Лаб. работа №9. Конфигурация лабораторного стенда: ременная передача

Цель работы: ознакомление с конструкцией ременной передачи, определение назначения отдельных узлов передачи, изучение способов регулировки, производства замеров и вычисление основных параметров передачи.

Продолжительность работы – 2 часа.

Необходимое оборудования (инструменты, материалы):

1. Лабораторная установка в конфигурации №3 «Ременная передача».
2. Электронный штангенциркуль и/или штихмас.
3. Индикатор часового типа со штативом (ГОСТ 577-68), цена деления 0,01 мм.
4. Щупы (ГОСТ 882-75) L=100mm, набор №2.
5. Измерительные инструмент: линейка, транспортир.
6. Набор дефектных деталей.
7. Комплект ключей.

3.1.1. Теоретические основы ременной передачи

Достоинствами ременных передач являются: а) возможность передавать бесшумно движение с изменением скорости и момента на большие расстояния; б) малые габаритные размеры; в) простота конструкции и малая стоимость; г) возможность демпфирования динамических, ударных нагрузок. К недостаткам можно отнести сравнительную недолговечность ремней, необходимость применения натяжных устройств, невозможность передачи больших крутящих моментов и большие давления на валы и опоры.

Клиновые ремни выпускаются – кордовые (несколько слоев ткани) и кордошнуровые – с более высоким КПД, 7-ми сечений 0, А, Б, В, Г, Д, Е (по ГОСТ) или Z, A, B, C, D, E (по ISO) или 10, 13, 17, 22, 32, 38 (по DIN) в порядке возрастания сечения.

Все клиновые ремни бесконечны и имеют стандартную длину. Клиновые ремни имеют большую несущую способность, чем плоские. Такие ремни соединяются с канавками шкивов боковыми поверхностями. Ремень передает вращательное движение от ведущего вала к ведомому за счет сил трения. Силы трения создаются при натяжении ремня между шкивами.

Передаваемый момент клиноременной передачи, Нм:

где N_дв — мощность электродвигателя, кВт; ω — окружная скорость, с^-1.

Установлено, что при нормальной работе передачи окружная скорость ведущего шкива 𝑣1 оказывается несколько больше окружной скорости ведомого шкива 𝑣2.

𝑣₁ = (𝜋𝐷₁𝑛₁) / (60 ∙ 1000), 𝑣₂ = (𝜋𝐷₂𝑛₂) / (60 ∙ 1000),

где 𝐷₁, 𝐷₂ −диаметры шкивов, мм;

𝑛₁, 𝑛₂ − частота вращения соответственно ведущего и ведомого шкивов.

Неравенство скоростей оценивается коэффициентом скольжения:

𝛾 = (𝑣₁ − 𝑣₂) /𝑣₁ ∙ 100%.

Степень загруженности передачи характеризуется коэффициентом тяги

𝜑 = 𝐹_𝑡 / (𝐹₁ + 𝐹₂) = 𝐹_𝑡 / 2𝐹₀ ,

где 𝐹₀ – сила предварительного натяжения ремня, Н;

𝐹₁, 𝐹₂ – соответственно натяжение ведущей и ведомой ветви, Н;

𝐹_𝑡 = 𝐹₁ − 𝐹₂ − окружная сила, Н.

График зависимости коэффициента скольжения от коэффициента тяги называют тяговой характеристикой ременной передачи или кривой скольжения. Примерный вид этой кривой показан на рис. 22. Здесь же показана кривая зависимости КПД передачи от 𝜑. КПД передачи определяется по формуле:

𝜏 = 𝑇₂𝑛₂  / 𝑇₁𝑛₁ ∙ 100%,

где 𝑇₁ и 𝑇₂ – вращающие моменты соответственно на ведущем и ведомом шкивах. Максимальное значение КПД соответствует критическому значению коэффициента тяги 𝜑₀, по которому рассчитываются допускаемые напряжения для ремней.

Рисунок 23 – Размеры сечения клинового ремня и шкива

Межосевое расстояние ременной передачи определяется по формуле:

где L_p – стандартная длина ремня, мм; d₁, d₂ – расчетные диаметры ведущего и ведомого шкивов, мм.

Общий вид стенда с клиноременной передачей представлен на рис. 24. Преобразователь частоты переменного тока (1) позволяет задавать частоту вращения электродвигателя (4) в диапазоне от 100 до 1500 об/мин. Рама (3) выполнена из конструкционного профиля. Ведущий вал (6) ременной передачи соединен с валом электродвигателя (4) посредством кулачковых муфт (5). Шкивы (7, 11) могут быть установлены на валах с помощью соосных / эксцентриковых втулок, или с помощью конических закрепительных втулок (8). Для задания нагрузки на передачу используется электромагнитный тормоз модели FZ-6-K (12) с устройством регулирования тормозного момента (2) от 0 до 6 Н∙м. Валы вращаются в подшипниковых опорах (9), в которых установлены шариковые радиальные подшипники типа 6002-2RS.

Биение валов, муфты, торцевое и радиальное биение шкивов контролируется с помощью микрометра, закрепленного на штативе (13). Межосевое расстояние измеряется с помощью электронного штангенциркуля. Осевое смещение шкивов контролируется с помощью металлической линейки, набора щупов и штангенциркуля.

Рисунок 24 – Конфигурация №3 «Ременная передача»

На рис. 25 представлены схемы контроля межосевого расстояния и перекоса валов ременной передачи с помощью штангенциркуля. На рис. 25 представлена схема контроля осевого смещения и углового перекоса шкивов с помощью линейки, щупов, транспортира.

Рисунок 25 – Схема контроля межосевого расстояния ременной передачи, осевого смещения и углового перекоса шкивов

Таблица 10 – Измеренные и расчетные параметры ременной передачи

3.1.2. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с чертежами и техническими условиями на собираемое изделие.
2. Определить звенья сборочных размерных цепей. Номинальные размеры определить с помощью линейки и штангенциркуля.
3. Сделать эскиз экспериментальной установки и ее кинематическую схему по ГОСТ 2.703-2011.
4. Составить технологическую схему сборки. Эту схему следует строить так, чтобы соответствующие узлы (группы), подгруппы и детали были представлены в порядке их введения в процесс сборки. Схема должна начинаться с условного изображения базовой детали. Детали, группы и подгруппы изображают на схеме в виде небольших прямоугольников, в которые вписывают индекс, номера и количество соответствующих частей (рис. 4).
5. Измерить диаметры и основные размеры ведущего и ведомого шкивов. Уточнить полученные размеры по ГОСТ 20889-88. Сделать эскиз ремня и шкивов (рис. 23).
6. Рассчитать межосевое расстояния исходя из диаметров шкивов и длины ремня, заполнить табл. 10.
7. Оформить отчёт, проанализировать полученные результаты, сделать выводы.

3.2. Лабораторная работа №10. Вибрационная диагностика ременной передачи

Цель работы: приобретение практических навыков вибрационного диагностирования различных дефектов зубчатой передачи.

Продолжительность работы – 2 часа.

Необходимое оборудования (инструменты, материалы):

1. Лабораторная установка в конфигурации с прямозубой передачи с набором дефектных деталей.
2. Электронный штангенциркуль.
3. Индикатор часового типа со штативом (ГОСТ 577-68), цена деления 0,01 мм.
4. Щупы (ГОСТ 882-75) L=100mm, набор №2.
5. Датчики вибрации, виброанализатор (типа Vibro Vision-2 НПО «Виброцентр», г. Пермь или СТМ-12Т ФГБОУ ВО «БИОТЕХ»).

 

3.2.1. Теоретические основы

Технические состояния ременной передачи, которые могут быть смоделированы в процессе выполнения экспериментальных исследований, представлены в табл. 11.  При этом частота вращения ведущего вала может меняться в диапазоне от 100 до 1000 об/мин, крутящий момент на выходном валу от 0 до 6 Н∙м.

Таблица 11 — Описание моделируемых состояний ременной передачи

3.2.2. Порядок выполнения работы

1. Собрать лабораторную установку в конфигурации №3 «Ременная передача». Ведущий шкив закрепить на валу с помощью конической закрепительной втулки KLLC015 (рис. 4) и / или втулки №0 из набора. Ведомый шкив закрепить с помощью конической втулки тапербуш (taper bush). Обеспечить натяжение ремня.
2. Перед включением электродвигателя проверить правильность сборки путем ручного прокручивания ведущего вала на 2 оборота. Валы должны свободно вращаться, без заедания.
3. В присутствии преподавателя или мастера, при опущенной защитной крышке, включить установку постепенно повышая частоту вращения электродвигателя с помощью частотного преобразователя (изменяя частоту питающего тока от 0 до 50 Гц). Визуально оценить правильность работы передачи, оценить уровень шума и вибрации.
4. Нагрузить передачу путем включения электромагнитного тормоза. Плавно изменить нагрузку от 0 до 0,6А. При этом не допускать полной остановки вращения вала электродвигателя.
5. Выставить с помощью частотного преобразователя частоту вращения электродвигателя в диапазоне от 100 до 1500 об/мин, согласно индивидуальному заданию.
6. Нагрузить передачу путем включения электромагнитного тормоза. Плавно увеличивать нагрузку от 0 А до значения, согласно индивидуальному заданию (не более 0,6А). При этом не допускать полной блокировки вала электродвигателя.
7. Установить датчик вибрации (акселерометр) на подшипниковый узел с помощью установочной шпильки М5. Датчик накручивается рукой, без усилий. С помощью виброанализатора провести измерения общего уровня вибрации (СКЗ виброскорости в диапазоне частот от 10 до 1000 Гц) при работе передачи на холостом ходу и под нагрузкой. Результаты измерений занести в протокол.
8. С помощью виброанализатора измерить и записать в память прибора различные параметры спектров вибросигналов, измеренных на корпусах подшипников:

• виброперемещение в диапазоне частот от 1 до 100 Гц;
• виброскорость в диапазоне частот от 10 до 1000 Гц;
• виброускорение в диапазоне частот от 100 до 10 000 Гц.

Спектры вибрационного сигнала распечатать, приложить к протоколу.

9. Отключить установку от сети переменного тока, смоделировать различные дефекты передачи согласно табл. 11. Повторить пункты 1-8 для каждого моделируемого технического состояния, согласно табл. 11.
10. Оформить отчет, проанализировать полученные результаты, сделать выводы.