Data wykonania ćwiczenia: 13.01.2015r.

Sprawozdanie

"Napędy maszyn - napędy mechaniczne"

"Wyznaczanie sprawności zespołu napędowego pod obciążeniem"

Mechanika i Budowa Maszyn, Gr. 10B

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

Rok akademicki 2014/2015

Autorzy:

1. Szewczak Piotr

2.Szostecki Michał

3. Szałas Klaudiusz

1. Cel ćwiczenia i opis ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zapoznanie studentów z charakterystyką obciążeniową układu napędowego

silnik - przekładnia - sprzęgło - obciążenie. Nastąpiło to poprzez wykonanie pomiarów na stanowisku laboratoryjnym i wyznaczenie sprawności układu napędowego w zależności od jego obciążenia. Obciążenie regulowane było za pomocą hamulca elektromagnetycznego, proszkowego, poprzez zmianę wartości prądu podawanego na uzwojenie elektromagnesu. Pomiarów dokonywano przy prędkości ponad-synchronicznej - 1460 obr/min.

2. Charakterystyka układu

Układ silnik - przekładnia - sprzęgło - obciążenie składał się z elementów:

• Trójfazowego silnika asynchronicznego wraz z przekładnią zębatą dwustopniową (motoreduktora) R27 DRS80S4/PT o mocy 0,75kW, firmy SEW-EURODRIVE

-Znamionowa prędkość - 1400 obr/min

-Przełożenie reduktora - i=10,13

• Sprzęgła oponowego 127 - 28/65-2-/55 - 060 ASO

• Hamulca elektromagnetycznego proszkowego P170 H z regulatorem prądu firmy EMA-ELFA

• Przemiennika częstotliwości ACS800 firmy ABB

• Zestawu do pomiaru momentu obrotowego i prędkości obrotowej

3. Pomiary wykonane podczas zajęć, obliczenia, zestawienie wyników

Moment hamulca [Nm]	Prędkość obrotowa hamulca [obr/min]	Prędkość obrotowa silnika [obr/min]	Moment silnika [%]
1,8	144,5	1460	14,5
7	144,6	1460	25,5
12,3	144,6	1460	35,5
17,4	144,7	1460	45,5
22,5	144,7	1460	55,5
27,5	144,6	1460	65,5
32,8	144,6	1460	75,5
37,5	144,5	1460	85,8
38,8	144,5	1460	88

Opis obliczeń

Obliczeń dokonywano na podstawie poniższych wzorów

$\eta = \frac{N_{\text{Hi}}}{N_{\text{Si}}}$ η - Sprawność układu

N_Hi=M_Hi * ω_Hi N_Hi - Moc hamulca

N_Si=M_Si* ω_Si N_Si - Moc silnika

M_Si=x_i*M_ZS M_Si - Moment obrotowy silnika

$\omega_{\text{Hi}} = \frac{\pi*n_{\text{Hi}}}{30}$ M_ZS - Moment znamionowy silnika

$\omega_{\text{Si}} = \frac{\pi*n_{\text{Si}}}{30}$ ω_Si - Prędkość kątowa silnika

$M_{\text{ZS}} = \frac{N_{\text{ZS}}}{\omega_{\text{ZS}}} = \frac{30}{\pi}*\frac{N_{\text{ZS}}}{n_{\text{ZS}}}$ ω_Hi - Prędkość kątowa hamulca

$P_{i} = \frac{N_{\text{Si}} - N_{\text{Hi}}}{N_{\text{Si}}} = 1 - \eta$ P_i - Straty w układzie

$i = \frac{n_{\text{wej}}}{n_{\text{wyj}}}$ i - Przełożenie

x_i - moment zadany [%]

Znamionowy moment obrotowy silnika uzyskany podczas obliczeń - 5,12 Nm

Zestawienie wyników

Moc hamulca [W]	Moc sinika [W]	Sprawność [%]	Straty [%]	Prąd [A]	Przełożenie
27,23	113,50	23,99	76,00	1,16	10,10
105,99	199,60	53,10	46,89	1,17	10,09
186,24	277,88	67,02	32,97	1,18	10,09
263,65	356,16	74,02	25,97	1,2	10,08
340,93	434,44	78,47	21,52	1,22	10,08
416,40	512,71	81,21	18,78	1,32	10,09
496,64	590,99	84,03	15,96	1,41	10,09
567,43	671,62	84,48	15,51	1,56	10,10
587,10	688,84	85,2	14,76	1,6	10,10

Charakterystyki układu

4. Wnioski

Podczas ćwiczeń laboratoryjnych udowodniliśmy, że w mechanizmach występują straty energii. Nie cała dostarczona energia jest wykorzystywana do napędu urządzenia, cześć energii zostaje zużyta na pokonanie oporów ruchu i tarcia w mechanizmie przekładni oraz innych elementów. Objawia się to głownie poprzez wydzielanie ciepła podczas pracy tych elementów. Można zaobserwować, że sprawność układu rośnie wraz z obciążeniem. Największą sprawność osiągnęliśmy przy mocy ok. 688 W, co stanowi ok. 92% mocy znamionowej silnika. Można również zauważyć, że pobór prądu rośnie wraz ze zwiększającym się obciążeniem. Podczas projektowania układów napędowych należy pamiętać, aby silnik pracował w zakresie gdzie osiąga największą sprawność. Jest to podyktowane również względami ekonomicznymi.