Stanowisko do diagnostyki wielofunkcyjnego zestawu napędowego operującego w zróżnicowanych warunkach pracy

Transkrypt

1 Stanowisko do diagnostyki wielofunkcyjnego zestawu napędowego operującego w zróżnicowanych warunkach pracy 1. Opis stanowiska laboratoryjnego. Budowę stanowiska laboratoryjnego przedstawiono na poniższym schemacie, rys.1. Rys.1. Schemat stanowiska laboratoryjnego. Przygotowane stanowisko laboratoryjne do ćwiczeń laboratoryjnych składa się z silnika elektrycznego 1 o oznaczeniu Sg90S2 i parametrach znamionowych: moc 1.5kW, prędkość n=2840 1/min. Praca silnika była sterowana za pomocą przetwornicy częstotliwości 2 o oznaczeniu FR-S520SE-1.5K-EC. Silnik elektryczny 1 był bezpośrednio połączony przez wymienne sprzęgło 3 o oznaczeniu ROTEX 19 z przekładnią zębatą walcową 4 o oznaczeniu SK11EW i parametrach: moment obrotowy M=6.9Nm, przełożenie i=1.35. Przekładnia zębata walcowa 4 połączona była za pomocą sprzęgła sztywnego kołkowego 5 z przekładnią ślimakową 6 o oznaczeniu 8CN20 i parametrach: moc N=5.5 km (5.045kW), przełożenie i=25. Wał wyjściowy przekładni ślimakowej 6 był połączony z hamulcem tarczowym 7 stanowiącym obciążenie całego układu napędowego. Obciążenie układu powinno być zadawane przez hamulec tarczowy, a jego wartość odczytywana na manometrze. Moc wejściowa powinna być odczytana z falownika w oparciu o odczyt napięcia i natężenia prądu wejściowego. Przy wyznaczeniu mocy wejściowej należy uwzględnić warunki operacyjne silnika, gdzie punktem odniesienia dla zadanego obciążenia była nominalna moc silnika przy zadanej prędkości. Prędkość obrotowa wału wyjściowego z silnika może być 1

2 mierzona za pomocą przetwornicy częstotliwości 2 lub tachometru. Widok stanowiska laboratoryjnego przedstawiono na rys.2. Rys.2. Widok stanowiska laboratoryjnego przystosowanego do zadań pomiarowych. 2. Mocowanie czujników na stanowisku pomiarowym Na stanowisku pomiarowym, w zależności od tematyki badań, można zamocować do 17 akcelerometrów oraz 6 termopar w specjalnie przygotowanych miejscach. Akcelerometry można zamocować przez wkręcenie we wcześniej przygotowane i nagwintowane otwory lub zamocować na magnesach lub kleju. Termopary można zamocować w nawierconych otworach. Mocowanie 17 akcelerometrów można przeprowadzić według następującego sposobu: 2

3 Silnik elektryczny: 2 akcelerometry nr 1, 2 po stronie nienapędowej silnika (non-drive side), 3 akcelerometry nr 3, 4, 5 po stronie napędowej silnika (drive side), czujnik temperatury o nr T1 rys.3. Rys.3. Przykład rozmieszczenie i zamocowanie akcelerometrów 1, 2, 3, 4, 5 oraz termopary 1 na silniku elektrycznym Sg90S2 Przekładnia zębata walcowa: 4 akcelerometry nr 8, 9, 10, 11 po stronie nienapędowej przekładni (non-drive side), 2 akcelerometry nr 6, 7 po stronie napędowej przekładni (drive side), czujniki temperatury nr T2 po stronie nienapędowej przekładni oraz czujnik temperatury nr T3 po stronie napędowej przekładni rys.4. Rys.4. Przykład rozmieszczenie i zamocowanie akcelerometrów 6, 7, 8, 9, 10, 11 oraz termopary T2 i T3 na przekładni zębatej walcowej SK 11E W 3

4 Przekładnia : 3 akcelerometry nr 12, 13, 14 po stronie nienapędowej przekładni (non-drive side), 3 akcelerometry nr 15, 16, 17 po stronie napędowej przekładni (drive side), czujnik temperatury nr T4 po stronie nienapędowej przekładni, czujnik temperatury nr T5 po stronie napędowej przekładni oraz czujnik temperatury nr T6 na drugim łożysku ślimaka przekładni. Rys.5. Rozmieszczenie i zamocowanie akcelerometrów 12, 13, 14, 15, 16, 17 oraz termopary T4, T5, T6 na przekładni zębatej ślimakowej 8CN Sposób wykonania badań 3.1. Badania stanowiskowe i analiza mechaniczna zespołu napędowego: Dobór wg katalogu różnych wariantów silnika w oparciu zadaną moc, Dobór wg katalogu przekładni zębatej walcowej, Dobór wg katalogu sprzęgła i analiza różnych wariantów rozwiązań, Dobór wg katalogu przekładni ślimakowej, Wykonanie badań wg przykładowego zestawu pomiarowego dla następujących warunków pracy: Przykładowy zestaw pomiarowy, system bez uszkodzeń, wyosiowany: Prędkości: 100%, Opracowanie wyników wg wytycznych prowadzącego. 4

5 3.2. Badania stanowiskowe i analiza wyników w zależności od dobranych materiałów sprzęgła: Omówienie sposobu doboru silnika, Omówienie sposobu doboru przekładni zębatej walcowej, Dobór wg katalogu sprzęgła i analiza różnych wariantów rozwiązań, zastosowanie ROTEX 19 z różnymi wkładkami, analiza i uzasadnienie stosowania różnych materiałów na sprzęgła. Omówienie sposobu doboru przekładni ślimakowej, Zamocowanie zestawy akcelerometrów i termopar na silniku i przekładni walcowej po stronie zamocowanego sprzęgła. Wykonanie badań wg przykładowego zestawu pomiarowego dla następujących warunków pracy: Przykładowy zestaw pomiarowy, system bez uszkodzeń, wyosiowany: Prędkości: 100%, Opracowanie wyników wg wytycznych prowadzącego. 3.3.Badania stanowiskowe i akwizycja danych z czujników przyśpieszenia. Przeprowadzenie eksperymentów oraz akwizycja danych z czujników przyśpieszenia na różnych elementach stanowiska pomiarowego można zrealizować w całości lub częściowo wg listy znajdującej się poniżej. Mając na uwadze ograniczoną ilość czasu na zajęciach laboratoryjnych należy tak rozplanować przebieg ćwiczenia, aby jedna grupa wykonała jeden zestaw pomiarowy lub nawet tylko jego część. Zestawy pomiarowe należy podzielić na poszczególne grupy uczestniczące na zajęciach w semestrze, a nadepnie umożliwić wymianę danych pomiędzy grupami do opracowania i analizy wyników badań. Przykładowe zestawy pomiarowe dla następujących warunków pracy: WP 2.1: System bez uszkodzeń, wyosiowany. WP 2.2: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata. 5

6 WP 2.3: Niewspółosiowość: Przekładnia zębata Przekładnia. WP 2.4: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny - Przekładnia zębata Przekładnia. WP 2.5: Soft foot: Silnik elektryczny WP 2.6: Soft foot: Przekładnia zębata WP 2.7: Soft foot: Przekładnia WP 2.8: Soft foot: Silnik elektryczny oraz Przekładnia zębata WP 2.9: Soft foot: Silnik elektryczny oraz Przekładnia WP 2.10: Soft foot: Przekładnia zębata oraz Przekładnia WP 2.11: Soft foot: Silnik elektryczny, Przekładnia zębata oraz Przekładnia WP 2.12: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Soft foot: Silnik elektryczny 6

7 WP 2.13: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Soft foot: Przekładnia zębata WP 2.14: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny - Przekładnia zębata Soft foot: Silnik elektryczny oraz Przekładnia zębata WP 2.15: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny - Przekładnia zębata Soft foot: Przekładnia WP 2.16: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny - Przekładnia zębata Soft foot: Silnik elektryczny oraz Przekładnia WP 2.17: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny - Przekładnia zębata Soft foot: Przekładnia zębata oraz Przekładnia WP 2.18: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Soft foot: Silnik elektryczny, Przekładnia zębata oraz Przekładnia WP 2.19: Niewspółosiowość: Przekładnia zębata - Przekładnia Soft foot: Przekładnia zębata WP 2.20: Niewspółosiowość: Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Przekładnia 7

8 WP 2.21: Niewspółosiowość: Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Przekładnia zębata oraz Przekładnia WP 2.22: Niewspółosiowość: Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Silnik elektryczny WP 2.23: Niewspółosiowość: Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Silnik elektryczny oraz Przekładnia zębata WP 2.24: Niewspółosiowość: Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Silnik elektryczny oraz Przekładnia WP 2.25: Niewspółosiowość: Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Silnik elektryczny, Przekładnia zębata oraz Przekładnia WP 2.26: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Silnik elektryczny WP 2.27: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Przekładnia zębata 8

9 WP 2.28: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Przekładnia WP 2.29: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Silnik elektryczny oraz Przekładnia zębata WP 2.30: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Silnik elektryczny oraz Przekładnia WP 2.31: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Przekładnia zębata oraz Przekładnia WP 2.32: Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Przekładnia Soft foot: Silnik elektryczny, Przekładnia zębata oraz Przekładnia Poszczególne stany pracy niewspółosiowości związane z wykonaniem badań : Współosiowość osi wałów silnika elektrycznego M, przekładni zębatej walcowej PZ, przekładni ślimakowej PS 9

10 Osiowanie wałów silnika M, przekładni zębatej walcowej PZ oraz przekładni ślimakowej PS można wykonać za pomocą laserowego osiowania wałów, wykorzystując do tego celu urządzenie OPTALIGN. Na podstawie wyników pomiaru z czujnika laserowego współosiowość osi wałów współpracujących urządzeń na stanowisku laboratoryjnym można regulować przez wsunięcie pod każdą łapę silnika M podkładki o wysokości 0.8mm oraz podłożenie pod każdą łapę przekładni zębatej walcowej PZ podkładek o wysokości 0.2mm. Niewspółosiowość: Silnik elektryczny Przekładnia zębata Niewspółosiowość osi wałów silnika M i przekładni zębatej walcowej PZ uzyskano przez wyciągnięcie dwóch podkładek o wysokości 0.8mm spod dwóch łap silnika po stronie nienapędowej silnika. Niewspółosiowość: Przekładnia zębata Przekładnia. Niewspółosiowość osi wałów przekładni zębatej walcowej i przekładni ślimakowej można uzyskać przez podłożenie dodatkowej, w odniesieniu do układu wyosiowanego, podkładki o wysokości 0.2mm pod każdą łapę silnika M i przekładni zębatej walcowej PZ. Niewspółosiowość: Silnik elektryczny - Przekładnia zębata Przekładnia 10

11 Niewspółosiowość osi wałów silnika M, przekładni zębatej walcowej PZ oraz przekładni ślimakowej można uzyskać przez wyciągnięcie dwóch podkładek o wysokości 0.2mm spod łap po stronie napędowej przekładni zębatej walcowej PZ. Natomiast poszczególne stany pracy soft foot związane z wykonaniem badań opisanych w zestawach pomiarowych można uzyskać: Soft foot silnika elektrycznego przez odkręcenie jednej śruby mocującej silnik do podstawy. Na rys.8 pokazano, która śruba była odkręcona. Soft foot przekładni zębatej walcowej przez odkręcenie jednej śruby mocującej przekładnię zębatą walcową od podstawy. Na rys.8 pokazano, która śruba była odkręcona. Rys.8. Widok śruby odkręcanej przy zadaniach pomiarowych obejmujących stan: soft foot: Silnik elektryczny oraz soft foot: Przekładnia zębata walcowa. Soft foot przekładni ślimakowej przez odkręcenie jednej śruby mocującej przekładnię ślimakową do podstawy po stronie napędowej przekładni. Na rys.9 pokazano, która śruba była odkręcona. 11

12 Rys.9. Widok śruby odkręcanej przy zadaniach pomiarowych obejmujących stan: soft foot przekładni ślimakowej. Soft foot silnika elektrycznego oraz przekładni zębatej walcowej przy równoczesnym odkręceniu jednej śruby mocującej silnik i jednej śruby mocującej przekładnię zębatą do podstawy. Soft foot silnika elektrycznego oraz przekładni ślimakowej przez równoczesne odkręcenie jednej śruby mocującej silnik i jednej śruby mocującej przekładnię ślimakową do podstawy. Soft foot silnika elektrycznego, przekładni zębatej oraz przekładni ślimakowej przy równoczesnym odkręceniu po jednej śrubie na silniku, przekładni walcowej i przekładni ślimakowej. 1. Zapis plików z danymi. Pliki z danymi pomiarowymi należy umieścić w katalogach o nazwach WP2.1, WP2.2 WP2.32, nazwy katalogów należy przyjąć zgodnie z nazwami eksperymentów najlepiej w formacie TXT. 2. Opracowanie wyników badań Wyniki badań powinny być opracowane za pomocą dowolnego programu do analizy danych np. Matlab, Matcad, Excel itp. ze szczególnym uwzględnieniem takich programów jak Statistica lub SPSS. 12