Цель лабораторной работы - определение коэффициента полезного действия (кпд) редуктора двумя способами, «Экспериментальным» и «Расчетным». Для экспериментального способа имитируется стенд для испытания передач, возможности которого позволяют выполнять необходимое исследование кпд цилиндрического редуктора, а именно получать данные для построения графиков зависимости кпд:

• от скорости вращения n;
• от нагрузки T;
• от дополнительного параметра передачи, указываемого в задании на выполнение работы (сорта смазки, степени точности передачи, чисел зубьев колес, типа подшипников и т.п.).

Затем, выполняется исследование кпд «Расчетным» способом, т. е. определяется ориентировочное значение кпд редуктора по упрощенным формулам с использованием табличных значений кпд зубчатой цилиндрической пары и пары подшипников, проводится анализ результатов, формируются выводы, подготавливается и защищается отчет.

Устройство и работа имитируемого стенда. Стенд смонтирован на плоском металлическом основании и состоит из узла электродвигателя с тахометром, испытуемого редуктора – он условно показывается в разрезе, нагрузочного устройства – ленточного тормоза. Узел электродвигателя смонтирован на литом кронштейне, закрепленном на основании стенда. Статор электродвигателя может свободно поворачиваться в шариковых подшипниках, установленных в литом кронштейне, относительно оси, общей с якорем электродвигателя. Вал якоря электродвигателя одним концом соединен через муфту с входным валом редуктора. На лицевой стороне литого кронштейна смонтировано измерительное устройство, состоящее из рычага, штока и датчика с пружиной. При включении электродвигателя реактивный момент статора (равный по абсолютному значению моменту на валу якоря) поворачивает статор. Рычаг, закрепленный на статоре, упирается в подпружиненный шток датчика, который и удерживает статор от поворота. Сигнал от этого датчика для измерения крутящего момента, передаваемого с двигателя на редуктор, после обработки отображается на левом стрелочном приборе ("Момент двиг.") и числовым индикатором дв. Так на стенде измеряется крутящий момент, передаваемый с двигателя на редуктор.

Испытуемый редуктор состоит из двух цилиндрических передач. Его корпус условно сделан из полупрозрачного материала и показывается в разрезе.

Нагрузочное устройство представляет собой ленточный тормоз и служит для создания рабочей нагрузки на редуктор - тормозного момента на его выходном валу. Величина тормозного момента задаётся тумблером-регулятором нагрузки. При этом сильнее или слабее растягивается пружина, что видно и на мониторе.

В левой части стенда установлена панель с органами управления: выключатель питания стенда; тумблер-регулятор частоты вращения двигателя; тумблер-регулятор нагрузки (крутящего момента тормоза).

Измерительные приборы: стрелочные приборы ("Момент двигателя", "Мощность двигателя" и "Обороты тормоза"); приборы цифровой индикации "n_дв- обороты двигателя", "T_дв - момент двигателя", "P_дв - мощность двигателя", "n_торм - обороты тормоза", "T_торм - момент тормоза ".

Таблица. Варианты заданий на проведение испытаний и исследования цилиндрического редуктора

Параметры редуктора	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8
Межосевое расстояние aw= Числа зубьев колёс: Шестерни 1-ой ступени z1= Колеса 1-ой ступени z2= Шестерни 2-ой ступени z1*= Колеса 2-ой ступени z2*=	100   30 60 25 42	100   35 65 22 50	125   30 60 22 50/p>	125   35 63 20 42	140   30 63 25 45	140   33 60 20 42	160   30 61 21 50	160   31 60 24 40
Ширина колеса: 1-ой ступени b12= 2-ой ступени b23= Степень точности редуктора Тип подшипников	20 30 6 Ш	30 50 7 Ц	20 30 8 К	30 60 9 Ш	20 30 6 Ц	50 70 7 К	25 40 8 Ш	50 80 9 К
Кинематическая вязкость масла (м2/с) ν=	10-5	20·10-6		30·10-6		50·10-6		10-5
Специальный вопрос: Исследовать влияние на КПД.	степени точности редуктора	типа подшипников	вязкости масла	ширины колес первой ступени	ширины колес второй ступени	межосевого расстояния	чисел зубьев колес первой ступени	чисел зубьев колес второй ступени

(Тип подшипников: Ш - шариковые, Ц - с цилиндрическими роликами, К –- с коническими роликами)

 

Рисунок. Виды рабочего экрана имитатора

 

Рисунок. Виды рабочего экрана имитатора - ввод параметров исследуемого редуктора

Ко времени, необходимому для подготовки эксперимента, необходимо прибавить время проведения непосредственно самого эксперимента, т. е. по 10 минут на оценку влияния каждого из 8 факторов  что дает в результате (5 ч. 30 мин. + 10 мин. * 8 = 6 часов 50 мин.). Затраты времени на проведение аналогичных действий при помощи имитатора складываются (как и для реального оборудования) из непосредственно времени эксперимента, т.е. 10 минут на оценку влияния каждого из 8 факторов, но временные затраты на подготовку практически отсутствуют (меньше 1 мин.), что дает в результате (10 мин. * 8 = 1 час 20 мин.). В результате проведения данной лабораторной работы на имитаторе сокращаются потери времени более чем в 5 раз (410 мин./ 80 мин.).

Таблица. Затраты времени при выполнении лабораторной работы на реальном оборудовании

Влияние на КПД	Выполняемые операции	Необходимое время
1. Степени точности редуктора.	Слив масла, разборка, выпрессовка подшипников, замена элементов (сборка), залив масла.	1 час
2. Типа подшипников.		1 час
3. Вязкости масла.	Слив масла, промывка, залив масла.	20 минут
4. Ширины колес первой ступени.	Слив масла, разборка, выпрессовка подшипников, сборка, залив масла (для 1 ступени).	40 минут
5. Ширины колес второй ступени.
6. Межосевого расстояния.	Слив масла, разборка, выпрессовка подшипников, сборка, залив масла.	1 час
7. Чисел зубьев колес первой ступени.	Слив масла, разборка, выпрессовка подшипников, сборка, залив масла.	40 минут
8. Чисел зубьев колес второй ступени.		40 минут
		5 часов 30 минут