Determinarea randamentului mecanic al unei cutii de viteze cu roți dințate drepte. Calcul și selecția (metodologie rusă) - cutie de viteze cu melc Din ce sunt alcătuite pierderile în cutia de viteze?

Lucrări de laborator

Cercetarea raportului acțiune utilă reductor de viteze

1. Scopul lucrării

Determinarea analitică a coeficientului de performanță (eficiență) al unui reducător de viteze.

Determinarea experimentală a randamentului unui reducător de viteze.

Compararea si analiza rezultatelor obtinute.

2. Prevederi teoretice

Energia furnizată unui mecanism sub formă de muncăforțe motrice și momente pe ciclu de stare staționară, este cheltuită pentru a efectua lucrări utileaceste. muncă de forțe și momente de rezistență utilă, precum și pentru a efectua lucrăriasociat cu depășirea forțelor de frecare în perechi cinematice și a forțelor de rezistență a mediului:. Înțelesuri și sunt substituite în această și în ecuațiile ulterioare conform valoare absolută. Eficiența mecanică este raportul

Astfel, eficiența arată ce proporție din energia mecanică furnizată mașinii este cheltuită în mod util pentru realizarea lucrării pentru care a fost creată mașina, adică. este caracteristică importantă mecanismele mașinii. Deoarece pierderile prin frecare sunt inevitabile, așa este întotdeauna. În ecuația (1) în loc de lucrăriŞi efectuate pe ciclu, puteți înlocui valorile medii ale puterilor corespunzătoare pe ciclu:

O cutie de viteze este un mecanism angrenat (inclusiv melcat) conceput pentru a reduce viteza unghiulară a arborelui de ieșire în raport cu intrarea.

Raportul vitezei unghiulare de intrare la viteza unghiulară la ieșire numit raportul de transmisie :

Pentru cutia de viteze, ecuația (2) ia forma

Aici T 2 Şi T 1 – valori medii ale cuplului pe arborii de ieșire (momentul forțelor de rezistență) și de intrare (momentul forțelor de antrenare) ai cutiei de viteze.

Determinarea experimentală a eficienței se bazează pe măsurarea valorilor T 2 Şi T 1 și calculând η folosind formula (4).

Când se studiază eficiența unei cutii de viteze în funcție de factori, de ex. parametrii sistemului care influențează măsurarea valoare și poate fi modificată în mod intenționat în timpul experimentului, sunt momentul de rezistență T 2 pe arborele de ieșire și turația arborelui de intrare al cutiei de vitezen 1 .

Calea principală creşterea eficienţei cutii de viteze este de a reduce pierderile de putere, cum ar fi: utilizarea unor sisteme de ungere mai moderne care elimină pierderile datorate amestecării și stropirii uleiului; montaj rulmenti hidrodinamici; proiectarea cutiilor de viteze cu cei mai optimi parametri de transmisie.

Eficiența întregii instalații este determinată din expresie

Unde – randamentul reductorului de viteze;

– randamentul suporturilor motoarelor electrice,;

– randamentul de cuplare, ;

– eficiența suporturilor de frână,.

Eficiența generală a unui reducător de viteze în mai multe etape este determinată de formula:

Unde – Eficiență angrenajului cu calitate medie de fabricație și lubrifiere periodică,;

– Eficiența unei perechi de rulmenți depinde de proiectarea acestora, calitatea asamblarii, metoda de încărcare și se ia aproximativ(pentru o pereche de rulmenți) și(pentru o pereche de rulmenți alți);

– Eficiența ținând cont de pierderile datorate stropirii și amestecării uleiului este aproximativ acceptată= 0,96;

k– numărul de perechi de rulmenți;

n– numărul de perechi de viteze.

3. Descrierea obiectului de cercetare, instrumentelor și instrumentelor

Această lucrare de laborator este efectuată pe o instalație DP-3A, ceea ce face posibilă determinarea experimentală a eficienței unui reducător de viteze. Instalația DP-3A (Figura 1) este montată pe o turnare baza metalica 2 și constă dintr-un ansamblu motor electric3 (o sursă de energie mecanică) cu un turometru5, un dispozitiv de sarcină11 (consumator de energie), o cutie de viteze în încercare8 și cuplaje elastice9.

Fig.1. Schema schematică a instalației DP-3A

Dispozitivul de încărcare 11 este o frână magnetică cu pulbere care simulează sarcina de lucru a cutiei de viteze. Statorul dispozitivului de sarcină este un electromagnet, în spațiul magnetic al căruia este plasat un cilindru gol cu ​​rolă (rotorul dispozitivului de sarcină). Cavitatea internă a dispozitivului de încărcare este umplută cu o masă constând dintr-un amestec de pulbere de carbonil și ulei mineral.

Două regulatoare: potențiometrele 15 și 18 vă permit să reglați viteza arborelui motorului electric și, respectiv, cantitatea de cuplu de frânare a dispozitivului de sarcină. Viteza de rotație este controlată cu ajutorul unui turometru5.

Mărimea cuplurilor pe arborii motorului electric și ai frânei sunt determinate cu ajutorul dispozitivelor care includ un arc plat6 și comparatoare cu cadran7,12. Suporturile 1 și 10 pe rulmenți oferă capacitatea de a roti statorul și rotorul (atât motorul, cât și frâna) față de bază.

Astfel, la depunere curent electric(porniți comutatorul basculant 14, lampa de semnalizare 16 se aprinde) în înfășurarea statorului a motorului electric 3, rotorul primește un cuplu, iar statorul primește un cuplu reactiv egal cu cuplul și îndreptat în sens opus. În acest caz, statorul sub acțiunea cuplului reactiv deviază (motor echilibrat) de la poziția inițialăîn funcţie de mărimea cuplului de frânare pe arborele antrenat al cutiei de vitezeT 2 . Aceste mișcări unghiulare ale carcasei statorului motorului electric sunt măsurate prin numărul de diviziuni P 1 , spre care se abate săgeata indicator7.

În consecință, atunci când curent electric este furnizat (porniți comutatorul basculant 17) înfășurării electromagnetului, amestecul magnetic rezistă la rotația rotorului, adică. creează un cuplu de frânare pe arborele de ieșire al cutiei de viteze, înregistrat de un dispozitiv similar (indicatorul 12), care arată cantitatea de deformare (numărul de divizii P 2) .

Arcurile instrumentelor de măsură sunt pretarate. Deformațiile lor sunt proporționale cu mărimea cuplurilor pe arborele motorului electric T 1 și arborele de ieșire al cutiei de vitezeT 2 , adică mărimile momentului forțelor motrice și ale momentului forțelor de rezistență (frânare).

Cutia de viteze8 este formată din șase perechi identice de angrenaje montate pe rulmenți cu bile din carcasă.

Schema cinematică a instalației DP 3A este prezentată în Figura 2, O Principalii parametri de instalare sunt prezentați în tabelul 1.

Tabelul 1. Caracteristicile tehnice ale instalației

Orez. 2. Schema cinematică a instalației DP-3A

1 - motor electric; 2 – cuplaj; 3 – cutie de viteze; 4 – frana.

4. Metodologia cercetării și prelucrarea rezultatelor

4.1 Valoarea experimentală a randamentului cutiei de viteze este determinată de formula:

Unde T 2 – momentul forțelor de rezistență (cuplul pe arborele de frână), Nmm;

T 1 – momentul forțelor de antrenare (cuplul pe arborele motorului electric), Nmm;

u– raportul de transmisie al reductorului;

– randamentul cuplajului elastic;= 0,99;

– randamentul rulmentilor pe care sunt montate electromotorul si frana;= 0,99.

4.2. Testele experimentale presupun măsurarea cuplului pe arborele motorului la o viteză de rotație dată. În acest caz, anumite cupluri de frânare sunt create succesiv pe arborele de ieșire al cutiei de viteze în funcție de citirile indicatoare corespunzătoare12.

La pornirea motorului electric cu comutatorul basculant 14 (Figura 1), statorul motorului sprijiniți-vă cu mâna pentru a preveni lovirea arcului.

Porniți frâna cu comutatorul basculant 17, după care săgețile indicatoare sunt setate la zero.

Folosind potențiometrul 15, setați numărul necesar de rotații ale arborelui motor pe turometru, de exemplu, 200 (Tabelul 2).

Potențiometrul 18 creează cupluri de frânare pe arborele de ieșire al cutiei de viteze T 2 corespunzătoare citirilor indicatorului 12.

Înregistrați citirile indicatorului7 pentru a determina cuplul pe arborele motorului T 1 .

După fiecare serie de măsurători la o viteză, potențiometrele 15 și 18 sunt mutate în poziția lor extremă în sens invers acelor de ceasornic.

4.3. Schimbând sarcina pe frâna cu potențiometrul 18 și pe motorul cu potențiometrul 15 (vezi Figura 1), cu o viteză constantă de rotație a motorului, înregistrați cinci citiri ale indicatorului 7 și 12 ( P 1 și P 2) în tabelul 3.

Tabelul 3. Rezultatele testelor

Veselova E. V., Narykova N. I.

Cercetarea cutiilor de viteze pentru instrumente

Ghid pentru lucrul de laborator nr. 4, 5, 6 pentru cursul „Fundamentele proiectării instrumentelor”

Original: 1999

Digitalizat: 2005

Aspectul digital bazat pe original a fost întocmit de: Alexander A. Efremov, gr. IU1-51

Scopul muncii

Familiarizarea cu proiectele de instalații pentru determinarea eficienței cutiilor de viteze.

Determinarea experimentală și analitică a randamentului unui anumit tip de cutie de viteze în funcție de sarcina pe arborele de ieșire.

Dispozitivele numite unități sunt utilizate pe scară largă în diferite tipuri de dispozitive. Acestea constau dintr-o sursă de energie (motor), cutie de viteze și echipamente de control.

O cutie de viteze este un mecanism constând dintr-un sistem de angrenaje, angrenaje melcate sau planetare care reduc viteza de rotație a bielei antrenate în comparație cu viteza de rotație a bielei de antrenare.

Un dispozitiv similar care servește la creșterea vitezei de rotație a verigii antrenate în comparație cu viteza de rotație a verigii antrenate se numește multiplicator.

In aceste lucrari de laborator sunt studiate urmatoarele tipuri de cutii de viteze: cutie de viteze elicoidala multietapata, cutie de viteze planetara si cutie de viteze cu melc cu o singura treapta.

Conceptul de eficienta

Când mecanismul este în mișcare constantă, puterea forțelor motrice este cheltuită în întregime pentru depășirea rezistențelor utile și dăunătoare:

Aici P g- puterea forţelor motrice; P c- puterea consumată pentru a depăși rezistența la frecare; P n- puterea cheltuită pentru a depăși rezistențele utile.

Eficiența este raportul dintre puterea forțelor de rezistență utile și puterea forțelor motrice:

(2)

Indexul 1-2 indică faptul că mișcarea este transmisă de la legătura 1, la care se aplică forța de antrenare, la legătura 2, la care se aplică forța de rezistență utilă.

Magnitudinea
numit raport de pierderi de transmisie. Evident:

(3)

În cazul angrenajelor ușor încărcate (sunt tipice în fabricarea instrumentelor), eficiența depinde în mod semnificativ de propriile pierderi prin frecare și de gradul de încărcare a forței a mecanismului. În acest caz, formula (3) ia forma:

(4)

Unde c- coeficient care ține cont de influența pierderilor proprii asupra frecării și sarcinii F,

Componente oŞi b depinde de tipul de transmisie.

La
coeficient
reflectă influența pierderilor proprii asupra frecării în angrenajele ușor încărcate. Odata cu cresterea F coeficient c(F) scade, apropiindu-se de valoare
la o valoare mare F.

Pentru conexiune serială m mecanisme cu eficienţă Eficiența întregii conexiuni a mecanismelor:

(5)

Unde P g- alimentarea primului mecanism; P n- puterea eliminată de la ultimul mecanism.

O cutie de viteze poate fi considerată ca un dispozitiv cu o conexiune în serie de angrenaje și suporturi. Atunci eficiența este determinată de expresia:

(6)

Unde - eficienta i- o perechi de logodnă;
- eficienta unei perechi de suporturi; - numărul de perechi de suporturi.

Sprijină eficiența

Eficiența suportului este determinată de formulă

(7)

întrucât raportul puterilor la ieșirea și intrarea suportului este egal cu raportul momentelor corespunzătoare datorită constanței vitezei de rotație. Aici M- cuplul pe arbore; M tr- momentul de frecare în suport.

Momentul de frecare într-un rulment poate fi determinat prin formula:

(8)

Unde M 1 - momentul de frecare, în funcție de sarcina pe suport; M 0 - cuplul de frecare, în funcție de designul rulmentului, viteza de rotație și vâscozitatea lubrifiantului.

În cutiile de viteze cu instrumente componenta M 1 este mult mai mic decât componenta M 0 . Astfel, putem presupune că momentul de frecare al suporturilor este practic independent de sarcină. În consecință, eficiența suportului nu depinde de sarcină. Când se calculează eficiența unei cutii de viteze, eficiența unei perechi de rulmenți poate fi luată ca fiind 0,99.

1. SCOPUL LUCRĂRII

Aprofundarea cunoștințelor de material teoretic, dobândirea de competențe practice pentru determinarea experimentală independentă a cutiilor de viteze.

2. PREVEDERI TEORETICE DE BAZĂ

Eficiența mecanică a cutiei de viteze este raportul dintre puterea consumată util (puterea forțelor de rezistență Nc la puterea forţelor motrice N d pe arborele de intrare al cutiei de viteze:

Puterile forțelor motrice și ale forțelor de rezistență pot fi determinate respectiv prin formule

(2)

(3)

Unde M dŞi Domnișoară– momentele forțelor motrice și respectiv al forțelor de rezistență, Nm; și - viteze unghiulare ale arborilor cutiei de viteze, respectiv, de intrare și respectiv de ieșire, Cu -1 .

Înlocuind (2) și (3) în (1), obținem

(4)

unde este raportul de transmisie al cutiei de viteze.

Orice mașină complexă constă dintr-un număr de mecanisme simple. Eficiența unei mașini poate fi determinată cu ușurință dacă este cunoscută eficiența tuturor mecanismelor sale simple. Pentru majoritatea mecanismelor, s-au dezvoltat metode analitice de determinare a eficienței, cu toate acestea, abateri ale curățeniei prelucrării suprafețelor de frecare ale pieselor, precizia fabricării acestora, modificări ale sarcinii pe elementele perechilor cinematice, condițiile de lubrifiere, viteza de mișcare relativă etc., conduc la o modificare a valorii coeficientului de frecare.

Prin urmare, este important să se poată determina experimental eficiența mecanismului studiat în condiții specifice de funcționare.

Parametrii necesari pentru a determina randamentul cutiei de viteze ( M d, M sŞi L r) poate fi determinat folosind dispozitive DP-3K.

3. DISPOZITIV DP-3K

Dispozitivul (figura) este montat pe o bază de metal turnat 1 și constă dintr-un ansamblu motor electric 2 cu un tahometru 3, un dispozitiv de sarcină 4 și o cutie de viteze în studiu 5.

3 6 8 2 5 4 9 7 1

11 12 13 14 15 10

Orez. Schema cinematică a dispozitivului DP-3K

Carcasa motorului electric este articulată în două suporturi astfel încât axa de rotație a arborelui motorului să coincidă cu axa de rotație a carcasei. Carcasa motorului este asigurată împotriva rotației circulare printr-un arc plat 6. La transmiterea cuplului de la arborele motorului electric la cutia de viteze, arcul creează un cuplu reactiv aplicat carcasei motorului electric. Arborele motorului electric este conectat la arborele de intrare al cutiei de viteze printr-un cuplaj. Capătul său opus este articulat cu arborele tahometrului.

Cutia de viteze din dispozitivul DK-3K constă din șase perechi identice de angrenaje montate pe rulmenți cu bile din carcasă.

Partea superioară cutia de viteze are un capac ușor demontabil din sticlă organică și este utilizată pentru observarea vizuală și măsurarea vitezelor la determinarea raportului de transmisie.

Dispozitivul de sarcină este o frână magnetică cu pulbere, al cărei principiu de funcționare se bazează pe proprietatea unui mediu magnetizat de a rezista mișcării corpurilor feromagnetice în el. Un amestec lichid de ulei mineral și pulbere de fier este utilizat ca mediu magnetizabil în proiectarea dispozitivului de încărcare. Carcasa dispozitivului de încărcare este instalată echilibrat în raport cu baza dispozitivului pe doi rulmenți. Limitarea rotației circulare a carcasei este realizată de un arc plat 7, care creează un cuplu reactiv care echilibrează momentul forțelor de rezistență (cuplul de frânare) creat de dispozitivul de sarcină.

Dispozitivele de măsurare a cuplului de torsiune și de frânare constau din arcuri plate 6 și 7 și comparatoare 8 și 9, care măsoară deviațiile arcului proporțional cu valorile cuplului. Extensometrele sunt lipite suplimentar de arcuri, semnalul de la care poate fi înregistrat și pe un osciloscop printr-un amplificator de extensometru.

Pe partea frontală a bazei dispozitivului există un panou de control 10, pe care sunt instalate următoarele:

Comutator 11 pornire și oprire a motorului electric;

Mâner 12 pentru reglarea vitezei arborelui motorului electric;

Lampă de semnalizare 13 pentru pornirea dispozitivului;

Comutatorul 14 pornește și oprește circuitul de înfășurare de excitație al dispozitivului de sarcină;

Butonul 15 pentru reglarea excitației dispozitivului de sarcină.

Când efectuați acest lucru de laborator, ar trebui:

Determinați raportul de transmisie;

Calibrarea aparatelor de masura;

Determinați randamentul cutiei de viteze în funcție de forțele de rezistență și de numărul de rotații ale motorului electric.

4. PROCEDURA DE EFECTUAREA LUCRĂRII

4.1. Determinarea raportului de transmisie

Raportul de transmisie al dispozitivului DP-3K este determinat de formula

(5)

Unde z 2 , z 1 – numărul de dinți, respectiv, al roților mai mari și mai mici ale unei trepte; La=6 – număr de trepte de viteză cu același raport de transmisie.

Pentru cutia de viteze a dispozitivului DP-3K, raportul de transmisie al unei trepte este

S-au găsit valori ale raportului de transmisie eu p verifica experimental.

4.2. Calibrarea aparatelor de măsurare

Calibrarea dispozitivelor de măsurare se realizează cu dispozitivul deconectat de la sursa de curent electric folosind dispozitive de calibrare formate din pârghii și greutăți.

Pentru a calibra un dispozitiv de măsurare a cuplului unui motor electric, trebuie să:

Instalați dispozitivul de calibrare DP3A sb pe carcasa motorului electric. 24;

Setați greutatea de pe pârghia dispozitivului de calibrare la marcajul zero;

Setați săgeata indicator la zero;

Când plasați greutatea pe pârghie la diviziunile ulterioare, înregistrați citirile indicatorului și diviziunea corespunzătoare pe pârghie;

Determinați valoarea medie m medie Indicator de diviziune a prețurilor folosind formula

(6)

Unde LA– numărul de măsurători (egal cu numărul de diviziuni de pe pârghie); G- greutatea încărcăturii, N; N i– citirile indicatorului, - distanța dintre marcajele de pe pârghie ( m).

Determinarea valorii medii m c .sr Prețul de împărțire al indicatorului dispozitivului de încărcare se face prin instalarea dispozitivului de calibrare DP3A sb pe corpul dispozitivului de încărcare. 25 folosind o metodă similară.

Nota. Greutatea sarcinilor în dispozitivele de calibrare DP3K sb. 24 și DP3K Sat. 25 este 1 și, respectiv, 10 N.

4.3. Determinarea randamentului cutiei de viteze

Determinarea randamentului cutiei de viteze in functie de fortele de rezistenta, i.e. .

Pentru a determina dependența aveți nevoie de:

Porniți comutatorul basculant 11 al motorului electric al dispozitivului și utilizați butonul de control al vitezei 12 pentru a seta viteza de rotație n specificată de profesor;

Setați butonul 15 pentru reglarea curentului de excitație al dispozitivului de sarcină în poziția zero, porniți comutatorul basculant 14 în circuitul de putere de excitare;

Prin rotirea lină a butonului de control al curentului de excitație, setați prima valoare (10 diviziuni) a cuplului conform săgeții indicatoare Domnișoară rezistenţă;

Utilizați butonul de control al vitezei 12 pentru a seta (corecta) viteza setată inițială n;

Înregistrați citirile h 1 și h 2 ale indicatorilor 8 și 9;

Prin ajustarea în continuare a curentului de excitație, creșteți momentul rezistenței (sarcină) la următoarea valoare specificată (20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 divizii);

Menținând constantă viteza de rotație, înregistrați citirile indicatorului;

Determinați valorile momentelor forțelor motrice M dși forțe de rezistență Domnișoară pentru toate măsurătorile folosind formule

(7)

(8)

Determinați eficiența cutiei de viteze pentru toate măsurătorile folosind formula (4);

Introduceți citirile indicatorului h 1 și h 2, valorile momentului M dŞi Domnișoarăși valorile găsite ale eficienței cutiei de viteze pentru toate măsurătorile din tabel;

Construiți un grafic de dependență.

4.4. Determinarea randamentului cutiei de viteze in functie de turatia motorului electric

Pentru a determina o dependență grafică trebuie să:

Porniți comutatorul 14 al circuitului de putere și excitare și utilizați butonul 15 pentru a regla curentul de excitare pentru a seta valoarea cuplului specificată de profesor Domnișoară pe arborele de ieșire al cutiei de viteze;

Porniți motorul electric al dispozitivului (comutator 11);

Prin setarea secvenţială a butonului de control al vitezei 12 la o serie de valori (de la minim la maxim) ale vitezei de rotaţie a arborelui motorului electric şi menţinând o valoare constantă a cuplului Domnișoarăîncărcați, înregistrați citirile indicatorului h 1 ;

Oferiți o evaluare calitativă a influenței vitezei de rotație n asupra eficienței cutiei de viteze.

5. COMPILARE RAPORT

Raportul asupra muncii efectuate trebuie să conțină numele,

scopul lucrării și sarcinile de determinare a randamentului mecanic, principalele date tehnice ale instalației (tipul cutiei de viteze, numărul de dinți pe roți, tipul motorului electric, dispozitivul de încărcare, dispozitivele și instrumentele de măsurare), calcule, descriere a calibrării aparatelor de măsură, tabele de date obţinute experimental.

6. VERIFICAȚI ÎNTREBĂRI

1. Ce se numește eficiență mecanică? Dimensiunea sa.

2. De ce depinde randamentul mecanic?

3. De ce se determină eficiența mecanică experimental?

4. În ce este senzorul aparate de masura cuplu si cuplu de franare?

5. Descrieți dispozitivul de încărcare și principiul său de funcționare.

6. Cum se va schimba randamentul mecanic al cutiei de viteze daca momentul fortelor de rezistenta se dubleaza (scade)?

7. Cum se va schimba randamentul mecanic al cutiei de viteze daca momentul de rezistenta creste (scade) de 1,5 ori?

Lucrări de laborator 9

Prezența unei diagrame de antrenare cinematică va simplifica alegerea tipului de cutie de viteze. Din punct de vedere structural, cutiile de viteze sunt împărțite în următoarele tipuri:

Raport de transmisie [I]

Raportul de transmisie se calculează folosind formula:

I = N1/N2

Unde
N1 – viteza de rotație a arborelui (rpm) la intrare;
N2 – viteza de rotație a arborelui (rpm) la ieșire.

Valoarea obținută în timpul calculelor este rotunjită la valoarea specificată în specificatii tehnice tip specific de cutie de viteze.

Tabelul 2. Interval rapoarte de transmisie Pentru diferite tipuri cutii de viteze

IMPORTANT!
Viteza de rotație a arborelui motorului electric și, în consecință, a arborelui de intrare al cutiei de viteze nu poate depăși 1500 rpm. Regula se aplică tuturor tipurilor de cutii de viteze, cu excepția cutiilor de viteze cilindrice coaxiale cu viteze de rotație de până la 3000 rpm. Acest parametrul tehnic Producătorii indică în rezumat caracteristicile motoarelor electrice.

Cuplul cutiei de viteze

Cuplul de ieșire– cuplul pe arborele de ieșire. Sunt luate în considerare puterea nominală, factorul de siguranță [S], durata de viață estimată (10 mii de ore) și eficiența cutiei de viteze.

Cuplul nominal– cuplu maxim care asigură o transmisie sigură. Valoarea sa este calculată luând în considerare factorul de siguranță - 1 și durata de viață - 10 mii de ore.

Cuplul maxim (M2max]– cuplul maxim pe care îl poate suporta cutia de viteze la sarcini constante sau variabile, funcționare cu porniri/opriri frecvente. Această valoare poate fi interpretat ca o sarcină de vârf instantanee în modul de funcționare al echipamentului.

Cuplul necesar– cuplu, care satisface criteriile clientului. Valoarea sa este mai mică sau egală cu cuplul nominal.

Cuplul de proiectare– valoarea necesară pentru a selecta o cutie de viteze. Valoarea estimată se calculează folosind următoarea formulă:

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

Unde
Mr2 – cuplul necesar;
Sf – factor de serviciu (coeficient de operare);
Mn2 – cuplul nominal.

Coeficient operațional (factor de serviciu)

Factorul de serviciu (Sf) este calculat experimental. Sunt luate în considerare tipul de sarcină, durata zilnică de funcționare și numărul de porniri/opriri pe oră de funcționare a motorreductorului. Coeficientul de funcționare poate fi determinat folosind datele din tabelul 3.

Tabelul 3. Parametrii de calcul al factorului de serviciu

Puterea de antrenare

Puterea de antrenare calculată corect ajută la depășirea rezistenței la frecare mecanică care apare în timpul mișcărilor liniare și de rotație.

Formula elementară pentru calcularea puterii [P] este calculul raportului dintre forță și viteză.

În timpul mișcărilor de rotație, puterea este calculată ca raportul dintre cuplu și rotații pe minut:

P = (MxN)/9550

Unde
M – cuplul;
N – numărul de rotații/min.

Puterea de ieșire se calculează folosind formula:

P2 = P x Sf

Unde
P – putere;
Sf – factor de serviciu (factor operațional).

IMPORTANT!
Valoarea puterii de intrare trebuie să fie întotdeauna mai mare decât valoarea puterii de ieșire, care este justificată de pierderile prin ochiuri:

P1 > P2

Calculele nu pot fi făcute folosind puterea de intrare aproximativă, deoarece eficiența poate varia semnificativ.

Factorul de eficiență (eficiență)

Să luăm în considerare calculul eficienței folosind exemplul unei cutii de viteze melcate. Acesta va fi egal cu raportul dintre puterea mecanică de ieșire și puterea de intrare:

ñ [%] = (P2/P1) x 100

Unde
P2 – puterea de ieșire;
P1 – puterea de intrare.

IMPORTANT!
În cutiile de viteze melcate P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.

Cu cât raportul de transmisie este mai mare, cu atât eficiența este mai mică.

Eficiența este afectată de durata de funcționare și de calitatea lubrifianților utilizați pentru întreținerea preventivă a motorreductorului.

Tabelul 4. Eficiența unei cutii de viteze melcate cu o singură treaptă

Tabelul 5. Eficiența angrenajului ondulat

Tabelul 6. Eficiența reductoarelor de viteză

Versiuni antiexplozive ale motoareductoarelor

Motoarele cu angrenaj din această grupă sunt clasificate în funcție de tipul de proiectare anti-explozie:

• „E” – unități cu grad crescut de protecție. Poate fi utilizat în orice mod de funcționare, inclusiv în situații de urgență. Protecția sporită previne posibilitatea aprinderii amestecurilor și gazelor industriale.
• „D” – carcasă antiexplozie. Carcasa unităților este protejată de deformare în cazul unei explozii a motorului în sine. Acest lucru se realizează datorită caracteristicilor sale de design și etanșeitate crescută. Echipamentele cu clasa de protecție la explozie „D” pot fi utilizate la temperaturi extrem de ridicate și cu orice grup de amestecuri explozive.
• „I” – circuit intrinsec sigur. Acest tip de protectie la explozie asigura mentinerea curentului antiexploziv in reteaua electrica, tinand cont de conditiile specifice aplicarii industriale.

Indicatori de fiabilitate

Indicatorii de fiabilitate ai motoarelor angrenate sunt furnizați în tabelul 7. Toate valorile sunt date pentru funcționarea pe termen lung la o sarcină nominală constantă. Motoreductorul trebuie să asigure 90% din resursa indicată în tabel chiar și în modul de suprasarcină de scurtă durată. Acestea apar atunci când echipamentul este pornit și cuplul nominal este depășit de cel puțin două ori.

Tabel 7. Durata de viață a arborilor, rulmenților și cutiilor de viteze

Pentru intrebari referitoare la calculul si achizitionarea motoarelor de diferite tipuri, va rugam sa contactati specialistii nostri. Vă puteți familiariza cu catalogul de motoare melcate, cilindrice, planetare și ondulate oferit de compania Tekhprivod.

Romanov Serghei Anatolievici,
sef sectie mecanica
Compania Tekhprivod.

Alte materiale utile:

Acest articol conține informații detaliate despre selectarea și calcularea unui motorreductor. Sperăm că informațiile furnizate vă vor fi de folos.

La alegerea unui anumit model de motorreductor, se iau în considerare următoarele caracteristici tehnice:

• tip cutie de viteze;
• putere;
• viteza de iesire;
• raportul de transmisie;
• proiectarea arborilor de intrare și de ieșire;
• tipul de instalare;
• funcții suplimentare.

Tip cutie de viteze

Prezența unei diagrame de antrenare cinematică va simplifica alegerea tipului de cutie de viteze. Din punct de vedere structural, cutiile de viteze sunt împărțite în următoarele tipuri:

Vierme într-o singură etapă cu o dispunere a arborelui de intrare/ieșire încrucișat (unghi de 90 de grade).

Vierme în două etape cu dispunerea perpendiculară sau paralelă a axelor arborelui de intrare/ieşire. În consecință, axele pot fi amplasate în diferite planuri orizontale și verticale.

Cilindrică orizontală cu dispunerea paralelă a arborilor de intrare/ieșire. Axele sunt în același plan orizontal.

Coaxial cilindric la orice unghi. Axele arborelui sunt situate în același plan.

ÎN conic-cilindricÎn cutia de viteze, axele arborilor de intrare/ieșire se intersectează la un unghi de 90 de grade.

IMPORTANT!
Locația spațială a arborelui de ieșire este critică pentru o serie de aplicații industriale.

• Designul cutiilor de viteze melcate le permite să fie utilizate în orice poziție a arborelui de ieșire.
• Utilizarea modelelor cilindrice și conice este adesea posibilă în plan orizontal. Cu aceeași greutate și caracteristici dimensionale ca și cutiile de viteze melcate, funcționarea unităților cilindrice este mai fezabilă din punct de vedere economic datorită creșterii sarcinii transmise de 1,5-2 ori și a randamentului ridicat.

Tabelul 1. Clasificarea cutiilor de viteze după numărul de trepte și tipul transmisiei

Raport de transmisie [I]

Raportul de transmisie se calculează folosind formula:

I = N1/N2

Unde
N1 – viteza de rotație a arborelui (rpm) la intrare;
N2 – viteza de rotație a arborelui (rpm) la ieșire.

Valoarea obținută în calcule este rotunjită la valoarea specificată în caracteristicile tehnice ale unui anumit tip de cutie de viteze.

Tabelul 2. Gama de rapoarte de transmisie pentru diferite tipuri de cutii de viteze

IMPORTANT!
Viteza de rotație a arborelui motorului electric și, în consecință, a arborelui de intrare al cutiei de viteze nu poate depăși 1500 rpm. Regula se aplică tuturor tipurilor de cutii de viteze, cu excepția cutiilor de viteze cilindrice coaxiale cu viteze de rotație de până la 3000 rpm. Producătorii indică acest parametru tehnic în rezumatul caracteristicilor motoarelor electrice.

Cuplul cutiei de viteze

Cuplul de ieșire– cuplul pe arborele de ieșire. Sunt luate în considerare puterea nominală, factorul de siguranță [S], durata de viață estimată (10 mii de ore) și eficiența cutiei de viteze.

Cuplul nominal– cuplu maxim care asigură o transmisie sigură. Valoarea sa este calculată luând în considerare factorul de siguranță - 1 și durata de viață - 10 mii de ore.

Cuplu maxim– cuplul maxim pe care îl poate suporta cutia de viteze la sarcini constante sau variabile, funcționare cu porniri/opriri frecvente. Această valoare poate fi interpretată ca sarcină de vârf instantanee în modul de funcționare al echipamentului.

Cuplul necesar– cuplu, care satisface criteriile clientului. Valoarea sa este mai mică sau egală cu cuplul nominal.

Cuplul de proiectare– valoarea necesară pentru a selecta o cutie de viteze. Valoarea estimată se calculează folosind următoarea formulă:

Mc2 = Mr2 x Sf ≤ Mn2

Unde
Mr2 – cuplul necesar;
Sf – factor de serviciu (coeficient de operare);
Mn2 – cuplul nominal.

Coeficient operațional (factor de serviciu)

Factorul de serviciu (Sf) este calculat experimental. Sunt luate în considerare tipul de sarcină, durata zilnică de funcționare și numărul de porniri/opriri pe oră de funcționare a motorreductorului. Coeficientul de funcționare poate fi determinat folosind datele din tabelul 3.

Tabelul 3. Parametrii de calcul al factorului de serviciu

Puterea de antrenare

Puterea de antrenare calculată corect ajută la depășirea rezistenței la frecare mecanică care apare în timpul mișcărilor liniare și de rotație.

Formula elementară pentru calcularea puterii [P] este calculul raportului dintre forță și viteză.

În timpul mișcărilor de rotație, puterea este calculată ca raportul dintre cuplu și rotații pe minut:

P = (MxN)/9550

Unde
M – cuplul;
N – numărul de rotații/min.

Puterea de ieșire se calculează folosind formula:

P2 = P x Sf

Unde
P – putere;
Sf – factor de serviciu (factor operațional).

IMPORTANT!
Valoarea puterii de intrare trebuie să fie întotdeauna mai mare decât valoarea puterii de ieșire, care este justificată de pierderile de angrenare:

P1 > P2

Calculele nu pot fi făcute folosind puterea de intrare aproximativă, deoarece eficiența poate varia semnificativ.

Factorul de eficiență (eficiență)

Să luăm în considerare calculul eficienței folosind exemplul unei cutii de viteze melcate. Acesta va fi egal cu raportul dintre puterea mecanică de ieșire și puterea de intrare:

ñ [%] = (P2/P1) x 100

Unde
P2 – puterea de ieșire;
P1 – puterea de intrare.

IMPORTANT!
În cutiile de viteze melcate P2< P1 всегда, так как в результате трения между червячным колесом и червяком, в уплотнениях и подшипниках часть передаваемой мощности расходуется.

Cu cât raportul de transmisie este mai mare, cu atât eficiența este mai mică.

Eficiența este afectată de durata de funcționare și de calitatea lubrifianților utilizați pentru întreținerea preventivă a motorreductorului.

Tabelul 4. Eficiența unei cutii de viteze melcate cu o singură treaptă

Tabelul 5. Eficiența angrenajului ondulat

Tabelul 6. Eficiența reductoarelor de viteză

Versiuni antiexplozive ale motoareductoarelor

Motoarele cu angrenaj din această grupă sunt clasificate în funcție de tipul de proiectare anti-explozie:

• „E” – unități cu grad crescut de protecție. Poate fi utilizat în orice mod de funcționare, inclusiv în situații de urgență. Protecția sporită previne posibilitatea aprinderii amestecurilor și gazelor industriale.
• „D” – carcasă antiexplozie. Carcasa unităților este protejată de deformare în cazul unei explozii a motorului în sine. Acest lucru se realizează datorită caracteristicilor sale de design și etanșeitate crescută. Echipamentele cu clasa de protecție la explozie „D” pot fi utilizate la temperaturi extrem de ridicate și cu orice grup de amestecuri explozive.
• „I” – circuit intrinsec sigur. Acest tip de protectie la explozie asigura mentinerea curentului antiexploziv in reteaua electrica, tinand cont de conditiile specifice aplicarii industriale.

Indicatori de fiabilitate

Indicatorii de fiabilitate ai motoarelor angrenate sunt furnizați în tabelul 7. Toate valorile sunt date pentru funcționarea pe termen lung la o sarcină nominală constantă. Motoreductorul trebuie să asigure 90% din resursa indicată în tabel chiar și în modul de suprasarcină de scurtă durată. Acestea apar atunci când echipamentul este pornit și cuplul nominal este depășit de cel puțin două ori.

Tabel 7. Durata de viață a arborilor, rulmenților și cutiilor de viteze

Pentru intrebari referitoare la calculul si achizitionarea motoarelor de diferite tipuri, va rugam sa contactati specialistii nostri. Vă puteți familiariza cu catalogul de motoare melcate, cilindrice, planetare și ondulate oferit de compania Tekhprivod.

Romanov Serghei Anatolievici,
sef sectie mecanica
Compania Tekhprivod.

Alte materiale utile: