(1)
где η — коэффициент полезного действия (КПД)
, 
— мощности на ведущем (затраченная) и на ведомом (полезная) валах редуктора, Вт;
, 
— вращающие моменты на ведущем и ведомом валах редуктора, Н∙м;
— угловые скорости вращения ведущего и ведомого валов редуктора, рад/с;
— частоты вращения ведущего и ведомого валов редуктора,
i – передаточное отношение исследуемого редуктора.
В свою очередь мощность потерь в редукторе определяется по формуле
(2)
где – мощность потерь в редукторе;
, — мощности на ведущем (затраченная) и на ведомом (полезная) валах редуктора, Вт;
η — коэффициент полезного действия (КПД)
Ψ – коэффициент относительных потерь в редукторе.
Коэффициент относительных потерь в редукторе рассчитывается по формуле
(3)
где Ψ – коэффициент относительных потерь в редукторе;
— коэффициент относительных потерь в зацеплении;
— коэффициент относительных потерь в подшипниках;
— коэффициент относительных потерь на перемешивание масла;
– коэффициент относительных потерь на привод вентилятора у редукторов с искусственным воздушным охлаждением.
Потери в зацеплении являются следствием чрезвычайно сложного для исследования процесса взаимодействия контактирующих поверхностей зубьев. В общем случае силы трения между зубьями зависят от шероховатости их рабочих поверхностей, режима и вида смазки, соотношения скоростей качения и скольжения в контакте и величины передаваемой полезной нагрузки.
В червячной передаче потери в зацеплении составляют основную часть потерь мощности в связи с наличием относительного скольжения витков червяка по зубьям червячного колеса.
В режиме полужидкостной смазки силы трения увеличиваются при уменьшении вязкости масла и скорости в зацеплении. При высоких скоростях за счет повышения несущей способности масляного клина между зубьями вступают в силу зависимости, характерные для гидродинамического режима смазки.
Потери на трение в зацеплении обычно принимают пропорциональными полезной нагрузке и относят к так называемым нагрузочным потерям.
Валы современных редукторов обычно устанавливают на подшипниках качения, для которых характерны малые потери на трение:
=0,005…0,010
Потери на перемешивание масла растут с увеличением окружной скорости, вязкости масла, ширины зубчатых колес и глубины их погружения в масляную ванну.
Коэффициент относительных потерь на привод вентилятора существенно зависит от частоты вращения валов.
Раздельное измерение составляющих потерь мощности связано с большими трудностями. Поэтому обычно опытным путем определяют суммарные потери мощности, которые характеризуют общий КПД редуктора.
Средние значения КПД червячных передач с жидкой смазкой при разных числах заходов червяка представлены в таблице 1.
Таблица1 — КПД червячных передач с жидкой смазкой
|
|||
| i | 32…63 | 16…32 | 7…16 |
| η | 0,65…0,80 | 0,75…0,85 | 0,80…0,90 |
При передаче неполной мощности КПД значительно ниже вследствие влияния постоянных потерь, т. е. потерь, не зависящих от передаваемой мощности.
2 Порядок работы со стендом
Общие положения
Порядок выполнения работы:
1) проверить целостность и комплектности стенда;
2) установить и закрепить на универсальном основании исследуемую механическую передачу вместе с приводным модулем и модулем нагружения;
Внимание! Не допускается включение электродвигателя не присоединенного к механической передаче. Включение электродвигателя не присоединенного к механической передаче может привести к поломке муфты!
3) подсоединить приводной модуль и модуль нагружения к панели управления;
4) подсоединить панель управления к ЭВМ;
5) убедиться, что на панели управления все тумблеры выключены (опущены вниз), а регуляторы полностью выключены (выкручены против часовой стрелки);
6) подключить приводной модуль и панель управления к сети 220В;
7) включить ЭВМ и запустить программное обеспечение. Убедиться, что соединение стенда с ЭВМ прошло успешно. Индикатор связи с ЭВМ должен быть зеленого цвета;
8) обнулить значения вращающих моментов на панели управления с
помощью кнопки (рисунок 2, поз.6);
9) обнулить значения вращающих моментов в программе с помощью меню «Установки» либо с помощью комбинации клавиш .
10) выбрать требуемые параметры для отображения на осях X и Y;
11) с помощью тумблера (рисунок 2, поз.3) запустите приводной модуль;
Читайте также: Багги с редуктором от муравья
Внимание: Не допускать нахождения людей возле вращающихся деталей стенда! Не допускать нахождения людей в плоскости вращения работающего стенда!
12)с помощью регулятора установить требуемую частоту вращения ведущего вала исследуемой механической передачи;
13) с помощью тумблера включить модуль нагружения;
14) запустить построение графика с помощью кнопки «Старт»;
15) плавно поворачивая регулятор (рисунок 2, поз.5) увеличивать нагрузку на ведомом валу исследуемой механической передачи, внимательно следя за показаниями и графиком;
Внимание! Не допускать длительной остановки электродвигателя приводного модуля. При длительной остановке возможно отключение электродвигателя. Для последующего запуска электродвигателя необходимо отключить приводной модуль от сети 220В на 2-3 минуты и повторно включить в сеть.
16) после достижения требуемого значения нагрузки нажать кнопку «Стоп» для остановки построения графика;
17) полностью снять нагрузку с вала модуля нагружения до упора выкрутив регулятор против часовой стрелки и выключить модуль нагружения;
18) уменьшить частоту вращения вала приводного модуля до нуля выкрутив до упора регулятор против часовой стрелки и выключите приводной модуль;
19) сохранить отчет выбрав строчку «Отчет» в меню «Лабораторная работа»;
20) для проведения повторного эксперимента, либо эксперимента с другим механическим соединением выбрать строчку «Сброс» в меню «Лабораторная работа» и повторить пункты с 8 по 19;
21) после завершения лабораторной работы закрыть программное обеспечение, выключить питание стенда и ЭВМ.
Особенности установки червячного редуктора
1) установить редуктор (рисунок 1, поз. 8) на универсальное основание (рисунок 1, поз.4) таким образом, чтобы ось вращения ведущею вала редуктора была перпендикулярна пазам основания;
2) совместить муфту приводного модуля с муфтой ведущего вала редуктора таким обратом, чтобы штыри муфты приводного модуля вошли в отверстия муфты редуктора;
3) совместить отверстия оснований с пазами универсального основания, таким образом что бы были видны пазы требуемые для закрепления модуля и редуктора;
4) вставить Т-болты с гайками и шайбами в требуемые пазы и от руки подтянуть их;
5) закрепить модуль нагружения на дополнительной подставке (рисунок 1, поз.9);
6) установить модуль нагружения с подставкой таким обратом, чтобы вал модуля был соосен с ведомым валом редуктора. Совместить отверстия подставки модуля нагружения с пазами универсального основания, таким образом что бы были видны пазы требуемые для закрепления подставки модуля нагружения;
7) вставить Т-болты с гайками и шайбами в требуемые пазы и от руки подтянуть их;
8) совместить муфту модуля нагружения с муфтой ведомого вала редуктора таким образом чтобы штыри муфты модуля нагружения вошли в отверстия муфты редуктора;
9) сориентировать модуль и редуктор таким образом чтобы вся сборка помешалась на универсальном основании, при необходимости снова выставить зазоры между муфтами;
10) закрепить модуль и редуктор с помощью Т-болтов и гаек используя гаечный ключ.
Заключение
В своем курсовом проекте, я рассмотрел работу лабораторного комплекса «Детали машин – передачи редукторные», исследовал потери мощности в червячном редукторе, так же рассмотрел виды редукторов и сравнил их технические характеристики.
Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части.
В пояснительной записке проекта рассмотрены два раздела:
— организационно – технический раздел;
— порядок работы со стендом.
Графическая часть представлена сборочными чертежами червячного, конического и цилиндрического редукторов.
Список использованных источников
1 Основы конструирования: Методические указания к курсовому проектированию/ Сост. А.А.Скороходов, В.А Скорых. -СПб.: СПбГУ Кит, 1999.
2 Дунаев П.Ф., Детали машин, Курсовое проектирование. М.: Высшая школа, 1990.
3 Скойбеда А.Т., Кузьмин А.В., Макейчик Н.Н., Детали машин и основы конструирования, Минск: «Высшая школа», 2000.
4 Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. – М.: Высшая школа, 1991
5 Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. -8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н.Жестковой. – М.: Машиностроение, 1999
Кто в масле катается
Обзор основных классов механических редукторов
Иллюстрация: Яковлев Артем / edu.ascon.ru
Недавно европеец Оскар Ван Девентер напечатал на 3D-принтере редуктор с экстремально высоким передаточным числом — 11373076. В этом механизме изобретатель соединил два планетарных редуктора. При увеличении количества зубцов шестеренок, использованных в механизме, передаточное число можно увеличить и до 1141624705. Чем такой редуктор может быть полезен, Ван Девентер не объяснил, рассказав только, что при его помощи обычной стоматологической бормашиной можно сдвинуть локомотив. Правда, с очень небольшой скоростью. Вдохновившись разработкой европейца мы решили разобраться в основных типах механических редукторов.
Читайте также: Редуктор давления узел 1 2 far с манометром
Редуктор представляет собой механизм, позволяющий передавать и преобразовывать крутящий момент с одного вала на другой. Если такой механизм преобразует высокую угловую скорость ведущего вала в более низкую ведомого, его называют демультипликатором, а если наоборот — мультипликатором. Впрочем, так сложилось, что термин демультипликатор используется крайне редко, а устройство, понижающее угловую скорость, называют просто редуктором. В зависимости от типа такой механизм может состоять из нескольких типов шестерен, червяков и валов.
Основными характеристиками редукторов являются передаваемая мощность, угловые скорости и количество валов, а также передаточное число. Любые редукторы уменьшают передаваемую мощность за счет потерь на механическую передачу крутящего момента — из-за трения, массивности конструкции, нагрузок на валах. Угловые скорости на ведущем валу и ведомом могут различаться в десятки, сотни и тысяч раз благодаря передаточному числу редуктора.
Передаточным числом называется соотношение количества зубьев шестеренки на ведущем валу к их числу у шестеренки на ведомом. Оно записывается целым или дробным числом и фактически обозначает, сколько именно раз должен провернуться ведущий вал, чтобы ведомый совершил один полный оборот. В случае с редуктором Ван Девентера, ведущий вал необходимо повернуть 11 миллионов 373 тысячи 76 раз. Только тогда ведомый вал совершит один полный оборот.
В целом редукторы позволяют увеличить усилие на ведомом валу, при этом потратив часть мощности на ведущем и уменьшив скорость вращения. Эту особенность используют тогда, когда необходимо работать с большими нагрузками, например, при помощи относительно маломощного мотора приводить в движение большой по массе транспорт. Например, двигатель седельного тягача КамАЗ-65225 мощностью 400 лошадиных сил может через коробку передач (многоступенчатая разновидность редуктора) сдвигать автопоезд полной массой до 75 тонн.
Сегодня редукторы используются во многих отраслях: на автомобилях, в самолетах и вертолетах, в поездах, станках, велосипедах, то есть везде, где нужно передавать вращательный момент с одного агрегата на другой. Механизмы, позволяющие передавать крутящий момент с одного вала на другой, принято делить на пять наиболее распространенных основных классов: цилиндрические, конические, червячные, планетарные и комбинированные. В последних могут сочетаться несколько типов редукторов.
Иллюстрация: Чабанный Александр / edu.ascon.ru
Цилиндрический редуктор представляет собой механизм, в котором ведущий вал и ведомый находятся в параллельных плоскостях. Передача в них осуществляется с большей шестеренки с прямыми или косыми зубцами на меньшую, по своей форме напоминающую цилиндр. Такие редукторы делятся на несколько подтипов: вертикальные (валы находятся друг над другом) и горизонтальные. Цилиндрические редукторы бывают одно-, двух-, трех- и четырехступенчатыми в зависимости от количества шестерен, установленных между ведущим и ведомым валами.
Цилиндрические редукторы имеют очень высокий коэффициент полезного действия, который может достигать 98 процентов, то есть потеря мощности при передаче вращательного момента с одного вала на другой будет относительно небольшой. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия в цилиндрических редукторах практически отсутствует эффект рассеивания передаваемой энергии, а значит рабочие элементы редуктора практически не нагреваются.
Такие механизмы используются преимущественно в различных металлорежущих станках, станках для обработки древесины, измельчителях и бетономешалках, на мельницах. Цилиндрические редукторы малочувствительны к рывковым нагрузкам, выдерживают большое количество пусков и остановок. При этом они лишены самоторможения, то есть, приложив определенное усилие на ведомый вал, можно провернуть ведущий. При этом конструкция таких редукторов достаточно шумная, а сами они обладают низким передаточным числом.
Иллюстрация: Manuel Neuer / grabcad.com
Конический редуктор используется для передачи вращательного момента с ведущего вала на ведомый в случае, если плоскости их осей пересекаются. В них используются конические шестеренки. Такие механизмы имеют меньшую надежность по сравнению с цилиндрическими, но обладают довольно высоким коэффициентом полезного действия, который может достигать 95 процентов. Благодаря конической конструкции шестерен таких редукторов, они могут иметь несколько выходных валов, оси вращения которых, например, можно расположить в виде креста.
Читайте также: Как смазать редуктор шуруповерта бош
В современных конических редукторах как правило используется колесное соединение — внутри них на концах валов установлены конические шестеренки, которые своими конусами опираются на другую шестеренку. Плоскость последней находится в одной плоскости с плоскостями осей валов. В этом случае, если колесное соединение одно, ведомый и ведущий валы будут вращаться в одном направлении. Конические редукторы нередко используются для изменения направления передачи.
Как правило диапазон передаточных чисел в конических редукторах составляет от одного до пяти, но углы наклона оси ведомого вала к ведущему могут быть самыми разнообразными. Такие механизмы, как и цилиндрические, чаще всего используются в различных станках, например, сверлильных. Как и цилиндрические, конические редукторы обратимы, то есть вращая их ведомый вал, можно провернуть ведущий. Однако, из-за особенностей своей конструкции, конические редукторы могут иногда заедать.
Иллюстрация: Исаков Сергей / edu.ascon.ru
Червячные редукторы получили название от типа используемой в них передачи. В самом простом исполнении эти механизмы состоят из червячного колеса (шестеренки с косыми зубцами) и самого червяка. Последний представляет собой цилиндр с нанесенной на него резбой, которая при вращении напоминает червяка. В таком редукторе ведущий вал приводит в движение червяка, резьба которого сдвигает косые зубья червячного колеса, заставляя его вращаться.
Редукторы с червячной передачей придумали как альтернативу механизмам с обыкновенной зубчатой передачей, например, цилиндрическим. Они обладают гораздо меньшими размерами, но имеют большее передаточное число. Например, при двухзаходном червяке (имеет две параллельных резьбы) и червячном колесе с сотней зубьев передаточное число составит 50. Это означает, что ведущий вал должен будет совершить 50 полных оборотов, чтобы ведомый вал повернулся один раз.
Червячные редукторы имеют очень высокий коэффициент самоторможения. Это означает, что приложив усилие к ведомому валу провернуть ведущий скорее всего не удастся. Кроме того, червячные редукторы имеют относительно невысокий коэффициент полезного действия (от 70 до 92 процентов) и крайне чувствительны к смазке. Их используют для передачи малой мощности в условиях, когда нет достаточного места для размещения цилиндрического или конического редукторов. Чаще всего червячные редукторы используют для привода конвейеров или ворот.
Иллюстрация: Филимонов Илья / edu.ascon.ru
Планетарный редуктор — это уже более сложное механическое устройство, получившее свое название из-за способа размещения ведущей, передаточных и ведомой шестерен. Механизм состоит из солнечной шестерни, расположенной в центре конструкции, сателлитов (меньших шестеренок) и эпицикла (коронной шестерни), расположенной на периферии. Вращение коронной шестерни осуществляется солнечной через сателлиты. Последние механически соединяются водилом, кольцом со штырями, на которые и крепятся сателлиты.
Особенностью планетарного редуктора является то, что вращение можно подводить к любому из его элементов и снимать с любого другого. При этом третий элемент необходимо остановить. Например, вращение можно подвести к одному из сателлитов, а снимать его с коронной шестерни. В этом случае солнечная шестерня должна быть неподвижной. При подведении вращения к солнечной шестерне и снятия его с коронной в редукторе неподвижным остается водило. В некоторых редукторах водила нет.
Благодаря изменению схемы подвода и снятия вращения можно не меняя сам редуктор изменять его передаточные числа в очень широком диапазоне. Именно по этой причине, планетарные редукторы, пожалуй, могут иметь наибольшие передаточные числа среди таких механизмов других классов. Коэффициент самоторможения у планетарных редукторов зависит от их передаточного числа, но при вращении ведомого вала все же можно добиться и вращения ведущего.
Планетарные редукторы коробки переключения передач во втулке заднего колеса велосипеда.
- 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/osnovnye-poteri-moschnosti-v-reduktore