем (на схеме условно показан поз. 15), входящим в пазоснования.

При включении двигателя 1 ротор через редуктор 2 начинает вращать винт 8 и перемещать гайку12 с грузом 14. Одновременно реактивный момент стремится повернуть редуктор вместе со статоромвпротивоположномнаправлении.Поворачиваясь,корпус редуктора 2 через палец 15 воздействует на плоскую пружину 16. Индикатор часового типа 17 измеряет деформацию пружины, протарированной повеличине момента двигателя Т. Осевая нагрузка G1 на гайку винтовой пары осуществляется подвешиванием грузов весом 30, 50, 80 и 100 Н. Рабочий ход гайки вдоль винта – 300 мм.

Установка снабжена тремя винтами и тремя гайками. Материал винтов – сталь 45. Характеристика винтов и гаек:

–№ 1 – резьба метрическая М42 4,5;

–№ 2 – резьба прямоугольная однозаходная – прям. 42 4,5;

–№ 3 – резьба прямоугольная трехзаходная – прям. 42 24

(Р8).

Материал сменных гаек: сталь 20, латунь ЛС 59-1, бронза 05Ц5С5. Наружный диаметр d = 42 мм.

Управлениеустановкойавтоматизировано. Нажимомкнопки «Пуск» при включенной сети осуществляется пуск двигателя, подъем гайки вверх (рабочий ход), реверсирование двигателя и опускание гайки вниз. В данной работе определяется КПД винтовой пары при подъеме груза.

6.3.Порядок выполнения работы

1.Записатьисходныеданные:обозначениерезьбы, шагР(ход

Ph) резьбы, угол профиля , материалы винта и гаек, коэффициенты трения f1 и f2.

2.Измерить внутренний диаметр резьбы d1 и рассчитать средний диаметр по формуле

d2 d d1 /2.

3.Рассчитатьугол подъема винтовой линии поформуле(6.5).

4.Рассчитать приведенный угол трения по формуле (6.6).

76

5.Установить в прибореТММ-ЗЗМ винт с гайкой. Закрепить верхнюю раздвигающуюся муфту винтом.

6.Установить приспособление для подвешивания грузов на гайку. Вес подвесных баз с траверсой и гайки с обоймой составляет G1 = 30 Н.

7.Включить сеть. Нажатием на кнопку «Пуск» включить двигатель и установить гайку в нижнее положение.

8.При движении гайки вверх снять три отсчета на шкале индикатора.

9.Сменить грузы последовательно на 50, 80 и 100 Н и снять отсчеты.

10.Заменить гайку (взять гайку из другого материала) и повторить опыт.

11.Вычислить средние отсчеты индикатора для каждого груза и материалагайки. Определитьприложенныеквинтукрутящие моменты Т1; тарировочный коэффициент СТ = 80 Н·мм/мм.

12.Вычислить работу движущих сил по формуле (6.2).

13.Вычислить работу сил сопротивления по формуле (6.1).

14.Рассчитать опытное значение КПД по формуле (6.3) для различных материалов гаек и различных нагрузок.

15.Вычертить графики f G1 при различных материалах

гайки.

16.Вычислить теоретический КПД винтовых пар поформуле

(6.4).

17.Сделать вывод о соответствии экспериментальных и теоретических данных.

18.Вычертить схему установки (см. рис. 6.3).

Вопросыкзащитеработы

1.В чем состоит цель работы?

2.Как определяется механический КПД через работы?

3.Как определяется мощность при поступательном движе-

нии?

4.Какопределяетсямощность при вращательном движении?

5.Как влияет на КПД угол подъема винта?

6.Как влияет на КПД число заходов резьбы?

7.Как влияет на КПД коэффициент трения в резьбе?

8.Как влияет на КПД угол профиля резьбы?

77

Лабораторная работа№7

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМОВ

Цель работы: аналитическое определение передаточных отношенийзубчатыхредукторов,планетарныхмеханизмовикоробок скоростей; подбор чисел зубьев планетарных механизмов; изучение правил выполнения кинематических схем.

Оборудование: модели двухступенчатых зубчатых редукторов; коробка скоростей; модели и схемы планетарных редукторов.

7.1.Краткие теоретические сведения

7.1.1.Общие кинематические соотношения

Передаточное отношение механизма передачи вращательного движения равно отношению угловых скоро-

стей либо частот вращения n. При работе зубчатой передачи начальные окружности радиусов rw1 и rw2 перекатываются друг по другу без скольжения (рис. 7.1, а, б), поэтому их линейные скорости равны друг другу:

Рис. 7.1. Кинематические схемы внешнего и внутреннего зубчатых зацеплений

В нулевых передачах начальные радиусы совпадают с делительными, т.е. rw = r. Из формулы (7.1) следует:

78

Поскольку в зубчатом зацеплении могут находиться колеса только одного модуля, то отношение радиусов можно заменить отношениями чисел зубьев:

С учетом формул (7.2) и (7.3) передаточноеотношение зубчатой передачи определяют следующими отношениями:

где i12 – передаточное отношение от колеса 1 к колесу 2; z2 – число зубьев ведомого колеса; z1 –число зубьев ведущего колеса.

Угловые скорости могут быть положительными при направлении против часовой стрелки и отрицательными – по часовой стрелке. Соответственно могут быть разными знаки передаточногоотношения:«минус»длявнешнегозацепления(см. рис. 7.1, а, колеса вращаются в противоположныестороны) и «плюс»для внутреннего (см. рис. 7.1, б).

7.1.2. Многоступенчатая зубчатая передача

Передаточное отношение многоступенчатой зубчатой передачи равно произведению передаточных отношений отдельных ступеней:

Для цилиндрического трехступенчатого редуктора (рис. 7.2) формула (7.5) с учетом формулы (7.4) может быть записана так:

где m – число внешних зацеплений.

На схеме рис. 7.2 m = 3, поэтому знак общего передаточного отношения – «минус», что указывает на противоположное направлениевращенияколес1и 4.Направленияугловыхи прямых стрелок на рис. 7.2 подтверждают вышесказанное. При использовании прямых стрелок колесу 1 задают произвольное направление, например, вправо. При внешнем зацеплении z1/z2 звено 2 будетиметьпротивоположноевращение(стрелка влево). Анало-

79

гично звено 3 имеет вращение, противоположное 2 (стрелка вправо),и,наконец,звено4вращаетсяпротивоположно3(стрелка влево). В результате стрелки звеньев 1 и 4 будут иметь противоположныенаправлениявращения.

Рис. 7.2. Кинематическая схема серии зубчатых колес

7.1.3.Коробка скоростей

Вкоробке скоростей (рис. 7.3, а) передаточное отношение имеет несколько значений. От вала I к валу II движение передается по двум потокам: от шестерни 1 к колесу 2 или от шестерни

1' к колесу2' взависимости отположения блока шестерен z1– z1 .

При передаче движения между валами II и III каждый поток будет иметь по три варианта передаточных отношений между

колесами, соответственно z2.1/z3, z2.2/z3 и z2.3/ z3 .

Все возможные варианты угловых скоростей выходного вала либо передаточных отношений между валами I и III отражают в видеграфика — лучевой диаграммы (рис. 7.3, б). Общее передаточное отношение двухступенчатой передачи:

iI.III iI.IIiII.III ,

80