Последовательность выполнения работы. 1. Определить расчетное значение интегральной жесткости редуктора в следующей последовательности:
1. Определить расчетное значение интегральной жесткости редуктора в следующей последовательности:
Определить передаточные отношения первой u12 и второй u34ступеней редуктора: 
, 
.
Определить расчетные длины и диаметры участков валов согласно геометрическим данным схем установок (см. рис. 7.1, рис. 7.4); при этом конические участки валов принимаются с постоянным диаметром по среднему сечению, а валы-шестерни условно принимаются за валы постоянных сечений с диаметрами, равными диаметрам делительных окружностей соответствующих шестерен
.
Для одного значения Т3 (желательно максимального) подсчитать величины крутящих моментов Т2 и Т1 и занести в табл. 7.2:
приняв условно КПД одной ступени редуктора η12=η34= 0,97.
Определить теоретический угол поворота выходного вала редуктора 
, приняв для стальных валов значение модуля упругости на сдвиг G=0,8·105 Н/мм2. Угол поворота вала 3 
, где φ2 – угол поворота вала 2; u34 – передаточное отношение между валами 2 и 3.
Угол поворота вала 3 только от действия момента Т3 
.
Угол поворота вала 2 
, где φ1 угол поворота вала 1 от действия момента Т1 на этом же валу 
;
угол поворота вала 2 от действия момента Т2 только на том валу 
,
где u12 – передаточное отношение между валами 1 и 2.
l11, l12, l13, l14, l21, l22, l31, l32, l33 – соответственно длины ступеней валов 1, 2, 3 на скручиваемых участках;
Iр11, Ip12, Iр13, Iр14, Iр21, Iр22 , Ip31, Ip32, Ip33 – полярные моменты инерции соответствующих сечений валов 1, 2, 3;
G – модуль упругости при сдвиге материала валов.
Полярные моменты инерции валов сплошного круглого сечения диаметром di 
.
Моменты на валах связаны между собой такими же соотношениями, как и в условиях вращения 
,
где η12, η23 – КПД соответственно первой и второй ступеней редуктора.
Суммарная жесткость редуктора 
.
Тогда теоретическое значение крутильной жесткости редуктора
.
Результаты расчетов занести в таблицу 7.1.
Таблица 7.1.
Результаты расчетного определения крутильной жесткости
| Валы | Т, Н·мм |  1,рад
|  , рад
|  , рад
|  , рад
|  , рад
| С3 т, Н·мм/рад |
| X | X | X | X | X | X | X | |
| X | X | X | X | X | X | X | |
| X | X | X | X | X | X | X |
Построить график зависимости от угла поворота крутящего момента
.
2. Определить экспериментальные значения жесткости редуктора в следующей последовательности:
1) поджимая винт 7 (рис.1), выбрать зазоры в зацеплениях и опорах зубчатых колес.
2) установить лимбы индикаторов 9 и 10 на ноль;
3) нагружая передачу винтом 7, зарегистрировать в журнале показания δi индикатора 10 и показания ∆i индикатора 9 (обычно производится 3-4 нагружения).
4) по показаниям δi индикатора 10 с помощью графика тарировки пружинного динамометра (см. на установке) определить усилие, Fi для каждого нагружения.
5) подсчитать крутящие моменты на выходном валу 3
;
6) посчитав экспериментальные значения угла поворота выходного вала 3
;
7) определить экспериментальную жесткость редуктора
;
8) построить график зависимости от угла поворота крутящего момента
;
9) методом наименьших квадратов определить среднее значение жесткости редуктора
, где n –число замеров.
При этом жесткость редуктора определяется в предположении линейного характера системы, когда жесткость системы не зависит или почти не зависит от нагрузки;
10) результаты экспериментов занести в табл. 7.2 лабораторного журнала.
Таблица 7.2.
Результаты опытного определения крутильной жесткости
| № опыта | Показания индикатора 9 «δ», мм | F, Н | Т3, Н·мм | Показания индикатора 8 «∆», мм | φз эi, рад | Сз э i , Н·мм/рад |
| X | X | X | X | X | X | |
| X | X | X | X | X | X | |
| X | X | X | X | X | X | |
| X | X | X | X | X | X | |
| X | X | X | X | X | X |
3. Провести обработку теоретических и опытных данных, представить результаты в графическом виде, сделать сравнительный анализ результатов и выводы по работе.
4. Подготовить отчет по лабораторной работе и ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается физический смысл изгибной и крутильной жесткости?
2. Записать расчетные зависимости для определения деформаций и коэффициентов изгибной и крутильной жесткости.
3. Деформации каких элементов в основном определяют суммарную жесткость редуктора?
4. Какие виды колебаний имеют место в элементах зубчатого редуктора?
5. В чем может заключаться отличие теоретических и экспериментальных значений жесткости?
6. Как измениться крутильная жесткость редуктора, если заменить стальные валы на титановые?
7. Как влияет податливость элементов на КПД зубчатой передачи?
8. Как величина модуля зубчатых колес влияет на жесткость редуктора?
9. В чем заключается отличие величины и способов определения крутильной или изгибной жесткости для гладких и ступенчатых валов?
10. Будут ли отличия в значениях суммарной жесткости редуктора, если зубчатые колеса выполнять совместно в валами?
11. От каких факторов зависит частота зацеплений зубьев?
12. От каких параметров зависит жесткость зубьев?
13. Какие виды резонансов возможны в зубчатых редукторах?
14. В чем заключатся расчет валов редуктора на критические частоты?
Лабораторная работа №8