Основы конструирования МАШИН
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ульяновский государственный технический университет
Основы конструирования
МАШИН
СБОРНИК ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
энергетических СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ ВСЕХ ФОРМ ОБУЧЕНИЯББК 39.33-08я7
Ó Олешкевич, А. В., Садриев, Р. М., 1993 Ó Олешкевич А. В., Садриев Р. М., 2008, с изм.Предварительные замечания
Описание работы состоит из методики ее выполнения и формы отчетности. Лабораторная работа должна быть выполнена в течение двух часов, поэтому… Титульный лист отчета по проделанной лабораторной работы включает: наименование учебного заведения; кафедры;…Основные правила техники безопасности
При работе в лаборатории основ проектирования механизмов и машин
2. Перед проведением экспериментальной части работы студент должен получить исправный инструмент и разъяснение по его использованию. 3. Подключение стендов к сети и включение привода (электроустановки должны… 4. При работе на установках, имеющих незащищенные движущиеся детали, одежда должна быть наглухо застегнута и не иметь…ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ТИПОВЫМИ ДЕТАЛЯМИ МАШИН
Работа предназначается для ознакомления с некоторыми наиболее часто встречающимися деталями машин, такими как болт, зубчатое колесо и подшипник. … 2. ОборудованиеЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИСПЫТАНИЕ ЗАТЯНУТОГО БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ,
РАБОТАЩЕГО НА СДВИГ
1. Цель работы Работа предназначается для определения сдвигающей силы F (расчетным и…Таблица 1
| Состояние контактирующих поверхностей | Коэффициент трения |
| Чисто обработанные смазанные поверхности | 0,1 |
| Чисто обработанные несмазанные поверхности | 0,2 |
| Грубо обработанные несмазанные поверхности | 0,3 |
|
Рис. 2. Схема стенда для исследования резьбового соединения на сдвиг
Момент [Tзаm], который необходимо приложить к гайке 4, чтобы затянуть болт до силы [F0], определяется по формуле (4)
Все данные заносятся в табл. 2.
Строится график F = f(Tзаm), представляющий собой прямую, проходящую через начало координат.
Определение силы трения при сдвиге опытным путем.
Испытуемые пластинки 1 (рис. 1) вставляются в пазы боковых пластин 5 и фиксируются винтами. Устанавливается болт 2, одевается шайба 3 и от руки завертывается гайка 4. Фиксирующая от поворота планка 11 прижимается к грани головки болта и закрепляется винтами.
Гайка 4 затягивается динамометрическим ключом до момента 0,25[Tзаm] (момент фиксируется по шкале индикатора ключа).
Болтовое соединение нагружается вращением маховичка 7 по часовой стрелке до начала сдвига, которое определяется по остановке стрелки индикатора 8 динамометрического кольца 9.
Наибольшее значение силы сдвига, соответствующее трению покоя, заносится в отчет.
При выполнении опыта необходимо следить, чтобы шток 10 винтового пресса при движении не выходил за пределы нанесенных на нем рисок, иначе в соединении выберется зазор и болт будет работать на срез.
Определяется сила сдвига от затяжки болта моментом 0,5[Tзаm], 0,75[Tзаm] и [Tзаm].
Каждый опыт необходимо повторить три раза и среднее арифметическое значение внести в отчет.
5. Обработка экспериментальных данных
Результаты эксперимента заносятся в табл. 4.3.
Строятся графики (в одной системе координат) F = f(Tзаm), полученные расчетным и экспериментальным путем.
6. Заключение
Объясняется расхождение между расчетными и опытными значениями силы сдвига. Приводятся примеры, позволяющие изменить силу сдвига при постоянной затяжке.
Анализируется влияние выбранных коэффициентов трения fc, fP и fт на величину силы сдвига.
Объясняется характер зависимости F = f(Tзаm) (в общем случае нелиней-ный), полученный экспериментальным путем.
7. Оформление отчета.
– Подготовит титульный лист (см. образец на стр. 4).
– Изобразить схему резьбового соединения (см. рис 1).
Подготовить и заполнить табл. 2.
Таблица 2
Данные для расчета силы сдвига
| Наименование | Обозначение | Величина |
| Наружный диаметр резьбы | d, мм | |
| Шаг резьбы | р, мм | |
| Число заходов | ί | |
| Средний диаметр резьба | d2, мм | |
| Внутренний диаметр резьбы | d1, мм | |
| Угол подъема резьбы | ψ, рад | |
| Допускаемая сила затяжки | [F0] | |
| Коэффициент трения для стыка | Fс | |
| Коэффициент трения для резьбы | fp | |
| Коэффициент трения для торца гайки | fT | |
| Поведенный угол трения для резьбы | ψ, рад | |
| Наружный диаметр опорной поверхности гайки (размер под ключ) | H, мм | |
| Внутренний диаметр опорной поверхности гайки (диаметр отверстия под болт) | d0, мм | |
| Крутящий момент при затяжке | [Tзаm], Hּм | |
| Сила трения при сдвиге | F,H |
Подготовить и заполнить табл. 3.
Таблица 3
Результаты проверки силы сдвига опытным путем
| Момент на ключе, Нּм | 0,25[Tзаm] | 0,5[Tзаm] | 0,75[Tзаm] | [Tзаm] |
| Сила трения при сдвиге, Н |
Построить график зависимости 
.
|
|
Рис. 4. График зависимости силы сдвига от момента на ключе.
Дать заключение по проделанной работе (см. пункт 6).
Контрольные вопросы
1. От каких факторов зависит момент завинчивания в резьбовом соединении?
2. Какие напряжения испытывает предварительно затянутый болт, поставленный с зазором, при нагружении соединения сдвигающей силой?
3. Какие напряжения испытывает болт, поставленный без зазора («под развертку»), при нагружении соединения сдвигающей силой?
4. Напишите условие несдвигаемости пластин для данной схемы резьбового соединения (см. рис. 1).
5. Чем объясняется расхождение между расчетными и опытными значениями силы сдвига?
6. Какими мерами можно изменить силу сдвига пластин при постоянной затяжке болта?
7. По какому условию определяется допускаемая сила затяжки болта 
?
Библиографический список
1. Решетов, Д. Н. Детали машин : учеб. для студентов машиностроит. и механич. спец. вузов. / Д. Н. Решетов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.
2. Иванов, М. Н. Детали машин : учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений / М. Н. Иванов. – 5-е изд., – перераб. – М.: Высш. шк., 1991. – 383 с.
3. Иосилевич, Г. Б. Детали машин : учеб. для студентов машиностроит. спец. вузов / Г. Б. Иосилевич. – М.: Машиностроение, 1988. – 368 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА
1. Цель работы Работа предназначается для ознакомления с конструкцией червячного редуктора,…ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
РЕГУЛИРОВКА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
1. Цель работы Работа предназначается для ознакомления студентов с одним из методов…ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ТРЕНИЯ В ПОДШИПНИКАХ СКОЛЬЖЕНИЯ
В работе экспериментально определяются зависимости момента трения в подшипнике скольжения от скорости вращения вала, а также величины и направления… 2. Описание установкиЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ
1. Цель работы Определение КПД передачи в зависимости от величины момента, передаточного…Рис. 1. Схема стенда для исследования передачи с гибкой связью ДП2К
На валу двигателя закреплен двухступенчатый шкив 3. Измерительное устройство (по определению крутящего момента электродвигателя) состоит из плоской пружины 5 и индикатора 6, который установлен на угольнике 7, закрепленном на кронштейне 2. Узел ведомого шкива смонтирован на подставке 15. В верхней части подставки в направляющих установлен ползун 20. В ползуне находится ось, на которой шарнирно (при помощи двух шарикоподшипников) установлен корпус нагрузочного устройства 10, вал которого соединяется с валом двухступенчатого ведомого шкива 11. К корпусу прикреплен рычаг 12, с помощью которого создается момент относительно оси (вставленной в ползун) и, таким образом, обеспечивается окончательная регулировка натяжения ремня.
С помощью ручки 13 производится перемещение ползуна 20 вместе с корпусом 10, за счет чего создается предварительное натяжение ремня, а ручкой 14 осуществляется фиксация ползуна в данном положении. К валу нагрузочного устройства со стороны, противоположной ведомому шкиву, крепится рычаг, передающий усилие на плоскую пружину. Деформация плоской пружины измеряется индикатором 8, установленным в кронштейне 9.
На торцах ведущего и ведомого шкивов расположены коллекторы 28 (рис. 2) контактных устройств, позволяющие фиксировать с помощью счетчиков 19 и 23 частоту вращения валов.
А-А
Рис. 2. Схема испытуемого узла
На панели 16 установлены: выключатель питания 26, выключатель двигателя 25, регулятор скорости 24, счетчик оборотов ведущего вала 23, счетчик оборотов ведомого вала 19, выключатель цепей управления счетчиков 22, выключатель цепи возбуждения нагрузочного устройства 18 и регулятор тока возбуждения нагрузочного устройства 17.
Нагрузочное устройство представляет собой магнитный порошковый тормоз, принцип действия которого основан на свойстве намагниченной среды, оказывать сопротивление перемещению в ней ферромагнитных тел.
Намагниченность среды изменяется в зависимости от величины тока в обмотке электромагнита. Крышка статора при работе нагрузочного устройства воздействует на плоскую пружину измерительного устройства, прогиб которой пропорционален тормозному моменту.
3. Подготовка установки к работе
Производится тарировка измерительных устройств. Для тарировки устрой-ства по замеру момента электродвигателя используется приспособление, состоящее из рычага и груза весом 2 Н, которое крепится к балансирной сис-теме электродвигателя. Груз на тарировочном приспособлении, а также стрелка индикатора 6 устанавливаются на нулевую отметку. При перемещении груза по рычагу фиксируются соответствующие показания на шкале индикатора. Цена деления индикатора (mcp) определяется как среднеарифметическое значение для нескольких замеров.
mcp = 
, (1)
где G – вес груза, Н; Li – положение груза на рычаге, м; Ni – показания индикатора, дел. Аналогично производится тарировка нагрузочного устройства ременной передачи.
После снятия тарировочных приспособлений стрелки индикаторов необходимо установить на нуль.
4. Порядок выполнения работы
Сначала определяется КПД передачи в зависимости от величины момента нагрузки на ведомом шкиву при постоянном предварительном натяжении ремня. Ручкой 13 производится перемещение ползуна 20 вместе с корпусом, за счет чего создается первоначальный натяг ремня. Окончательная регулировка натяжения ремня (до совмещения рисок) производится при помощи грузов, последовательно подвешиваемых к рычагу 12. После этого ползун стопорится ручкой 14. Включается электродвигатель и при постоянной скорости вращения тумблером 17 задается ряд нагрузок, которые фиксируются индикатором 8 (с одновременным замером индикатором 6 крутящего момента на ведущем шкиву).
КПД определяется по формуле:
=
, (2)
где М2 – момент на ведомом шкиву, Н×м; n2 – частота вращения ведомого шкива, мин-1; M1 – момент на ведущем шкиву, Н×м; n1 – частота вращения ведущего шкива, мин-1.
Частота вращения шкивов определяется по показаниям счетчиков за фикси-рованные промежутки времени, измеряемые секундомером по формуле:
n = 
, (3)
где N – количество импульсов по счетчику; t – время, мин.
Замеры следует производить в течение 0,2…0,4 мин. Результаты замеров заносятся в табл. 1. Строится график =f(M).
Далее снимаются показания для вычисления КПД в зависимости от пере-даточного числа (его изменение производится перестановкой ремня). КПД определяется по формуле (2). Результаты замеров и вычислений помещаются в табл. 1, а затем изображается график =f(u).
В заключение исследуется КПД передачи в зависимости от усилия натяжения ремня (при постоянной скорости и нагрузке). Усилие натяжения ремня задается изменением положения ползуна и количества грузов, подвешиваемых на рычаге 12, а его величина находится как
, (4)
где l3 – расстояние от центра ведущего шкива до точки подвеса грузов, мм; P – вес груза, Н; а – расстояние от оси вращения ведомого шкива до центра оси поворота кронштейна, мм;
g = arc sin
, (5)
где D1 – диаметр ведущего шкива; D2 – диаметр ведомого шкива; L – рас-стояние между центрами шкивов.
Определяется КПД и выстраивается график =f(S).
Находится коэффициент относительного скольжения
Результаты вычислений заносятся в табл. 1.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД РЕДУКТОРА С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ПРЯМОЗУБЫМИ КОЛЕСАМИ
1. Цель работы Исследование КПД редуктора при различных режимах нагружения.Рис. 1. Схема установки
Рис. 2. Испытываемый редуктор
Техническая характеристика прибора ДП3М:
| Передаточное число редуктора | |
| Максимальная частота вращения электродвигателя, мин-1 | |
| Максимальный момент на валу электродвигателя, Н×м | 0,2 |
| Максимальный момент, создаваемый нагрузочным устройством, Н×м | 2,5 |
| Цена деления прибора, регистрирующего момент М1, Н×м/мка | 2×10-3 |
| Цена деления прибора, регистрирующего момент М2, Н×м/мка | 2,5×10-3 |
| Цена деления прибора, регистрирующего частоту вращения, мин-1/мка |
3. Расчетные зависимости
Определение КПД редуктора основано на одновременном измерении моментов на входном и выходном валах редуктора при установившемся значении частоты вращения. При этом расчет КПД редуктора производится по формуле:
= 
, (1)
где М2 – момент, создаваемый нагрузочным устройством, Н×м; М1 – момент, развиваемый электродвигателем, Н×м; u – передаточное число редуктора.
4. Порядок выполнения работы
На первом этапе при заданной постоянной частоте вращения электродвигателя производится исследование КПД редуктора в зависимости от момента, создаваемого нагрузочным устройством.
Сначала включается электропривод и ручкой регулировки скорости устанавливается заданная частота вращения. Ручка регулировки тока возбуждения нагрузочного устройства устанавливается в нулевое положение. Включается цепь питания возбуждения. Плавным поворотом ручки регулировки возбуждения задается первое из заданных значений момента нагрузки на валу редуктора. Ручкой регулировки скорости поддерживается заданная частота вращения. По микроамперметрам 8, 9 (рис. 1) фиксируются моменты на валу двигателя и нагрузочного устройства. Дальнейшей регулировкой тока возбуждения увеличивают момент нагрузки до следующей заданной величины. Поддерживая частоту вращения неизменной, определяют следующие значения М1 и М2.
Результаты эксперимента заносятся в таблицу 1, и строится график зависимости = f(M2) при n = const (рис. 4).
На втором этапе при заданном постоянном моменте нагрузки M2 исследуется КПД редуктора в зависимости от частоты вращения электродвигателя.
Включается цепь питания возбуждения и ручкой регулировки тока возбуждения устанавливается заданное значение момента на выходном валу редуктора. Ручкой регулировки скорости устанавливается ряд частот вращения (от минимальной до максимальной). Для каждого скоростного режима поддерживается неизменный момент нагрузки M2, по микроамперметру 8 (рис. 1) фиксируется момент на валу двигателя М1.
Результаты эксперимента заносятся в таблицу 2, и строится график зависимости = f(n) при M2 = const (рис. 4).
5. Заключение
Объясняется, из чего складываются потери мощности в зубчатой передаче и как определяется КПД многоступенчатого редуктора.
Перечисляются условия, позволяющие повысить КПД редуктора. Дается теоретическое обоснование полученных графиков = f(M2); = f(n).
6. Оформление отчета
– Подготовить титульный лист (см. образец на стр. 4).
– Изобразить кинематическую схему редуктора.
Подготовить и заполнить табл. 1.
Таблица 1
Результаты исследования КПД редуктора в зависимости
от момента, создаваемого нагрузочным устройством
| Частота вращения эл. двигателя n , мин-1 | |||||
| Момент на выходном валу редуктора М2 , Н×м | |||||
| Показание микроамперметра, регистрирующего момент М2 , в делениях | |||||
| Показание микроамперметра, регистрирующего момент М1 , в делениях | |||||
| Момент на входном валу редуктора М1 , Н×м | |||||
| КПД редуктора |
– Построить график зависимости 
|
М2, Нּм
Рис. 4. График зависимости = f(М2) при n = const
Подготовить и заполнить табл. 2.
Таблица 2
Результаты исследования КПД редуктора в зависимости
от частоты вращения электродвигателя
| Момент на выходном валу редуктора М2 , Н×м | |||||
| Частота вращения эл. двигателя n , мин-1 | |||||
| Показание микроамперметра, регистрирующего частоту вращения , в делениях | |||||
| Показание микроамперметра, регистрирующего момент М1 , в делениях | |||||
| Момент на входном валу редуктора М1 , Н×м | |||||
| КПД редуктора |
– Построить график зависимости 
.
|
|
Рис. 5. График зависимости = f(n) при M2 = const
Дать заключение (см. пункт 5).
Контрольные вопросы
1. Опишите конструкцию прибора ДПЗМ, из каких основных узлов он состоит?
2. Какие потери мощности имеют место в зубчатой передаче и чему равен ее КПД?
3. Как изменяются от ведущего к ведомому валу такие характеристики зубчатой передачи, как мощность, крутящий момент, частота вращения?
4. Как определяется передаточное отношение и КПД многоступенчатого редуктора?
5. Перечислите условия, позволяющие повысить КПД редуктора.
6. Порядок выполнения работы при исследовании КПД редуктора в зависимости от момента, подаваемым нагрузочным устройством.
7. Порядок выполнения работы при исследовании КПД редуктора в зависимости от частоты вращения двигателя.
8. Дайте теоретическое объяснение полученных графиков = f(M2); = f(n).
Библиографический список
1. Решетов, Д. Н. Детали машин : – учебник для студентов машинострои-тельных и механических специальностей вузов / Д. Н. Решетов. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.
2. Иванов, М. Н. Детали машин : – учебник для студентов высших техни-ческих учебных заведений / М. Н. Иванов. – 5-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 1991.– 383 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВИНТОВОГО МЕХАНИЗМА
Определение коэффициента полезного действия винтовой пары в зависи-мости от величины осевой и эксцентрично приложенной нагрузки. 2. Описание установкиРис. 1. Схема установки ДП19АПС
Осевая нагрузка на гайку 7 винтовой пары (рис. 2) производится с помощью устанавливаемых на нее грузов.
Эксцентричная нагрузка создается посредством груза, подвешенного на одном из плеч рычага 13. Управление установкой автоматизировано. Рабочий цикл (ход гайки вверх-вниз) осуществляется за счет реверсирования двигателя.
Рис. 2. Схема испытуемого узла
3. Расчетные зависимости
КПД винтовой пары при осевой нагрузке определяется следующим образом [1, с. 105–107]
= tg ψ/tg(ψ +φ), (1)
где ψ – угол подъема резьбы; φ – приведенный угол трения в резьбе.
Угол подъема резьбы по среднему диаметру находится как
Ψ = arc tg(pi/πd2), (2)
где р – шаг резьбы; i – число заходов (i = 1); d2 – средний диаметр
(d2 = d–0,5P), (3)
d – наружный диаметр резьбы.
Приведенный угол трения в резьбе определяется как
где fnp – приведенный коэффициент трения в резьбе. fnp = f/cos (/2), (5) где f – коэффициент трения материалов винтовой пары (f = 0,1) [2, с. 131–135]; – угол профиля резьбы (для…В свою очередь
где Q1 – величина осевой нагрузки. При одновременном нагружении винта нагрузками Q1 и Q2 работы вычисляются по… Апс = (Q1+ Q2) × Р, (8)Рис. 3. Тарировочный график
4. Порядок выполнения работы
Включить прибор в сеть и перевести тумблер 15 в положение «Вкл.». Нагрузить винт центральной силой Q1 = 5Н (m = 0,5 кг). Нажатием кнопки «Мотор» включить электродвигатель. При движении гайки вверх зафик-сировать три показания индикатора 10 и занести в табл. 1. Последовательно изменяя нагрузку от 5 Н до 20 Н (с интервалом 5 Н), снять соответствующие показания индикатора и поместить в табл. 1.
По указанию преподавателя произвести измерения при одновременном воздействии осевой и эксцентричной силы (данные – в табл. 1).
5. Обработка экспериментальных данных
Вычисляют средние арифметические значения показаний индикатора и помещают в табл. 1.
По тарировочному графику (рис. 4) в зависимости от прогиба пружины (ℓ), определяют крутящий момент Т.
Определяют работу движущихся сил по формуле (9), а также – полезную работу для различных видов нагружения (соответственно, по формулам (7, 8)).
Вычисляют КПД для различных видов нагружения. Строят графики = ƒ(Q1); = ƒ(Q1+Q2). Сравнивают результаты, полученные при эксперимен-тальном определении КПД с соответствующими расчетными значениями.
6. Заключение
Объясняется расхождение между расчетными и опытными величинами КПД винтовой пары. Приводятся примеры, позволяющие увеличить КПД передачи «Винт-гайка». Объясняется характер зависимости = ƒ(Q1). Приво-дятся примеры использования передачи «Винт-гайка» в технике.
7. Оформление отчета
– Подготовить титульный лист (см. образец на стр. 4).
– Изобразить схему испытуемого узла (рис. 2).
Подготовить и заполнить табл. 1.
Таблица 1
Результаты измерений и расчетов
– Построить график зависимости КПД о осевой нагрузки. – Построить график зависимости КПД при совместном воздействии осевой и… Дать заключение (см. пункт 5).ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ
1. Цель работы Определение коэффициента трения и момента трения в подшипнике скольжения при…Рис. 1. Схема установки для исследования подшипников скольжения
Качающийся рычаг 21 закреплен шарнирно на неподвижной стойке 25 и может поворачиваться вокруг оси 24 при вращении винта 23.
Балансировка всей измерительной системы осуществляется установкой рычага 16 в горизонтальное положение с помощью противовеса 26, перемещаемого по резьбовой штанге 27.
Экспериментальная установка позволяет проводить испытания подшипников скольжения в диапазоне нагрузок от 0 до 5 кН при частотах вращения вала 760, 1350, 2400 мин-1.
4. Порядок выполнения работы
Нагружается подшипник усилием 200 Н перемещением обоймы вдоль вала. Устанавливается на нуль передвижная шкала верхнего и нижнего индикаторов. Открытием крана 10 подачи масла обеспечивается смазка подшипника (примерно 30–40 капель в минуту). Кнопкой «Пуск» включается электродвигатель. Производится корректировка нулевого положения индика-торов с помощью подвижной шкалы. Нагружается подшипник усилием 500 Н вращением маховика 7, (усилие контролируется по динамометру 5). Установка должна проработать пять минут. С помощью винта 23 качающегося рычага выводится верхний индикатор на нуль и записываются показания нижнего индикатора в таблицу 1. Увеличивают ступенями по 500 Н радиальную нагрузку и записывают показания нижнего индикатора измерительной системы, повторяя порядок, указанный выше.
Нагрузку следует увеличивать до появления резкого возрастания момента трения в подшипнике (или до 4,5…5 кН). С этого момента подшипник работает в режиме полужидкостного трения.
При среднем усилии нагружения Fcp определяется момент трения в под-шипнике в зависимости от частоты вращения вала n = 760, 1350, 2400 мин-1, причем порядок работы повторяется, как указано выше. Fcp – среднее усилие нагружения в интервале использованных в работе нагрузок.
5. Обработка экспериментальных данных
По тарировочному графику пружины 20 определяются экспериментальные значения моментов сил трения Тт в подшипнике (рис. 2), и их вносят в таблицы 1 и 2.
По формуле ƒ = 2 Тт /Fd определяют коэффициент трения для всех случаев замера моментов трения Тт . Здесь F – усилие нагружения.
Строятся графики ƒ = ƒ(n) и ƒ = ƒ(F) .
6. Заключение
Делается вывод о соответствии расчетных и экспериментальных значений коэффициентов трения.
Определяется нагрузочная способность подшипника в режиме жидкостного трения.
Дается заключение о влиянии нагрузки и частоты вращения на коэф-фициент трения.
Рис. 2. Тарировочный график пружины
7. Оформление отчета.
– Подготовить титульный лист (см. образец на стр. 4).
– Изобразить схему установки для испытаний.
Подготовить и заполнить табл. 1.
Таблица 1
Определение коэффициента трения при различном нагружении
| Частота вращения n, мин-1 | ||||||||||
| Усилие нагружения F, кН | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | |||||
| Показания нижнего индикатора, в делениях | ||||||||||
| Момент трения Т, Н×м | ||||||||||
| Экспериментальное значение коэффициента трения ƒ | ||||||||||
| Расчетное значение коэффициента трения ƒ |
Подготовить и заполнить табл. 2.
Таблица 2
Определение коэффициента трения при различной частоте вращения
f … F, кНЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ТРЕНИЯ В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ
1. Цель работы В работе экспериментально определяются зависимости момента трения в подшипнике…Рис. 2. Схема испытуемого узла
Величина момента регистрируется измерительным устройством, смонтированным на основании. Для регулировки жесткости измерительной пружины предусмотрен хомут 10 с зажимной рукояткой.
График тарировки микроамперметра по моменту (Т) и скорости (n) приводится на рис. 3.
n, мин-1 Т, Нмּ10-3
Рис. 3. График тарировки микроамперметра: 1 – по скорости;
2 – по моменту в положении «1»; 3 – по моменту в положении «2»
Конструкция прибора обеспечивает поворот плиты с установленными на ней механизмами на 90° в вертикальной плоскости, чем достигается изменение соотношения радиальной и аксиальной нагрузок на подшипник. Поворот плиты осуществляется рукояткой с пружинным фиксатором. С проти-воположной стороны стойки установлен сектор с пазами, позволяющими фиксировать положение плиты через каждые 15°.
Ручка потенциометра 14 служит для бесступенчатого регулирования частоты вращения.
Тумблер «Сеть» (15) предназначен для включения прибора в сеть переменного тока 220 В. Тумблер «1–2» (17) служит для изменения чувствительности микроамперметра. Тумблер «Двигатель» (16) необходим для включения электродвигателя прибора. С помощью тумблера «Скорость-момент» (13) микроамперметр переключается с замера тока тахогенератора (измерение скорости) на замер тока фотодиода (измерение момента трения).
3. Порядок выполнения работы
На ось помещают испытуемый узел, а затем на него устанавливают груз и фиксируют его сбоку стопорным винтом. Поводок груза при этом должен войти в седловину измерительной пружины. Тумблеры «Скорость-момент», «Двигатель» и «1–2» ставят в следующие положения: «Скорость», «Двигатель» и «2».
По указанию преподавателя устанавливают частоту вращения вала ручкой регулятора скорости.
Тумблер «Скорость-момент» переводят в положение «Момент» и по пока-заниям микроамперметра, пользуясь тарировочным графиком, определяют момент трения в подшипнике. При недостаточной чувствительности тумблер «1–2» переводят в положение «1».
Меняя (по указанию преподавателя) угол наклона оси вращения, скорость вращения, величину нагрузки при помощи сменных грузов и размеры испытуемых подшипников, определяют зависимость момента трения от выше-перечисленных факторов.
4. Обработка экспериментальных данных
По тарировочному графику (рис. 3) определяют истинное значение частоты вращения выходного вала шпинделя (мин-1) и соответствующий ей момент трения (Н×мм). По тарировочному графику № 2 или № 3 (в зависи-мости от того, в каком положении находится тумблер) строится график функции Т = ƒ(n) при постоянной нагрузке (Q = 5, 10 или 20 Н).
Для определенной частоты вращения выходного вала шпинделя (по указа-нию преподавателя) строится график зависимости Т = ƒ(γ) , где γ – угол наклона оси шпинделя от 0 – 90° при заданной нагрузке.
Заполняются таблицы 1 и 2.
5. Заключение
Объяснить влияние частоты вращения, величины и направления нагрузки на момент трения в подшипнике качения.
6. Оформление отчета.
– Подготовить титульный лист (см. образец на стр. 4).
– Изобразить схему испытуемого узла (рис. 2).
Подготовить и заполнить табл. 1.
Таблица 1
Результаты испытания при различных нагрузках и частотах вращения шпинделя
| Q = 5 H | n, мин-1 | ||||||
| T, Н×мм | |||||||
| Q = 10 H | n, мин-1 | ||||||
| T, Н×мм | |||||||
| Q = 20 H | n, мин-1 | ||||||
| T, Н×мм |
– Построить график зависимости момента трения и частоты вращения и нагрузок.
Т, Н×мм
n, мин-1
Рис. 5. Зависимость момента трения в подшипнике
от частоты вращения и нагрузки
Подготовить и заполнить табл. 2.
Таблица 2
Результаты испытаний подшипников при различных углах наклона
оси вращения, постоянной частоте вращения и нагрузке
| γ, град | ||||||
| Т, Н×мм |
– Построить график зависимости момента от угла поворота.
Т, Н×мм
γ, град
Рис. 6. Зависимость момента трения от угла поворота
Дать заключение (см. пункт 5).
Контрольные вопросы
1. Из каких деталей состоят подшипники качения?
2. Какие достоинства и недостатки подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения?
3. Как рассматривается подшипник качения с точки зрения кинематики?
4. Чем обусловлены потери на трение в подшипниках качения?
5. От чего зависит момент трения в подшипниках качения?
6. Опишите конструкцию установки ДП16А.
7. Порядок выполнения работы при исследовании зависимости момента трения от частоты вращения, величины нагрузки и угла наклона оси вращения.
8. По построенным графикам функций 
, 
объяснить влияние частоты вращения, величины и направления нагрузки на момент трения в подшипнике качения.
Библиографический список
1. Решетов, Д. Н. Детали машин : учеб. для студентов машиностроит. и механич. спец. вузов / Д. Н. Решетов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.
2. Иосилевич, Г. Б. Детали машин : учеб. для студентов машиностроит. спец. вузов / Г. Б. Иосилевич. – М.: Машиностроение, 1988. – 368 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11