Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Исследование потерь и повышение КПД инерционного трансформатора

Диссертация: Исследование потерь и повышение КПД инерционного трансформатора
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Инерционные трансформаторы вращающего момента относятся к передачам механического типа и являются автоматическими по своей природе. Перспективность их применения обуславливается наличием ряда положительных свойств, основными из которых являются: Анализ потерь мощности в инерционном трансформаторе показал, что наибольшие потери имеют место в зубчатом зацеплении планетарного ряда и опорных кольцах… Читать ещё >

Содержание

  • ВВЕДЕНИЕ б
  • ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАУЧНЫХ РАБОТ ПО ОЦЕНКЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
    • 1. Коэффициент полезного действия различных передач
      • 1. 1. КПД зубчатых редукторов. ^
      • 1. 2. КПД гидродинамических муфт и гидротрансформаторов. ^
      • 1. 3. КПД клиноременного вариатора
      • 1. 4. КПД фрикционной передачи. ^
    • 2. Анализ работ по коэффициенту полезного действия бесступенчатых передач. №
    • 3. Постановка задачи
  • ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИНЕРЦИОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА, ВЫПОЛНЕННОГО ПО ЖЕСТКОЙ СХЕМЕ 2 б
    • 2. 1. Физическая модель инерционного трансформатора с жесткой схемой. ^ б
    • 2. 2. Математическая модель инерционного трансформатора. ^
    • 2. 3. Построение периодического решения системы нелинейных дифференциальных уравнений.. 3 ч
  • ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В ИНЕРЦИОННОМ ТРАНСФОРМАТОРЕ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА
    • 3. 1. Оценка потерь на трение в зубчатом зацеплении импульсного механизма Левина
    • 3. 2. Оценка потерь на трение качения при перекатывании сателлитов в импульсном механизме Левина
    • 3. 3. Оценка потерь мощности на трение скольжения в храповом механизме свободного хода инерционного трансформатора
    • 3. 4. Потери мощности на перемешивание смазки
    • 3. 5. КПД инерционного трансформатора
    • 3. 6. Методика расчета коэффициента полезного действия инерционного трансформатора
  • ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ИТВМ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО КПД И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ. ^Ц
    • 4. 1. Сравнительный анализ основных схем инерционных трансформаторов по коэффициенту полезного действия
    • 4. 2. Оптимизация параметров импульсного механизма с целью увеличения КПД инерционного трансформатора
  • ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОГО ОБРАЗЦА ИНЕРЦИОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА НА СТЕНДЕ
    • 5. 1. Цели и задачи эксперимента. S
    • 5. 2. Описание экспериментального стенда и измерительной аппаратуры
    • 5. 3. Проведение экспериментальных исследований
    • 5. 4. Обработка экспериментальных данных. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследовании. ^
  • ВЫВОДЫ

Исследование потерь и повышение КПД инерционного трансформатора (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Одним из путей повышения производительности современных машин и точности воспроизведения ими технологических процессов является применение автоматических бесступенчатых передач. Из существующих в настоящее время механических бесступенчатых передач наиболее широкое распространение получили фрикционные передачи. В данных передачах крутящий момент с входного вала на выходной передается непрерывно с помощью сил трения. Преимуществом подобных передач является бесшумность работы и отсутствие колебаний угловой скорости выходного вала. Однако, как и всем фрикционным передачам, им свойственен следующий недостаток: наличие в механизме нормальных сил, не участвующих непосредственно в передаче момента. Эти силы значительно, на порядок и больше, превышают силы, осуществляющие рабочий процесс. Появление их ведет к дополнительным потерям мощности, увеличению контактных напряжений и к снижению долговечности передачи. Поэтому использование бесступенчатых фрикционных передач ограничивается лишь преимущественно маломощными машинами.

К нефрикционным передачам, работающим на основе зацепления, можно отнести импульсные вариаторы и инерционные трансформаторы, которые лишены недостатков, свойственных фрикционным трансмиссиям.

Инерционные трансформаторы вращающего момента относятся к передачам механического типа и являются автоматическими по своей природе. Перспективность их применения обуславливается наличием ряда положительных свойств, основными из которых являются [51]:

1. автоматическое изменение выходного момента в зависимости от оборотов ведомого вала, без применения каких-либо дополнительных регулирующих устройств;

2. компактность конструкции инерционных трансформаторов, позволяющая вписываться в габариты ступенчатых приводов и в ряде случаев снижать габариты;

3. защита двигателя от перегрузки и остановки в моменты торможения рабочих органов-так называемый «стоповый» режим;

4. возможность работы на режиме прямой передачи, при которой трансформатор работает как упругая динамическая муфта, значительно снижая крутильные колебания в трансмиссии по сравнению со ступенчатой передачей.

Из всего вышесказанного следует, что инерционный трансформатор является перспективным для использования в современной технике, в частности, в трансмиссиях мотои автотранспорта.

Инерционный трансформатор включает импульсный механизм и два механизма свободного хода (МСХ). Вращательное движение ведущего вала преобразуется импульсным механизмом в колебательное движение промежуточного, которое, с помощью корпусного и выходного МСХ трансформируется во вращательное движение выходного вала. Таким образом, в инерционном трансформаторе отсутствует непрерывный поток энергии, а изменение вращающего момента и угловой скорости происходит за счет накопления энергии грузовыми звеньями и импульсной ее передачи с помощью МСХ.

В качестве импульсного механизма наиболее успешно используется планетарный гармонический механизм Левина с «плавающими» сателлитами, так как он имеет наиболее низкую неравномерность вращения ведущего маховика и грузовых звеньев, а также сравнительно прост в изготовлении и сборке. В качестве механизмов свободного хода наиболее перспективны храповые МСХ [18],[65], [66], [67]. Их основные достоинства: передача крутящего момента с помощью нормальных сил, что позволяет снизить действующие в механизме силы на порядокчеткость процесса заклинивания и расклинивания, неприхотливость к точности изготовления и сборке.

Поскольку коэффициент полезного действия (КПД) является важнейшей характеристикой любого привода, то задача повышения КПД инерционного трансформатора является актуальной.

В представленной работе исследуется КПД инерционного трансформатора, выполненного по жесткой схеме, с использованием импульсного механизма Левина и храповых МСХ на различных режимах работы, разрабатывается методика расчета КПД, а также проводится оптимизация параметров трансформатора с целью повышения его коэффициента полезного действия.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений.

108 ВЫВОДЫ.

1) Анализ потерь мощности в инерционном трансформаторе показал, что наибольшие потери имеют место в зубчатом зацеплении планетарного ряда и опорных кольцах сателлитов и эпицикла (в импульсном механизме), наименьшие — в МСХ и на перемешивание смазки.

2) С уменьшением передаточного отношения i разность потерь в импульсном механизме и МСХ возрастает. При i=0.75 потери в импульсном механизме (зубчатое зацепление и опорные кольца) превышают потери в МСХ и на перемешивание смазки в два раза, а при i=0.2- в восемь раз.

3) На основе разработанной методики расчета КПД проведен сравнительный анализ основных схем инерционных трансформаторов по коэффициенту полезного действия-классической и схемы с использованием энергии обратного импульса. Установлено, что КПД первой схемы трансформатора выше, чем у второй на 5% при i=0.5.

4) В результате оптимизации найдены значения параметров импульсного механизма, при которых имеет место наибольший КПД: модуль зацепления т =1.5 мм, числа зубьев центральной шестерни и сателлита: z,= 38, z2= 24, масса грузовых звеньев т=0.292 кг.

5) Сравнение оптимального варианта и варианта реализованного ранее опытного образца показывает, что за счет выбора оптимальных параметров получено увеличение КПД на 1.2% .

6) Для проверки достоверности разработанной методики расчета КПД был спроектирован и изготовлен опытно-промышленный образец ИТВМ с храповыми МСХ планетарным импульсным механизмом Левина. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили основные положения работы и соответствие разработанных алгоритмов реальному образцу.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Авиационные зубчатые передачи и редукторы: Справочник/ Под ред. Э. Б. Булгакова. М.: Машиностроение, 1981.-374 с.
  2. А.С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. JL: Машиностроение, 1975 г.
  3. В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.2. М.: Машиностроение, 1982 г.-576 с.
  4. М. Ф. Автотракторный инерционный трансформатор крутящего момента / Сб. трудов ЧПИ «Расчет и конструирование машин» (дополнение к выпуску № 10). ЧПИ, Челябинск, 1957 г. с. 36−50.
  5. М.Ф. и др. К анализу переходных процессов в бесступенчатом инерционном трансформаторе крутящего момента / «Автомобили, тракторы и двигатели» ЧПИ сборник научных трудов № 52. Челябинск, 1969 г.
  6. Г. С. и др. Инженерные методы исследования ударных процессов. М.: Машиностроение, 1977 г.
  7. Благонравов А. А Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. М.: Машиностроение, 1977 г.
  8. А.А., Воронцов А. А. Механический выпрямитель / Сборник научных трудов «Бесступенчатые передачи и механизмы свободного хода» КГТУ. Калининград, 2001 г. С. 129−133.
  9. А.А., Мишутин В. В., Шаламов Б .Я. Выпрямитель с уравновешивающим устройством ./Межвузовский сборник науч. Трудов «Бесступенчато-регулируемые передачи». Выпуск 2 1978 г., Ярославль.
  10. Р.Н., Злотник М. И. Использование инерционного трансформатора вращающего момента в тяговых механизмах//"Автомобили, тракторы и двигатели" Сборник научных трудов Челябинского политехнического института № 52,Челябинск 1969 г. (стр.111−116)
  11. В.П., Тесаков Р. В., Кашицын Д. А. К определению параметров соударения элементов МСХ с помощью пластической твердости / Сборник научных статей «Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении». Калининград, 2002 г. С. 195−197.
  12. Р.В., Кашицын Д. В. Кинематика храпового механизма внутреннего зацепления // Вибрационные машины и технологии: Сборник научных трудов/ Курский государственный технический университет. Курск.-2003г., 450с.-С. 166−169
  13. Р.В., Годовицын А. С. Возможности применения храповых механизмов свободного хода.//Наука и практика. Диалоги нового века: Материалы конференции. Часть II.-Наб. Челны: Изд-во Камского государственного политехнического института, 2003 .-427с.
  14. В.П. Кинематика микрохрапового механизма свободного хода внешнего зацепления / Межвузовский сборник научных трудов «Прогрессивные машины и механизмы для пищевых производств» КГТУ. Калининград, 1999 г. С.72−80.
  15. В.П., Любкин А. В., Шенкман Л. В. Элементы динамики микрохрапового инерционного трансформатора / Межвузовский сборник научных трудов «Прогрессивные машины и механизмы для пищевых производств» КГТУ. Калининград, 1999 г. С.85−92.
  16. В.П. Кинематика импульсного механизма Левина при различных режимах трансформации / Межвузовский сборник научных трудов «Бесступенчатые передачи и механизмы свободного хода» КГТУ. Калининград, 2001 г. С. 235−242.
  17. В.П., Крылов С. В., Любкин А. В. Оценка контактных напряжений в храповом механизме при стопорении обратного импульса / Сборник научных статей «Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении». Калининград, 2002 г. С. 181−183.
  18. В.П., Крылов С. В., Любкин А. В. Динамика движения собачки и храповика МСХ на режиме холостого хода / Сборник научных статей «Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении». Калининград, 2002 г. С. 235−239.
  19. Г. Г. О выборе параметров импульсного механизма в инерционном трансформаторе момента./ «Известия высших учебных заведений» № 6. М.: Машиностроение, 1960 г.
  20. Т.А., Тесаков Р. В. К вопросу о математической модели инерционного трансформатора на режиме трансформации момента.// Сборник научных статей международной научно-технической конференции «Балттех-маш-2002». -Калининград, 2002. С.197−199
  21. П.Г. Детали машин: Учеб. Пособие для студентов вту-зов.-М.: Высш. школа, 1982.-341 с.
  22. Н.П. Исследование микрохрапового механизма свободного хода с дифференциально упругим устройством. / кн. Машиноведение № 215, ЧПИ, Челябинск, 1979 г. С. 70 78
  23. Н.П. Бесшумные пластины в микрохраповых механизмах свободного хода / Тематический сборник «Инерционно импульсные системы» ЧПИ, Челябинск, 1983 г. с. 73 — 75
  24. А.Н. Удар и сжатие упругих тел. Избранные труды. Т.1. Издание АН УССР, 1952г
  25. М.С., Маглин М. М., Сидякин Ю. И. Инженерные расчеты упруго пластической деформации. М.: Машиностроение, 1986 г. 230с.
  26. М.С. Определение механических свойств металла без разрушения. М.: Металлургия, 1965 г.
  27. А.Ф. К теории инерционных трансформаторов. Сборник «Динамика инерционных трансформаторов, приводов и устройств», ЧПИ, Челябинск, № 173, 1976 г. с. 32−41.
  28. А.Ф. Исследование нагруженности корпусного МСХ инерционного трансформатора. Сборник трудов «Динамика инерционныхтрансформаторов, приводов и устройств», ЧПИ, Челябинск, № 173, 1976 г. с. 121 125.
  29. А.Ф. Ударное включение микрохрапового механизма свободного хода инерционного трансформатора вращающего момента. Известия вузов, Машиностроение, 1977 г. № 2, с. 29 34
  30. В.Н., Огибалов П. М. Напряжения в телах при импульсном на-гружении. М.: Высшая школа, 1975 г.
  31. А.В., Васильев А. Н. Динамические нагрузки на механизмы свободного хода в системе приводов стартеров. Межвузовский сборник научных трудов «Бесступенчатые передачи и механизмы свободного хода», КГТУ, Калининград, 2001 г. с. 204 217
  32. С.Н., Есипенко Я. И., Раскин Я. М. Механизмы. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1976 г. 225 с.
  33. С.Н. Теория механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1973 г.-592 с.
  34. Н.М. Механизмы Машин. Т. 2.
  35. И.В., Михин Н.М, Узлы трения машин: Справочник.- М.: Машиностроение, 1978 г.
  36. А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М.: Машиностроение, 1987−560с.
  37. А.Е. Приводы машин с импульсными вариаторами. М.: Машиностроение, 1988 г.
  38. С.М., Болдырев Р. Н. К вопросу об обеспечении перехода инерционной передачи с режима муфты на режим трансформации момента. Труды ЧПИ «Автомобили, тракторы и двигатели» № 62, 1968 г. с. 35 41
  39. С.В. Теория инерционного трансформатора с учетом зазоров в МСХ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ковров-2002 г.
  40. Конструкции и расчет зубчатых редукторов. Справочное пособие. Кудрявцев В. Н., Державец Ю. А., Глухарев Е. Г. JL: Машиностроение, 1971−328с.
  41. А.И. Инерционные автоматические трансформаторы вращающего момента. М.: Машиностроение, 1978 г. 224 с.
  42. А.И. Микрохраповые механизмы свободного хода. М.: Машиностроение, 1982 г. 219 с.
  43. А.И., Дубровский А. Ф. Механические бесступенчатые нефрикционные передачи непрерывного действия. М.: Машиностроение, 1984 г. 192 с.
  44. А.В. Влияние параметров храпового механизма на движение собачки в режиме холостого хода при высоких скоростях вращения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ковров, 2002 г.
  45. В.Ф. Механические импульсные передачи. М: Машиностроение, 1978 г. 367с.
  46. В.Ф., Кузьмин Н. Г. Определение потерь в период свободного движения в пружинных механизмах свободного хода / Межвузовский сборник научных трудов «Бесступенчато регулируемые передачи», выпуск 2, Ярославль, 1978 г.
  47. В.Ф. Механизмы свободного хода в современной технике. / Межвузовский тематический сборник «Инерционно импульсные системы», ЧПИ, Челябинск, 1983 г. с. 6 — 10.
  48. А.Н., Морозов А. И. К выбору оптимальных параметров микрохрапового механизма свободного хода. / Сборник научных трудов «Динамика инерционных трансформаторов, приводов и устройств» № 215, ЧПИ, 1978 г. с. 134−137
  49. А.И., Мельник А. Н. Особенности работы микрохрапового МСХ в инерционном трансформаторе вращающего момента. / Сборник научных трудов «Динамика инерционных трансформаторов, приводов и устройств» № 215, ЧПИ, 1978 г. с. 137 139
  50. А.И. К теории инерционных трансформаторов с микрохраповыми МСХ. / Сборник научных трудов «Инерционно импульсные механизмы, приводы и устройства» № 221, ЧПИ, 1978 г. с. 73 — 76
  51. В.В., Панюхин В. И., Панюхин В. В. Механические передачи: КПД и самоторможение. ВПИ, Владимир, 2002 г.
  52. А.И. Экспериментальные характеристики КПД инерционного трансформатора вращающего момента //Динамика инерционных трансформаторов, приводов и устройств. Челябинск, 1981 г.
  53. Я.Г. Введение в теорию механического удара. М.: Наука, 1977 г. 223 с.
  54. Патент № 2 238 459 МКИ F16H 48/20, 48/16, В60К 17/16. Самоблокирующийся дифференциал / Тесаков Р. В., Бондалетов В. П., Заплаткин А.А.- 2004 г.
  55. Патент № 2 232 671, МКИ F16H 48/20. Ключ монтажный/ Тесаков Р. В., Бондалетов В. П., Заплаткин А. А. -2004 г.
  56. Патент № 2 243 428 МКИ F16H 48/20. Блок храповых механизмов свободного хода/ Тесаков Р. В., Воркуев С. А., Заплаткин А. А. -2005 г.
  57. М.Н. Механизмы свободного хода. М. Л.: Машиностроение, 1966 г.
  58. Г. С. и др. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наукова думка, 1985 г.
  59. А.Т., Поляков А. П. Исследование движения реактора инерционного трансформатора крутящего момента. Сборник научных трудов «Теория механизмов и машин». Выпуск 98 99. Изд. АН СССР, Москва, 1964 г.
  60. .А., Ревков Г. А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы) М.: Машиностроение, 1967−404с/
  61. А.Н. К определению нагруженности механизмов свободного хода в импульсном вариаторе, ЧПИ, Челябинск, 1979 г.
  62. А.А. Динамика и основы расчета храповых механизмов свободного хода с самоустанавливающимися рабочими телами. Диссерт. Канд. Техн. Наук, Владимир, 1992 г. 196 с.
  63. А.А. Конструкция и оптимизация параметров микрохрапового механизма свободного хода. Диссерт. Канд. Техн. Наук, Владимир, 1999 г. 195 с.
  64. С.М. Краткий курс теоретической механики. М.: Наука, 1 964 478с.
  65. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В2-х кн./под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина.-М.: Машиностроение, 1984.-280с.
  66. В.А. Предпосылки и проблемы создания импульсных бесступенчатых передач транспортных машин. «Межвузовский сборник научных трудов». ЯПИ, г. Ярославль, вып. 3−1978г., с. 36−50.
  67. В.А., Филькин Н. М., Набиев Н. С. Инерционные трансформаторы вращающего момента транспортных средств. Набережные Челны: Изд-во Камского гос. политехи, ин-та, 2004.-153 с.
  68. П.М. Автомобильные сцепления и коробки передач. Государственное научно-техническое издательство. М., 1947 г.
  69. Шуп Т. Решение практических задач на ЭВМ: Практическое руководство. Пер. с англ.-М.: Мир, 1982.-238с.
  70. В.А. К вопросу создания механических бесступенчатых передач с храповым преобразующим механизмом. В кн. Динамика инерционных трансформаторов, приводов и устройств. ЧПИ, Челябинск, 1981 г. № 261 с. 122 -127.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?