Исследовательская работа по физике на тему: «Механический редуктор»

Муниципальное образовательное учреждение

«Гимназия №1 им. Р.Фахретдина»

г. Альметьевска

Исследовательская работа

 по физике на тему:

«Механический редуктор»

Выполнил:

ученик 8А класса Вильданов И.Л.

Руководитель:

учитель физики Рахматуллина Г.Р.

г. Альметьевскск

2015 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение…………………………………………………………………….3

Теоретическая часть….……………………………………………………..5

Редуктор…………………………………………………………………….5                                                                                                

Классификация редуктора…………….……………………………………6 Практическая часть………………………………………………….………8    

Экспериментальное исследования………………………………….…….8

Заключение…………………………………………………………….……9

Список использованной литературы……………………………………10

Приложение ……………..……………………………………………….…11                                

ВВЕДЕНИЕ

В мире существует великое множество интересных, увлекательных вещей! Человек любознателен по своей натуре, и если он сильно чем-то заинтересован, то никакой силой его от предмета своего увлечения не оторвешь. Стоит глубже копнуть, как сразу же понимаешь, насколько удивительно устроен наш мир. Одним из представителей такого рода людей являюсь я. В 7-м классе, когда мы проходили световые явления, Гузель Рафисовна показывала опыты получения белого цвета, смешивая цвета. Вращая самодельный, разрисованный всеми цветами радуги кружок, увидишь круг, очень похожий на белый цвет. Так как я наблюдал со стороны, мне показалось, что Гузель Рафисовне было тяжело проводить этот опыт. И я задумался: как можно помощь? И мне пришла идея, использования редуктора.

Актуальность применения механизмов велика. Использование мотор редукторов практикуется во всех отраслях промышленности. Довольно часто их можно встретить в медицинском оборудовании, в машиностроительной отрасли, в средствах сбора и обработки информации, в специнструментах.

Цель работы: экспериментальное определение эффективности  преобразования вращающего момента в энергию.

Задачи:

1. Изучить, что такое редуктор, генератор;
2. Узнать типы и область применения редуктора;
3. Провести опыт получения белого цвета из цветов радуги;
4. Провести опыты применения редуктора в другой области;  
5. Рассказать учащимся, что я узнал о мотор редукторе и показать  результат работы исследовательской работы.

Объект исследования: редуктор

Предмет исследования: установление связи между вращающим моментом редуктора, механической работы и энергии.

Методы исследования:

• изучение научной литературы;
• проведение практических работ;

РЕДУКТОР

Ещё в глубокой древности применялся принцип редукторов - увеличение приложенной силы или тяги. Эта идея механической передачи приложенного усилия восходит от изобретения колеса. Каким образом функционирует простая передача? Два колеса соприкасаются с собой ободами. Большое колесо делает оборотов меньше, по сравнению с меньшим. Когда колесо поменьше - становится ведущим, то крутящийся момент передачи получается больше, потеряв в скорости угловой. Для подъемов огромных грузов подобная передача применяется часто. Установив зубчатые колёса вместо гладких, получим передачу тяги и усилия более производительной. Вот так в человеческой жизни начали появляться редукторы.

Свое название редуктор получил от латинского слова reductor, что означает «возвращаю обратно». Это и есть основной принцип действия редуктора, который представляет собой сложное механическое устройство, состоящее из одной или нескольких передач зубчатого или червячного типа. Назначение редуктора состоит в том, что при помощи этих передач любое вращение преобразуется и изменяет угловые скорости.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугуна или стального сварного). В корпусе редуктора размещены зубчатые или червячные передачи, неподвижно закрепленные на валах. Валы опираются на подшипники, размещенные в гнездах корпуса; в основном используют подшипники качения. 

Редукторы входят в системы приводных механизмов. Область применения у редукторов обширна: ни один механизм, который имеет узлы вращения, не обходится без них. Все двигатели, будь то электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания, обязательно имеют редукторы разных типов. В редукторе имеется одна или несколько систем передач с зацеплением и постоянным передаточным числом. Именно от типа этих передач зависит тип редуктора.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕДУКТОРОВ

Редукторы бывают конические, цилиндрические, волновые, планетарные – это зубчатые типы передач, а также червячного типа. Кроме того они могут быть одноступенчатыми, двухступенчатыми и трехступенчатыми системами. При этом в двухступенчатых и трехступенчатых редукторах могут применяться разные типы передач. Помимо подразделения по типам передач, редукторы делятся и по своему конструктивному исполнению.

Типы редукторов по такому принципу делятся на механические и мотор-редукторы.

Механические редукторы представляют собой просто механические передачи, а мотор-редукторы - это совмещенные в одном корпусе редуктор и электродвигатель. По типу расположения в пространстве редукторы делятся на горизонтальные и вертикальные.

Червячные редукторы

Эти редукторы имеют одну или две передачи червячного типа. Винт, который лежит в основе такой передачи, своим видом похож на червяка. Червячный редуктор чаще всего применяется для сообщения энергии вращения между осями, скрещивающимися в пространстве, чаще всего перпендикулярно.

В червячных редукторах уменьшение угловой скорости выходного вала и увеличение крутящего момента происходит за счет преобразования энергии, заключенной в высокой угловой скорости и низком крутящем моменте на входном валу. Такие редукторы имеют высокую универсальность и обширную область применения.

Цилиндрические редукторы

Такие редукторы обязаны названию не цилиндрической формой, а типом передачи, которая в них используется. Зубчатый цилиндр является основным валом такого редуктора. Благодаря своему устройству, редуктор этого типа используется чаще всего в горизонтальном положении, в котором производительность передачи наиболее высока. КПД редуктора такого типа достигает 98%, что зависит от его передаточного числа. Благодаря высокому КПД нет эффекта рассеивания передаваемой редуктором энергии, и это позволяет избежать нагревания всех элементов механизма. Цилиндрический редуктор бывает одно-, двух-, трех- и четырехступенчатой модификации. Применяется цилиндрический редуктор в первую очередь в машиностроении и тяжелой промышленности.

Кроме червячных и цилиндрических редукторов, есть типы зубчатой передачи, конические, планетарные и волновые.

Главными характеристиками редукторов служат коэффициент полезного действия (КПД), мощность, передаточное отношение, угловые скорости валов, количество ступеней и передач и др.

Большое количество примеров применения редукторов можно встретить и в области пищевой индустрии, где, как правило, требуется реализовать цикл нагружения, характеризующийся низкими оборотами при высоком крутящем моменте: приводы мешалок, мельниц, дробилок, экструдеров и конвейеров различного типа, спиральных морозильных аппаратов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Первым делом, для проведения эксперимента, я собрал оборудование из разных деталей. Для этого использовал механический редуктор, 2 моторчика, колесо для приведения механизма в движение, провода с крокодильчиками, лампочку, диск со цветами радуги.

Все детали соединил и начал испытывать.  Все это я хочу вам продемонстрировать. Когда мы начинаем вращать ручку оборудования, шестеренки редуктора приводятся в движение, за счет этого вырабатывается электроэнергия и круг из цветов радуги совершает механическую работу, то есть крутиться.  Мы получаем серый цвет. Таким образом, вращающий момент перешел на совершение механической работы. Это оборудование можно использовать как генератор.

После получения желаемого результата я начал искать другие области применения этого редуктора. Можно использовать для получения электрической энергии. Я очень люблю кататься по вечерам на велосипеде, место фары использую данное оборудование, так как фабричные динамо-машины стоят дорого. Редуктор и двигатель соединяются с лампочкой, вставляется на колесо велосипеда. Когда мы крутим педали, за счет вращающего момента, зажигается свет. Но я не смог принести велосипед, поэтому всё это хочу демонстрировать на двух опытах. На первом опыте загорается лампочка, а на втором колесо приводится в движение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, проведенные мною эксперименты подтверждают преобразование вращающего момента в механическую работу и электрическую энергию.

Я думаю, что эти экспериментальные результаты, полученные при испытаниях, открывают перспективы в школьной жизни.

Результаты эксперимента полностью удовлетворяют мои желания.

В дальнейшем собираюсь усовершенствовать данный прибор.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.   Апуръев В. Н. Справочник конструктора машиностроителя. Т.1, 2 и 3. М., 1980.

2.   Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин. М., 1985.

5.   Иванов Μ. Н. Волновые зубчатые передачи. М., 1981.

6.   Куклин Н. Г., Куклина Г. С. Детали машин. М., 1987.

7.    Подшипники качения: Справочник-каталог/Под ред. В. Н. Нарышкина и Р. В. Коросташевского. М., 1984.

8.    Чернавский С. Α., Снесарев Г. Α., Козинцев Б. С. и др. Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для втузов М., 1984.

9.   Решетов Д. Н. Детали машин. М., 1989.

10.  Википедия.