4. Описание лабораторной установки.
4.1. Технические характеристики и конструкция моторедуктора МЭ-241:
Номинальное напряжение питания 12 В.
Максимальный эффективный момент на валу
редуктора, 0,20(1,96) кГм(Нм)
Потребляемый ток при моменте 1,0 кГм (0,98 Нм) не более, 2,8 А.
Частота вращения вала редуктора при моменте 1,0 кГм (0,98 Нм),
Не менее 50об/мин
Пусковой момент на валу редуктора, не менее 1,2(11,76) кГм (Нм)
Электродвигатель МЭ-241—постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов (рис. 2).
В один узел с электродвигателем объединён червячный редуктор
Электродвигатель имеет стальной корпус 16, внутри которого пружинными держателями закреплены два постоянных магнита 11. В пазах сердечника якоря, набранного из стальных пластин 12, уложена волновая обмотка 7, выводы секций которой припаяны к медным пластинам коллектора 8.
Вал якоря вращается в двух металлокерамических втулках 15. Вокруг втулок помещены войлочные кольца 13, пропитанные маслом. Поэтому в процессе эксплуатации подшипники вала якоря смазки не требуют.
Осевое усилие, действующее на вал якоря от червячной передачи, воспринимается текстолитовой шайбой 14, в которую упирается задний конец вала. Передний конец вала поджимается подшипником 6 с пружиной.
Корпус электродвигателя закрывается крышкой 4, являющейся одновременно картером редуктора.
С внутренней стороны к крышке приклёпан пластмассовый щёткодержатель 8 с двумя графитовыми щётками 10. В картере редуктора находится пластмассовая червячная шестерня 3. Шестерня напрессована на ось 6.
Другой конец оси имеет коническую поверхность, на которую надевается и крепится гайкой кривошип.
Ось вращается в металлокерамической втулке, запрессованной в крышку.
Передаточное отношение редуктора составляет 51:1.
Картер редуктора закрывается пластмассовой панелью 2 и крышкой 1.
В панели находятся контактные стойки, к которым припаиваются провода и крепится пружинная пластина с контактами выключателя, обеспечивающего остановку электродвигателя при выключении с возвратом щёток в исходное положение.
4.2. Основные технические характеристики лабораторного стенда.
В состав стенда включены: стабилизированный регулируемый источник питания моторедукторов, электромагнитный порошковый нагрузочный тормоз, регулируемый источник питания нагрузочного тормоза, измеритель момента, измеритель частоты вращения выходного вала моторедуктора.
Число одновременно испытываемых моторедукторов 1
Уровень питания стабилизированного напряжения, В 0…..25
Максимально допустимый ток моторедуктора, А 8
Пределы измерения частоты вращения, мин-110…100
Мощность моторедуктора, Вт, не более 150
Измеряемый момент, Нм до 2.5
Мощность, потребляемая стендом, Вт 360
Питание от сети однофазного переменного тока 50 Гц, напряжением 220В
4.3. Описание конструкции стенда.
Стенд состоит из двух блоков:
1 - нагрузочное устройство;
2 – блок индикации и управления (рис.3).
В блоке 1 на стенде установлен электромагнитный порошковый тормоз, сочленяемый с испытуемым моторедуктором.
Порошковый тормоз имеет два выходных вала. Один конец сочленяется с исследуемым моторедуктором, на втором крепится диск-модулятор фотоэлектрического датчика тахометра. Осветитель и приемник датчика размещены с противоположных сторон диска на специальном кронштейне.
На корпусе тормоза крепится измеритель момента, представляющий часовой индикатор, измерительный шток которого связан с упругой консольной балкой, деформируемой действием вращающего момента двигателя.
В блоке 2 стенда размещены электронные схемы источников питания, тахометра, а также стрелочные приборы, позволяющие измерять ток, напряжение и частоту вращения двигателя моторедуктора и параметры вспомогательных цепей.
Измерительные приборы размещены на вертикальной части блока. В верхнем ряду расположены:
амперметр РА1 – для измерения тока потребления моторедуктора,
вольтметр PV1 – для измерения напряжения питания моторедуктора,
прибор, показывающий частоту вращения выходного вала моторедуктора,
амперметр РА3 – для измерения тока тахометра.
В нижнем ряду расположены:
амперметр РА3 и вольтметр PV2, показывающие ток и напряжение порошкового тормоза.
Приборы сгруппированы по функциональному назначению.
Выходные клеммы блоков питания, органы управления, индикаторные лампы и предохранители размещены на лицевой панели. Клеммы источников питания моторедуктора и тормоза обозначены соответственно G1 иG2. Аналогично обозначены и потенциометры регулировки выходных напряжений этих источников. Соединение их с блоком 2 производится гибким проводом.
Входное гнездо тахометра размещено в правой нижней части лицевой панели блока управления и обозначено «n».
На лицевой панели блока находятся также выходные клеммы для подключения амперметра и вольтметра класса точности 0.5 для измерения тока и напряжения испытываемого моторедуктора.
Тумблер общего включения стенда SAO, тумблера блоков питанияSA1 иSA2, а также индикаторные лампы включённого состояния и предохранители размещены в верхней части лицевой панели.
Тумблер включения SA3, предохранительFU3 и индикаторная лампа включённого состоянияHL3 тахометра расположены в левой нижней части панели блока управления.
4.4.Устройство и порядок работы с источниками питания.
Источники питания G1 иG2 выполнены по одной схеме, расположенной на рис. 4.
Напряжение сети 220В, 50 Гц через предохранитель FUподается на понижающий трансформаторTU. Пониженное переменное напряжение выпрямляется диодамиVD4…VD7, собранными по двухполупериодной схеме. Пульсирующее напряжение с выхода выпрямителя поступает на тиристорный преобразователь и параметрический стабилизатор напряженияR6,VD3. Последний, помимо своей основной функции – стабилизации напряжения питания схемы управления тиристором – дополнительно синхронизирует работу этой схемы, относительно входного напряжения; т. е. является формирователем импульсов.
Регулируемое напряжение с потенциометра R5 через диодVD2 подается на конденсатор С2. Поскольку сопротивлениеR5 низкоомное, С2 за очень короткое время заряжается до напряжения «пьедестала». Дальнейший заряд С2 происходит через резисторR4 причёмR4>>R5. Напряжение на конденсаторе С2 растёт по экспоненте и стремится к максимальному значению. В определённый момент напряжение на С2 достигает величины срабатывания аналога однопереходного транзистора, выполненного на транзисторахVT1 иVT2.
Здесь конденсатор С2 через открытые транзисторы VT1 иVT2 разряжается на резисторR3, формируя импульс отпирания тиристораVS1. ТиристорVS1 открывается и к нагрузке прикладывается напряжение.
Напряжение и ток на выходе источника питания контролируется вольтметром PVи амперметром РА.
Выключатель SAслужит для отключения источника питания от сети.
4.5. Электронный тахометр.
Электронный фототахометр предназначен для измерения частоты вращения выходного вала моторедуктора.
Принцип работы прибора основан на регистрации световых импульсов, поступающих на фотодиод VD8 от лампочкиHL2 (рис.5) через отверстия вращающегося диска, закреплённого на выходном конце вала электромагнитного тормоза. При вращении диска периодически прерывается световой поток, падающий на фотодиод. При этом, в цепи фотодиодаVD8 действует импульсный ток. Положительные перепады напряжения на резистореR1 через конденсатор С5 поступает на вход согласующего усилителя, выполненного на транзисторахVT2,VT3.
Отрицательный электрический импульс с выхода согласующего усилителя запирает диод VD7 и транзисторVT4, а транзисторVT5 открывается. Конденсатор С6 начинает перезаряжаться через резисторR7 и открытый транзисторVT5. Когда напряжение на аноде диодаVD7 достигает примерно +1.2В, диодVD7 и транзисторVT4 открываются, транзисторVT5 закрывается и ток через микроамперметр РА3 прекращается.
Таким образом, каждый импульс, поступающий на вход прибора от датчика частоты вращения, вызывает фиксированный по амплитуде и длительности импульс тока через микроамперметр РА3. Длительность этого импульса определяется постоянной времени R7,C5, а амплитуда – напряжением стабилизации стабилизатораVD6 и сопротивлениями резисторовR10,R11.
В результате показания прибора оказываются пропорциональными частоте вала.
Для питания электронного тахометра применён стабилизированный блок, выполненный на стабилитроне VD5, балластном резистореR12 и регулирующем транзистореVT1.
Электронная часть прибора, собранная на плате, размещена в блоке управления. На лицевой панели находятся органы управления и контроля: измерительный прибор РА3, тумблер включения питания SA3, гнездо для соединительного кабеля «n».
4.6.Электромагнитный порошковый нагрузочный тормоз.
Электромагнитный порошковый нагрузочный тормоз серии ПТ2.5М предназначен для создания постоянных или измеряющихся по заданному закону статических нагрузок на вращающихся валах машин.
В конструкции порошкового тормоза использован принцип действия электромагнитных порошковых муфт, т. е. эффект возникновения сопротивления сдвигу в свободном ферромагнитном порошке при наложении на него магнитного поля.
В тормозе в качестве рабочей используется смесь ферромагнитного порошка (карбонильное железо) со средним размером частиц 1.5…3.5 мкм и минерального масла марки Л.
В корпусе нагрузочного тормоза на подшипниках установлен статор с обмоткой, который удерживается от поворота упругим элементом, и вал с закреплённым на нём массивным ферромагнитным ротором.
Ротор вращается в подшипниках, установленных в крышках, образующих со статором замкнутую полость. В зазор между статором и ротором залито масло с порошком карбонильного железа. Статор с обмоткой допускает угловое перемещение относительно корпуса 30 …100. Тормозной момент измеряется по величине реакции статора при вращении ротора и подмагничивании обмоток статора. Под воздействием реакции статора деформируется упругий элемент типа камертон, конец которого связан со статором, а основание с неподвижным корпусом нагрузочного тормоза. По величине прогиба упругого элемента судят о величине передаваемого момента. Перемещения измеряются индикатором часового типа с ценой деления 0.01 мм или электронным датчиком микроперемещений.