Цилиндрических редукторов коэффициент полезного действия

Страницы работы

Определение коэффициента полезного действия

Цель работы: экспериментальное определение механического КПД многоступенчатого цилиндрического редуктора в зависимости от нагрузки и скорости.

Оборудование: прибор для изучения работы редуктора с цилиндрическими прямозубыми колесами типа ДПЗМ.

Механический коэффициент полезного действия определяют отношением работы сил полезного сопротивления к работе движущих сил за время установившегося движения:

КПД также находят по отношению мощностей:

Работу сил полезного сопротивления А_пс в Дж в зависимости от вида движения определяют по формулам:

для поступательного движения

для вращательного движения

Мощность сил полезного сопротивления Р_пс в кВт:

F — действующая сила,Н; в частном случае сила равна весу G; h — расстояние, на котором действует сила F либо на которое перемещается груз G, м; T — крутящий момент, Н∙м; φ — угол поворота, рад; за полный оборот φ = 2π; υ — скорость, м/с; ω — угловая скорость, c -1 .

КПД ряда последовательно расположенных механизмов определяют как произведение КПД отдельных ступеней ряда:

Краткие теоретические сведения

В шестиступенчатом цилиндрическом редукторе прибора ДПЗМ (схема на рис. 5.1) при одинаковых КПД каждой ступени в соответствии с формулой (5.7) общий КПД

где η₁ — КПД одной ступени редуктора; при известном η_р

Механический КПД связан с потерями мощности в зацеплении, которые вызываются преодолением сил трения скольжения, перекатыванием профилей друг по другу, а также потерями в опорах и смазке. КПД редуктора в соответствии с формулами (5.2) и (5.6):

Рис. 5.1. Схема установки ДПЗМ

где Т_VII — крутящий момент на валу нагрузочного устройства, Н∙м; T_I — момент на валу электродвигателя, Н∙м; i_p— передаточное отношение редуктора.

где z₁ — число зубьев шестерни (меньшего из двух колёс); z₂ — число зубьев колеса.

Установка для определения КПД цилиндрического редуктора (рис. 5.1) состоит из двигателя 1, шестиступенчатого редуктора и нагрузочного устройства 6, смонтированных на общем основании. Вместе с электронной аппаратурой она выполнена в виде отдельного прибора. Валы двигателя 1 и нагрузочного устройства 6 соединены с редуктором при помощи упругих муфт 2 и 5.

Корпус двигателя установлен в подшипниках так, что он может поворачиваться вокруг общей с ротором оси. Пальцем статор упирается в плоскую динамометрическую пружину. При передаче крутящего момента от вала электродвигателя к редуктору пружина создает реактивный момент Т₁, приложенный к электродвигателю. Вал двигателя соединяется с валом электронного тахометра.

Редуктор состоит из шести одинаковых пар z₃/z₄ зубчатых колес, смонтированных на подшипниковых опорах в корпусе редуктора. Верхняя часть редуктора имеет легкосъёмную крышку из оргстекла, которая служит для визуального наблюдения.

Нагрузочное устройство 6 представляет собой магнитный порошковый тормоз, принцип действия которого основан на свойстве намагниченной среды оказывать сопротивление перемещению в ней ферромагнитных тел. В качестве намагничиваемой среды применена жидкая смесь минерального масла и железного порошка. Корпус нагрузочного устройства устанавливается аналогично корпусу электродвигателя. Ограничение корпуса от кругового вращения осуществляется плоской пружиной, деформация которой позволяет определить тормозной момент Т_VII. Внутри корпуса на подшипниках располагается вал нагрузочного устройства, который соединен муфтой с выходным валом редуктора, на другом его конце закреплен барабан, который вращается в зазоре, образованном сердечником и ярмом индуктора нагрузочного устройства.

Барабан и его ступица вращаются в полости, заполненной жидкостью, состоящей из шести весовых частей сухого карбонильного железа и одной части индустриального масла И-8А. При прохождении тока через обмотку магнитный поток от сердечника замыкается через магнитную жидкость, барабан и ярмо, в результате чего возникает тормозной момент.

Видео:Цилиндрические редукторыСкачать

Лабораторная работа № 7 определение кпд редуктора с цилиндрическими прямозубыми колесами

Исследование КПД редуктора при различных режимах нагружения.

Для изучения работы редуктора используется прибор марки ДП3М. Он состоит из следующих основных узлов (рис. 1): испытуемого редуктора 5, электродвигателя 3 с электронным тахометром 1, нагрузочного устройства 6, устройства для замера моментов 8, 9. Все узлы смонтированы на одном основании 7.

Корпус электродвигателя шарнирно закреплен в двух опорах 2 так, что ось вращения вала электродвигателя совпадает с осью поворота корпуса. Фиксация корпуса электродвигателя от кругового вращения осуществляется плоской пружиной 4.

Редуктор состоит из шести одинаковых прямозубых цилиндрических передач с передаточным числом 1,71 (рис. 2). Блок зубчатых колес 19 установлен на неподвижной оси 20 на шарикоподшипниковой опоре. Конструкция блоков 16, 17, 18 аналогична блоку 19. Передача крутящего момента от колеса 22 к валу 21 осуществляется через шпонку.

Нагрузочное устройство представляет собой магнитный порошковый тормоз, принцип действия которого основан на свойстве намагниченной среды оказывать сопротивление перемещению в ней ферромагнитных тел. В качестве намагничиваемой среды применена жидкая смесь минерального масла и стального порошка.

Измерительные устройства крутящего и тормозного моментов состоят из плоских пружин, создающих реактивные моменты соответственно для электродвигателя и нагрузочного устройства. На плоских пружинах наклеены тензодатчики, соединенные с усилителем.

Читайте также: Редуктор ц3у 250 масса

На лицевой части основания прибора расположена панель управления: кнопка включения питания прибора «Сеть» 11; кнопка включения питания цепи возбуждения нагрузочного устройства «Нагрузка» 13; кнопка включения электродвигателя «Двигатель» 10; ручка регулирования частоты вращения электродвигателя «Регулирование скорости» 12; ручка регулирования тока возбуждения нагрузочного устройства 14; три амперметра 8, 9, 15 для измерения соответственно частоты n, момента М₁ момента М₂.

Рис. 2. Испытываемый редуктор

Техническая характеристика прибора ДП3М:

Передаточное число редуктора

Максимальная частота вращения электродвигателя, мин -1

Максимальный момент на валу электродвигателя, Нм

Максимальный момент, создаваемый нагрузочным устройством, Нм

Цена деления прибора, регистрирующего момент М₁, Нм/мка

Цена деления прибора, регистрирующего момент М₂, Нм/мка

Цена деления прибора, регистрирующего частоту вращения, мин -1 /мка

Определение КПД редуктора основано на одновременном измерении моментов на входном и выходном валах редуктора при установившемся значении частоты вращения. При этом расчет КПД редуктора производится по формуле:

где М₂ – момент, создаваемый нагрузочным устройством, Нм; М₁ – момент, развиваемый электродвигателем, Нм; u – передаточное число редуктора.

4. Порядок выполнения работы

На первом этапе при заданной постоянной частоте вращения электродвигателя производится исследование КПД редуктора в зависимости от момента, создаваемого нагрузочным устройством.

Сначала включается электропривод и ручкой регулировки скорости устанавливается заданная частота вращения. Ручка регулировки тока возбуждения нагрузочного устройства устанавливается в нулевое положение. Включается цепь питания возбуждения. Плавным поворотом ручки регулировки возбуждения задается первое из заданных значений момента нагрузки на валу редуктора. Ручкой регулировки скорости поддерживается заданная частота вращения. По микроамперметрам 8, 9 (рис. 1) фиксируются моменты на валу двигателя и нагрузочного устройства. Дальнейшей регулировкой тока возбуждения увеличивают момент нагрузки до следующей заданной величины. Поддерживая частоту вращения неизменной, определяют следующие значения М₁ и М₂.

Результаты эксперимента заносятся в таблицу 1, и строится график зависимости = f(M₂) при n = const (рис. 4).

На втором этапе при заданном постоянном моменте нагрузки M₂ исследуется КПД редуктора в зависимости от частоты вращения электродвигателя.

Включается цепь питания возбуждения и ручкой регулировки тока возбуждения устанавливается заданное значение момента на выходном валу редуктора. Ручкой регулировки скорости устанавливается ряд частот вращения (от минимальной до максимальной). Для каждого скоростного режима поддерживается неизменный момент нагрузки M₂, по микроамперметру 8 (рис. 1) фиксируется момент на валу двигателя М₁.

Результаты эксперимента заносятся в таблицу 2, и строится график зависимости = f(n) при M₂ = const (рис. 4).

Объясняется, из чего складываются потери мощности в зубчатой передаче и как определяется КПД многоступенчатого редуктора.

Перечисляются условия, позволяющие повысить КПД редуктора. Дается теоретическое обоснование полученных графиков = f(M₂); = f(n).

Подготовить титульный лист (см. образец на стр. 4).

Изобразить кинематическую схему редуктора.

Подготовить и заполнить табл. 1.

Результаты исследования КПД редуктора в зависимости

от момента, создаваемого нагрузочным устройством

Частота вращения эл. двигателя n , мин -1

Момент на выходном валу редуктора М₂ , Нм

Показание микроамперметра, регистрирующего момент М₂ , в делениях

Показание микроамперметра, регистрирующего момент М₁ , в делениях

Момент на входном валу редуктора М₁ , Нм

Видео:Коническо цилиндрический редуктор Motovario серии BСкачать

Редуктор цилиндрический, устройство, принцип действия

Создание двигателей внутреннего сгорания привело к резкому возрастанию количества и многообразия, разработанных инженерами механизмов, обеспечивающих преобразование крутящего момента, соответствующего некоторой скорости вращения, в крутящий момент с другой скоростью. В результате было создано такое устройство, как редуктор, и в том числе одна из его разновидностей — цилиндрический редуктор, который сегодня является очень популярным механизмом в машиностроении. При этом редуктор, позволяющий ступенчато изменять передаточное число получил название коробки передач.

Применение этого механического агрегата в автомобилях позволяет передавать мощность с вала двигателя другим вращающимся элементам с очень высоким КПД, достигающим в зависимости от конструкции 95—98 %.

При его работе используется механическая система, называемая цилиндрической передачей из-за того, что с ее помощью вращение может передаваться от одного вала к другому, только если эти валы соосны или параллельны друг другу.

Видео:Определение КПД цилиндрического редуктораСкачать

Виды цилиндрических редукторов

Классификация редукторов может вестись в зависимости:

• от типа корпусов;
• от способа охлаждения;
• от вида используемых подшипников;
• от скорости вращения;
• от значения передаточного числа;
• от величины передаваемой мощности.

Кроме того, цилиндрические редукторы в зависимости от вида входящих в них зубчатых колес могут быть:

Более подробно типы зубчатых передач, которые может иметь редуктор цилиндрический одноступенчатый (или многоступенчатый), изложены в ГОСТе 16531-83. В нем дается подробное описание всех возможных видов зубчатых колес, которые может содержать конструкция цилиндрического редуктора.

Видео:Видеоурок по Деталям машин.Редуктора.Скачать

Устройство и принцип действия цилиндрического редуктора:

Независимо от модели, конструкция редуктора включает в себя такие основные детали, как: корпус, крышка, валы, зубчатые колеса, подшипники и уплотнители.

Читайте также: Покрывается льдом газовый редуктор

Зубчатые колеса в зацеплении друг с другом образуют цилиндрические зубчатые передачи, состоящие из пары зубчатых колес. Их исполнение может быть следующим: развернутым, раздвоенным или соосным.

Входной и выходной валы подсоединяются к двигателю и рабочей машине с помощью муфт или других соединительных элементов.

Относительно того, в каких плоскостях располагаются входной и выходной валы цилиндрического редуктора, он может конструироваться, как в вертикальном, так и в горизонтальном виде, примеры которых можно посмотреть по ссылке. При горизонтальной конструкции оси валов располагаются в горизонтальной плоскости, в ином случае они располагаются друг над другом. Оси валов при этом могут располагаться параллельно или перекрещиваться.

Общий принцип действия такого редуктора схож с другими видами и заключается в следующем: после приложения вращающего момента к входному валу, он с помощью цилиндрической зубчатой передачи передается последовательно через зубчатые колеса на выходной вал. Если в редукторе используются несколько ступеней, то вращающий момент передается через промежуточные валы с закрепленными на них зубчатыми колесами.

Видео:Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать

Достоинства и недостатки передач в зависимости от типа зубьев

А. Колеса прямозубые

Это наиболее распространенная разновидность зубчатых колес. Их зубья располагаются в плоскостях перпендикулярных по отношению оси вращения, а линия соприкосновения зубьев у шестерни проходит, наоборот, параллельно этой оси. Колеса с прямыми зубьями обладают наименьшей стоимостью, но они обеспечивают крутящий момент, максимальное значение которого немного меньше, чем могут создавать косозубые или шевронные. Кроме того, шестерни с такими зубьями больше шумят, чем шестерни с более сложными по форме зубьями.

Б. Косозубые и кривозубые колеса

Они представляют собой усовершенствованный вариант прямозубой шестерни. У них зубья расположены, если сравнивать с прямыми зубьями, под наклоном (или по кривой линии, в случае кривозубых колес), образуя подобие винтовой линии.

Преимущества

Зацепление колес происходит менее шумно, более эффективно и плавно, если сравнивать со случаем, когда используется прямозубый вариант шестерни. Площадь соприкосновения также больше, чем у прямозубой передачи, поэтому и значение максимального передаваемого момента также повышено.

Это интересно: Эксплуатационные показатели моторов серии BCA

Недостатки

Во время работы косозубого/кривозубого колеса появляется механическое усилие, сдвигающее его по оси, поэтому вал должен устанавливаться только с применением упорных подшипников, для предотвращения его горизонтального смещения. Увеличение площади соприкосновения зубьев ведет также к возрастанию силы трения между зубьями, что в свою очередь является причиной появления дополнительных потерь мощности и нагрева цилиндрического редуктора, а также снижения его кпд. Для уменьшения указанных негативных явлений и их компенсации требуется применение специальных смазочных материалов. Косозубые/кривозубые колеса применяют в основном там, где требуется передача значительных крутящих моментов особенно, если вал вращается с очень большой скоростью, и есть ограничения по степени шумности, которую создает соосный цилиндрический редуктор.

В. Шевронные колеса

Изобретение этих колес нередко приписывают французскому предпринимателю Ситроену, хотя он просто смог во время оценить и выкупить права на соответствующий патент у польского малоизвестного сегодня механика-самоучки. Зубья шевронных колес, если смотреть на них сверху, похожи по форме на английскую букву «V». Они могут выполняться либо как цельные детали, либо получаться за счет стыковки пары колес косозубого типа.

Применение шевронных колес позволяет решить проблему возникновения на валу осевой силы, так как направленные в разные стороны усилия, действующие на обе части таких колес компенсируют взаимно друг друга. В результате отпадает необходимость в упорных подшипниках, так как передача с использованием шевронных колес является самоустанавливающейся и не имеющей тенденции к появлению осевых сдвигов. Поэтому сборка цилиндрического редуктора, оснащенного шевронными колесами, выполняется с креплением одного из валов с помощью плавающих опор (например, с использованием подшипников с цилиндрическими роликами).

Что дает наличие у редуктора нескольких ступеней передачи?

В зависимости от количества ступеней цилиндрический зубчатый редуктор называется:

• одноступенчатым;
• двухступенчатым;
• трёхступенчатым;
• многоступенчатым.

От количества передач (ступеней), которые имеет цилиндрический редуктор, зависит и передаточное число, существующее у него.

Например, у одноступенчатого цилиндрического редуктора оно, как правило, находится в диапазоне 1,5—10, у редуктора цилиндрического двухступенчатого — в пределах 10—60. А трёхступенчатые редукторы цилиндрические обеспечивают коэффициент редукции 60—400.

Видео:Изучение двухступенчатого цилиндрического редуктора. Детали машин.Скачать

Как работает устройство

Цилиндрический редуктор для дровокола, шредера, грузоподъёмника работ преобразует крутящий момент двигателя за счёт зубчатой передачи. Каждое сопряжение колёс — отдельная ступень, повышающая мощность мотора. Для лучшего сцепления используют валы с прямыми и косыми зубьями, а также с шевронной передачей.

По количеству ступеней механизмы бывают:

• одноступенчатыми;
• двухступенчатыми;
• трёхступенчатыми.

По пространственному положению устройства делят на горизонтальные и вертикальные. Валы, за счёт которых понижается крутящий момент, могут располагаться параллельно друг другу или соосно. В последнем случае механическое преобразование возможно при наличии как минимум двух ступеней. «КранДеталь» производит цилиндрические редукторы всех серий по ГОСТ 20373-94.

Читайте также: Замена подшипников заднего редуктора тойота ипсум

Видео:Цилиндрический редуктор 06Скачать

Корпуса редукторов

Цилиндрический редуктор при его серийном производстве снабжается, как правило, литым корпусом стандартизованного размера с использованием литейного чугуна или литейных сталей. Спецификация на эти материалы приведена в соответствующих регламентирующих отраслевых документах и ГОСТ. В тех случаях, когда требуется получить конструкцию небольшого веса, применяют корпуса из легких сплавов.

При штучном производстве чаще всего используют корпуса сварные, что позволяет реализовывать конструктивные решения, расчет и проектирование которых проводились по индивидуальному заказу.

Это интересно: Инструкция по тюнингу ГБЦ

На корпусах редукторов, как правило, имеются места для крепления в виде «ушей» и/или «лап», с помощью которых их можно передвигать и крепить по месту установки, используя сборочный чертеж на автомобиль. На выходной части валов устанавливают уплотнения для того, чтобы исключить вытекание масла. С внешней стороны корпуса редукторов могут иметь дополнительные конструкционные элементы, препятствующие увеличению внутреннего давления редуктора, которое может возникать при его нагреве в процессе работы.

Видео:Детали машин. КПД редуктора. lcontent.ruСкачать

Цилиндрические редукторы – классификация, преимущества и недостатки

Цилиндрические редукторы входят в большую группу механизмов, что характеризуются применением сцепления в виде зубчатых передач цилиндрического типа. Классифицируются подобные агрегаты согласно следующим признакам:

1. Количеству передач – цилиндрический одноступенчатый редуктор, двух и трехступенчатые механизмы.
2. Расстоянию между осями выходных и входных валов. Так, редуктор цилиндрический соосный двухступенчатый отличается меньшим расстоянием между осями валов по сравнению с расстояниями между осями передач. Выходной и входной валы здесь направлены в различные стороны.
3. Способу монтажа – на фланцах, в виде насадной установки (цилиндрический одноступенчатый редуктор с входным полым валом), на лапах.

Достоинства редукторов с цилиндрическим типом привода

Среди основных преимуществ конструкции, которыми отличаются трехступенчатые редуктора цилиндрические, одно и двухступенчатые механизмы, стоит отметить высокие показатели коэффициента полезного действия.

Обычно, КПД цилиндрических систем с зубчатой передачей составляет более 90%, что способствует энергетической экономичности подобных устройств.

Даже самый простой редуктор цилиндрический одноступенчатый отличается высокой нагрузочной способностью. Системы данной категории способны к передаче высочайшей мощности без заметных потерь.

К этому стоит добавить незначительный люфт выходных валов. Поэтому кинетическая точность хода в редукторах цилиндрического типа значительно выше по сравнению с механизмами, в которых применяется червячная передача.

Значение также имеет низкий уровень нагрева. Высокий коэффициент полезного действия создает условия, при которых редукторы цилиндрические двухступенчатые передают практически весь объем энергии потребителю, относительно не рассеиваясь.

При любых показателях передаточных чисел отсутствует эффект самоторможения. Это способствует обратимости процесса, так как выходной вал предполагает возможность обратного проворачивания.

Любой цилиндрический редуктор двухступенчатый демонстрирует уверенную работу при наличии крайне неравномерных нагрузок.

Сбои здесь остаются крайне редким явлением даже в случаях частых остановок, запусков системы. Наличие данного качества способствует применению цилиндрических редукторов в виде составляющей приводов промышленных и бытовых измельчителей, шредеров, дробилок, других механических агрегатов с пульсирующими нагрузками.

Решение цилиндрический редуктор двухступенчатый купить является действительно рациональным по сравнению с прочими доступными вариантами, так как подобные системы отличаются простотой и надежностью в эксплуатации, а их ремонт не нуждается в существенных трудозатратах.

В конечном итоге, высокая вариативность передач зубчатого типа дает возможность подобрать редуктор цилиндрический трехступенчатый, который обеспечит значение передаточных чисел наиболее близкое к оптимальному, необходимому в существующих условиях.

Недостатки конструкции

Несмотря на широкий ряд преимуществ, редукторы цилиндрического типа имеют заметные недостатки:

1. Редуктор цилиндрический трехступенчатый функционирует при низких передаточных числах на одной ступени. Применение зубчатых передач приводит к необходимости повышения количества ступеней, что приводит к увеличению габаритов агрегата.
2. Высокий уровень шума во время работы. Одно, двух и трехступенчатый цилиндрический редуктор издает значительно больше шума по сравнению с шумами, которые присутствуют при функционировании систем с червячными передачами.
3. Отсутствие эффекта обратимости – самоторможения. Данная функция выступает откровенным недостатком лишь в тех случаях, если при наличии внешней нагрузки не возникает необходимость поворота выходных валов.

Сферы применения

В настоящее время цилиндрический трехступенчатый редуктор, одно и двухступенчатые системы активно используются в сельскохозяйственной, строительной сфере.

Благодаря очевидным преимуществам редукторы данного типа находят широкое применение в области машиностроения.

Цилиндрические редукторы являются незаменимыми при комплектации измельчителей, приводов мешалок, всевозможных экструдеров, оборудования станков по резке металла.

В целом же, редукторы цилиндрического типа становятся незаменимыми при крайне ограниченности рабочей площади и поэтому выступают оптимальным решением для выполнения самых многочисленных задач.

Разнообразие вариантов исполнения, монтажных позиций значительно расширяет области их возможной эксплуатации в самых стесненных условиях.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/tsilindricheskih-reduktorov-koeffitsient-poleznogo-deystviya

  📺 Видео

  Принцип работы редуктора. Виды редукторов. Курсовая.Скачать

  

  Цилиндрический редуктор 05Скачать

  

  Вебинар «Редукторы Meyertec RV»Скачать

  

  Цилиндрические редукторы от завода-изготовителя в РФСкачать

  

  Дифференциальная передача #shortsСкачать

  

  Мотор-редуктор SEW EURODRIVE KA37 DRE80V4/C 0,55 кВтСкачать

  

  ОКМ 3 лекция 17,03,2021Скачать

  

  Цилиндрические редуктора ЦУ, Ц2У, РМ, РЦД, ЦДН, РЦ1, Мотор-Редуктор-Пром-КРСкачать

  

  Ремонт промышленных Редукторов.Скачать

  

  ОТВЕТЫ НА ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ: Ввод мотор-редуктора в эксплуатациюСкачать

  

  7.1 Червячные передачиСкачать

  

  Цилиндрические и конические индустриальные редукторыСкачать