Cel i zakres ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z pracą układu napędowego sterowanego sprzęgłem ciernym w trakcie włączania sprzęgła.

Zakres ćwiczenia:

-wyznaczanie masowych momentów bezwładności wirujących mas członu biernego układu napędowego ,

-wyznaczanie momentu oporu łożysk wału biernego M_oł

-wyznaczanie wpływu siły docisku sprzęgła (napięcie zasilającego elektromagnes sprzęgła) i prędkości obrotowej wału biernego na moment tarcia sprzęgła M_spb tj. sporządzanie charakterystyk M_sp=g₁(U) i M_sp=g₂(n_s).

Opis stanowiska

Schemat stanowiska przedstawiono na rys. 3. Układ napędowy, składający się z silnika elektrycznego 1, sprzęgła ciernego 2, hamulca 3 i koła zamachowego 4, jest zamocowany na spawanej konstrukcji ramowej 6. W prezentowanym stanowisku badawczym zastosowano sprzęgło elektromagnetyczne ESM3-20-25-24 f-my PPH FUMO. Stanowisko badawacze wyposażono w zasilacz pozwalający zamienić napięcie zasilające elektromagnes sprzęgła, co pozwoliło uzyskiwać różne wartości siły docisku tarcz (różny moment M_sp). Do pomiaru prędkości obrotowych wałów czynnego i biernego wykorzystano czujniki 5. W układzie napędowym nie przewidziano dodatkowych, poza oporami tarcia łożysk, oporów ruchu (M₀=0). Zastosowany w układzie hamulec jest w ćwiczeniu wykorzystywany tylko do zatrzymania wałów. Do rejestracji i wizualizacji przebiegu włączania sprzęgła stanowisko badawcze wyposażono w niezbędną aparaturę pomiarową nie uwidocznioną na rys.

1- silnik elektryczny, 2-sprzegło cierne, 3-hamulec, 4-koło zamachowe, 5-czujnik prędkości, 6-rama

Obliczenia

Z protokołu i zawartych tam danych obliczamy prędkość kątową członu biernego:

$$\omega = \frac{2\pi n}{60}$$

$$n = n_{2} - n_{1} = - 505\frac{\text{obr}}{\min}$$

$$\omega = - 52,88\frac{\text{rad}}{s}$$

Następnie obliczamy przyśpieszenie kątowe członu biernego:

$$\varepsilon_{OL} = \frac{\omega}{t}$$

t = t₂ − t₁ = 9, 86s

$$\varepsilon_{OL} = - 5,46\frac{1}{s^{2}}$$

Obliczamy moment oporu łożysk:

M_OL = −I * ε_OL

I = 1000kg * cm³

M_OL = 0, 55Nm

Korzystając z danych zawartych w protokole obliczamy prędkość kątową członu czynnego:

$$\omega_{6} = \frac{2\pi n_{6}}{60}$$

$$n_{6} = n_{2} - n_{1} = 665,7\frac{\text{obr}}{\text{mi}n}$$

$$\omega_{6} = 69,71\frac{\text{rad}}{s}$$

$$\omega_{9} = \frac{2\pi n_{9}}{60}$$

$$n_{9} = n_{2} - n_{1} = 439,9\frac{\text{obr}}{\min}$$

$$\omega_{9} = 46,06\frac{\text{rad}}{s}$$

$$\omega_{12} = \frac{2\pi n_{12}}{60}$$

$$n_{12} = n_{2} - n_{1} = 228\frac{\text{obr}}{\min}$$

$$\omega_{12} = 23,87\frac{\text{rad}}{s}$$

Następnie wyznaczamy przyśpieszenie sprzęgła:

$$\varepsilon_{sp_{6}} = \frac{{\omega}_{6}}{t_{6}}$$

t₆ = t₂ − t₁ = 5, 5s

$$\varepsilon_{sp_{6}} = 12,67\frac{1}{s^{2}}$$

$$\varepsilon_{sp_{9}} = \frac{{\omega}_{9}}{t_{9}}$$

t₉ = t₂ − t₁ = 0, 56s

$$\varepsilon_{sp_{9}} = 82,27\frac{1}{s^{2}}$$

$$\varepsilon_{sp_{12}} = \frac{{\omega}_{12}}{t_{12}}$$

t₁₂ = t₂ − t₁ = 0, 22s

$$\varepsilon_{sp_{12}} = 108,55\frac{1}{s^{2}}$$

M_sp6 = I * ε_sp6 + M_OL = 1, 21Nm

M_sp9 = I * ε_sp9 + M_OL = 8, 78Nm

M_sp12 = I * ε_sp12 + M_OL = 11, 41Nm

Wykres

Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonych zajęć przeanalizowaliśmy jaki wpływ na pracę sprzęgłą elektromagnetycznargo mają poszczególne składowe. Powyższy wykres przedstawia jaki mają wpływ na wzrost momentu obrotowego ma wzrost napięcia cewki elektromagnesu oraz wzrost prędkości obrotowej sprzęgła. W powyzszym przypadku wzrost napięcia powoduje zwiększoną siłę docisku. W drugim przypadku spadek momentu obrotowego uzyskujemy poprzez wzrost prędkości obrotowej sprzęgła.