Ćw. 5. Określenie współczynnika strat mocy i sprawności przekładni ślimakowej.

Transkrypt

1 Laboratorium Podstaw Konstrukcji Masyn - - Ćw. 5. Określenie współcynnika strat mocy i sprawności prekładni ślimakowej.. Podstawowe wiadomości i pojęcia. Prekładnie ślimakowe są to prekładnie wichrowate, w których kąt skryŝowanie osi wynosi 9. Prekładnie te składają się e ślimaka i ślimacnicy, pry cym kołem cynnym jest najcęściej ślimak. RóŜnią się od prekładni śrubowych tym, Ŝe ślimaki mają małą licbę wojów (ębów), a ślimacnice wklęsłe wieńce ębate. RoróŜnia się prekładnie ślimakowe walcowe i globoidalne (rys. 6.). W prekładni ślimakowej walcowej ęby ślimaka są nacięte na walcu, natomiast w prekładni globoidalnej na wklęsłej powierchni obrotowej, której promień podiałowy odpowiada promieniowi podiałowemu współpracującej ślimacnicy. Rys. 6.. Rodaje prekładni ślimakowych a) walcowa, b) globoidalna Prekładnie ślimakowe są cęściej stosowane niŝ prekładnie o wichronych osiach. Powierchnia styku ębów jest liniowa, a nie punktowa jak w innych prekładniach śrubowych wichrowatych, pre co Ŝywotność prekładni ślimakowej jest więksa. Inną korystną aletą tej prekładni jest moŝliwość uyskania samohamowności, co jest niera bardo poŝądane w niektórych konstrukcjach, gdyŝ uprasca ich budowę (eliminuje koniecność stosowania hamulca). Prekładnia ślimakowa moŝe byś wykonana jako samohamowna pry kącie wniosu linii woju γ.5. Jeśli prekładnia nie jest samohamowna, to kołem cynnym moŝe być ślimacnica. Takie rowiąanie bywa wykorystywane w mostach napędowych samochodów cięŝarowych. Kejnymi aletami w porównaniu prekładnią śrubową są: jed-

2 Laboratorium Podstaw Konstrukcji Masyn - - nocesna współpraca więksej ilości ębów, prenosenie duŝych obciąŝeń, cichobieŝność (co wynika m.in. płynnego aębiania się ębów ślimaka i ślimacnicy). Wady prekładni ślimakowej to stosunkowo mała sprawność, trudność uyskania duŝej dokładności wykonania, koniecność bardo dokładnego montaŝu w celu uyskania prawidłowego aębienia. Współcynnik sprawności prekładni ślimakowej moŝna określić wyraŝeniem: η = gdie: = str moc tracona na pokonanie oporów skodliwych moc doprowadona do ślimaka Straty mocy uwarunkowane są głównie powstającymi w casie pracy siłami tarcia międy etkniętymi powierchniami ślimacnicy i ślimaka, tak jak w casie aębienia ostatnich ma miejsce śliganie się wojów ślimaka wdłuŝ pracujących powierchni ębów, analogicnie jak w prekładniach śruba nakrętka. Opróc tego pry cylindrycnym ślimaku w głównej płascyźnie prebiega tocenie się e śliganiem ębów ślimacnicy w stosunku do wojów ślimaka, analogicnie jak w prekładni koło ębate ębatka. Wielkość sił tarcia określa się nacisków normalnych popre współcynnik tarcia. Współcynnik tarcia w prekładniach ślimakowych aleŝy od materiału ślimaka i ślimacnicy, stanu stykających się powierchni, lepkości smaru, sybkości śligania v śl, kstałtu ębów ślimacnicy i wojów ślimaka, wielkości obciąŝenia i wielu innych cynników. Moc, która jest tracona na pokonanie skodliwych oporów wywołanych śliganiem się wojów ślimaka wdłuŝ ębów ślimacnicy moŝe być w sposób prybliŝony określona tak, jak w prekładni śruba nakrętka. Pry napędającym ślimaku dostatecną dla praktyki dokładnością moŝna pryjąć: str i współcynnik strat: str tgγ = tg( γ + ρ') str tgγ = tg( γ + ρ') W powyŝsych wyraŝeniach: γ kąt wniosu średniej linii śrubowej ślimaka ρ - kąt tarcia międy etkniętymi powierchniami Współcynnik uwględniający straty analogicne stratom w aębieniu koła o ębach skośnych ębatką moŝna pryjąć: πε sµ =, gdie: cosγ ε s skokowa licba pryporu, µ współcynnik tarcia międy stykającymi się ębami, licba ębów ślimacnicy Współcynnik strat w łoŝyskach tocnych prekładni pryjmuje się:

3 Laboratorium Podstaw Konstrukcji Masyn l = l =,3,5, gdie: ł moc tracona na pokonanie oporów skodliwych w łoŝyskach Współcynnik strat, uwględniający straty mocy na miesanie smaru (eju) moŝe być w sposób prybliŝony określony wyraŝenia: =,v L = E t, gdie: v obwodowa sybkość ślimaka w m/s, L długość naciętej cęści ślimaka, E t lepkość eju w stopniach Euglera pry temperature t C eju w reduktore. Pry anureniu ślimacnicy w eju do powyŝsego wyraŝenia naleŝy podstawić w miejsce v obwodową prędkość ślimacnicy v i w miejsce L serokość ślimacnicy B. Według wyŝej predstawionych równań określa się prybliŝoną wielkość strat w prekładni ślimakowej. Dokładność określenia ich wielkości moŝna więksyć tylko na podstawie doświadceń i badań. Całkowity współcynnik strat w prekładni ślimakowej: = str l a sprawność wyniesie: η = ( ) str l Pry badaniu prekładni rodielenie strat nastręca duŝe trudności, poniewaŝ wsystkie straty w aębieniu i łoŝyskach są stosunkowo małe w porównaniu e stratami w pare śrubowej. Stąd teŝ pryjmuje się w miejsce kąta tarcia redukowany kąt tarcia. Wówcas współcynnik sprawności prekładni pry napędającym ślimaku wyniesie: tgγ η = ( ) tg( γ + ρ') Doświadcalnie wielkości ρ w aleŝności od prędkości śligania v śl pry róŝnych materiałach ślimaka i ślimacnicy podano w tabeli. mn = [m/s], gdie: 9 v śl + m moduł prekładni w mm, n licba obrotów ślimaka w obr/min, krotność ślimaka.

4 Laboratorium Podstaw Konstrukcji Masyn Tabela V śl [m/s] µ ρ = arc tg µ V śl [m/s] µ ρ = arc tg µ,,,5,5,,,,8,9,65,75,55,65,45, ,5 3, 4, 7,,,3,4,8,35,3,3,8,6,6, ,5,,4,5,35, ,,84, Schemat i opis stanowiska laboratoryjnego Predstawione na rys. 6. stanowisko laboratoryjne składa się : reduktora ślimakowego składającego się e ślimaka i ślimacnicy, silnika 3, hamulca 4 ora dynamometru 5. Silnik prekauje obroty pre spręgło 6 na wał ślimaka. Obroty silnika wskauje tachometr 7. Rys. 6. Stanowisko pomiarowe Moment obrotowy, jaki prekauje silnik 3 na wal ślimaka określany jest pry pomocy dźwigni (ramieniem l ) i wagi 8. Moment diałający na wal ślimacnicy określany jest a pomocą dwigni hamulca o ramieniu l i dynamometru 5, wielkość tego momentu moŝna mieniać popre pokręcenie nakrętką 9. Kejność cynności pry wykonywaniu ćwicenia: - podłącyć silnik do sieci, - określić moment namionowy silnika moc namionowa silnika [kw], obroty namionowe. M = 955 [/m], gdie: n

5 Laboratorium Podstaw Konstrukcji Masyn włącyć silnik i obciąŝyć prekładnię momentem (,,3)i M pry namionowych obrotach i poostawić w takim stanie obciąŝenia pre okres 5-6 min w celu nagrania eju, - preprowadić pomiary wg wskaówek prowadącego, - otrymane wyniki rejestrować w tabeli pomiarów. Wyniki pomiarów Otrymane wyniki pomiarów jak: siła G wskaywana na wade 8, siła P wskaywana pre dynamometr 5 ora obroty ślimaka naleŝy wpisać do tabeli pomiarów. Opracowanie wyników pomiarów Dane charakterystycne dotycące stanowiska: - moc namionowa silnika =...[kw] - obroty namionowe silnika n =...[obr/min] - ilość ębów ślimacnicy =... - wojność (krotność) ślimaka =... - moduł prekładni m =... - gatunek eju w prekładni ślimakowej... - lepkość eju w temperature pracy t = 3 C w stopniach Euglera - długość naciętej cęści L =... - serokość koła ślimakowego (ślimacnicy) B =... - kąt wniosu linii śrubowej ślimaka γ =... Prędkość obwodową ślimaka oblicamy aleŝności: dn v =, gdie: 6 m d =, tgγ n obroty ślimaka [obr/min] E 3 =... W oparciu o aleŝności na v śl i γ ora tabelę oblicyć naleŝy sprawność ora współcynnik strat prekładni, a następnie wpisać do tabeli pomiarów. Moment obrotowy na wałku ślimaka wynosi: M = Gl [m], a na wałku ślimacnicy M = P l [m], stąd sprawność prekładni wynosi: M η = im a współcynnik strat: = η Moc dostarcona do prekładni wyniesie: M = n [kw] 955 a moc tracona str = [kw] PrełoŜenie prekładni i =

6 Laboratorium Podstaw Konstrukcji Masyn Tabela pomiarów Pomiar Obroty silnika n [obr/min] Wielkość siły G [] Siła P [] Moment obrotowy na ślimaku M [m] Moment obrotowy na ślimacnicy M [m] Sprawność η = M /im Sprawność oblicona η Współcynnik strat φ = - η Współcynnik strat oblicony φ = - η Moc dostarcona do prekładni [kw] Moc tracona str = φ [kw] Moc tracona wg współcynnika obliconego str = φ [kw] Wnioski - uasadnić robieŝności wyników preprowadonych obliceń i pomiarów, - podać i preanaliować wpływ niektórych cynników na straty mocy w prekładni i jej sprawność, - inne. Wytycne do sprawodania W sprawodaniu naleŝy ująć: - krótki opis ćwicenia i schemat stanowiska laboratoryjnego, - podać skróconą analię teoretycną tematu ćwicenia, - podać wyniki pomiarów i obliceń w tabeli pomiarów ora niebędne aleŝności do obliceń, - wnioski dotycące ćwicenia. Literatura:. Markowski T., Mijał M., Rejman E. Podstawy konstrukcji masyn napędy mechanicne, c., Oficyna Wydawnica Pitechniki Resowskiej, Resów 996.