Визначення втрат на тертя в підшипниках кочення на установці дп 11а

Задачі, які розв’язуються при виконанні лабораторної роботи. При виконанні лабораторної роботи на установці ДП 11А визначається залежність момента тертя в підшипниках від швидкості обертання вала, величини та напряму діючого на підшипник навантаження, розмірів випробуваних підшипників.

Обладнання, прилади та інструмент. Для проведення лабораторної роботи застосовуються: лабораторна установка ДП 11А, комплект випробуваних підшипників кочення з внутрішнім діаметром 5,8,12 мм в оправках, комплект змінних тягарців масою 0,5; 1 і 2 кг.

Технічна характеристика установки дп 11а

Внутрішній діаметр випробуваних 5;8;12

підшипників, мм

Маса змінних вантажів, кг 0,5;1;2

Напрямок діючого навантаження

(кут між вектором сили і вертикаллю), град 0;15;30;45

Передаточне число пасової передачі 1,5

Спосіб вимірювання момента за допомогою

фотодіода з

індикацією на

мікроамперметрі

Спосіб вимірювання числа

обертів вихідного вала шпинделя за допомогою

тахогенератора

з індексацією на

мікроамперметрі

Положення хомута, що фіксує 30

виліт пружини, поділок

Тахогенератор:

вид струму постійний

напруга при навантаженні 10 кОм і

частоті обертання 5000 хв^-1 не менше, В 1,0

Електродвигун:

тип СД-261

вид струму постійний

напруга, В 110

потужність, Вт 20

частота обертання, хв^-1 3600-4600

номінальний момент, Нм 6,5

Габарити, мм 300х445х30

Маса, кг 32

Робота приладу ДП 11А ґрунтується на виникненні сил тертя, що з’являються в підшипниках кочення при обертанні вала.

Момент сил тертя, діючи на плоску вимірювальну пружину, створює певний прогин на її кінці. Величина прогину пропорційна величині момента, змінює величину потоку світла, що падає на фотодіод, величина фотоструму якого реєструється мікроамперметром і характеризує величину момента сил тертя. На приладі можна визначити залежності момента сил тертя в підшипниках від частоти обертання вала, величини та напрямку діючого на підшипник навантаження, яке створюється змінними вантажами і залежить від нахилу осі обертання, а також від розмірів випробуваних підшипників.

Основні вузли приладу (рис. 10.2) установлені на вертикальній плиті 4, яка змонтована на литому стояку 2, закріпленому на основі 1 приладу. Органи управління й амперметр розташовані на передній панелі 12. Електродвигун змонтований у спеціальному корпусі 3, оснащеному амортизаторами для зменшення вібрацій.

Обертання на робочий валик передається за допомогою пасової передачі. Регулювання натягання паса передачі здійснюється переміщенням корпусу в горизонтальній площині. Робочий вал приладу змонтовано на двох кулькових підшипниках у шпинделі 5. Верхня частина валика має різьбовий отвір, у який вгвинчується вузол випробуваного підшипника 6.

У комплект входять шість змінних вузлів з різними підшипниками, внутрішній діаметр яких 5; 8; 12 мм. При роботі на вузли монтують і закріплюють гвинтами тягарі, які створюють навантаження 10; 20 Н. На тягарцях є поводки, які входять у сідловину плоскої вимірювальної пружини 7. Тахогенератор 11 зв’язаний з робочим валиком і слугує для визначення його частоти обертання. Струм у мережі тахогенератора вимірюється мікроамперметром. Графік тарування мікроамперметра за частотою обертання наведено на рис. 10.3 під позначенням 1.

Рис. 10.2. Установка ДП 11А

Вимірювання момента здійснюється вимірювальним пристроєм, змонтованим на основі, яка кріпиться до плити гвинтом.

Величина світлового потоку, що створюється освітлювачем 9 вимірюється фотодіодом 8 і залежить від положення шторки, закріпленої на кінці деформівної пружини. Для регулювання жорсткості вимірювальної пружини передбачено хомут 10 з затискною рукояткою.

Конструкція приладу забезпечує поворот плити з установленими на ній механізмами на 90° у вертикальній площині, чим досягається зміна співвідношення радіального та максимального навантаження на підшипник. Поворот плити здійснюється рукояттю з пружинним фіксатором (див. рис. 10.2). З протилежного боку стояка змонтовано сектор з пазами, які дозволяють фіксувати положення плити через кожні 15 градусів.

Рис. 10.3. Графік тарування мікроамперметра за частотою та моментом:

1 – графік за частотою; 2 – графік за моментом у положенні „1”;

3 - графік за моментом в положенні „2”

Електричну схему приладу наведену на рис. 10.4, а специфікацію до неї у табл. 10.4.

Регулювання числа обертів двигуна здійснюється потенціометром R4. Бареттер Л1 призначено для стабілізації струму через освітлювальну лампу Л2. Потенціометри R1, R2 та R5 призначено для регулювання показань вимірювального приладу – мікроамперметра ИП у процесі регулювання приладу.

На лицьовій частині приладу розміщені: мікроамперметр ИП, ручка потенціометра R4 для безступінчастого регулювання числа обертів, запобіжник Пр, сигнальна лампочка Л2 і чотири тумблери.

Тумблер „Мережа” призначений для вмикання приладу в мережу постійного струму напругою 110 В.

Тумблер В2 „1-2” призначений для змінювання чутливості вимірювального приладу мікроамперметра.

Тумблер В3 „Двигун” призначений для вмикання електродвигуна М2 приладу.

Тумблер В4 „Швидкість-Момент” призначений для перемикання мікроамперметра з виміру струму тахогенератора М1 (вимірювання частоти обертання робочого валика) на вимір струму з фотодіода Д2.

Вказівки щодо заходів безпеки

1. Перед вмиканням електродвигуна слід переконатися в надійності кріплення тягаря на підшипнику.

2. Під час роботи установки забороняється торкатися до її обертових частин.

3. Забороняється відкривати лицьову панель при ввімкненому в мережу приладі.

4. До підготовки приладу до роботи і виконання роботи вивчити склад, побудову та принцип його дії.

Підготовка до виконання лабораторної роботи. Перед роботою мікроамперметр приладу повинен бути

Таблиця 10.4

Специфікація до електричної схеми приладу ДП11А

Позна- чення	Найменування	Кількість	Примітка
	Резистори СП ГОСТ 5574-73
	Резистори МЛТ ГОСТ 7113-66
	Резистори СПБ ОЖО.468.512 ТУ
1	СП-1-1А-22К±20% ВС-2-12	1
2	СП-1-0.5А-680±20% ВС-2-12	1
3	МЛТ-2-82к±10%	1
4	ППБ-50г-1к±5%	1
5	СП-1-0.5А-100к±20%	1
С	Конденсатор к50-12-12-2000
	ОЖО 464.079 ТУ
В1-В4	Тумблер ТП1-2 УСО 360 049 ТУ	4
Д1	Діод Д815Ж-УЖ3.362.026 ТУ	1
Д2	Фотодіод ФД-1 сл.368 000 ВТУ	1
ИП	Мікроамперметр М93 кл 1,5
	100 мкА ТУ 25.04.848-70	1
Л1	Бареттер 03665-125
	Сл. 3390.021 ТУ	1
Л2	Лампа МН-18-01 ГОСТ 2204-74	1
ЛЗ	Лампа неонова ТН-0201
	ОДО 337.020 ТУ	1
М1	Тахогенератор дл 5.126.000	1
М2	Електродвигун СЛ-261
	30002.023 ТУ	1
Пр	Запобіжник ПК-30-1
	ГОСТ 5010-75	1
Кл.1	Наконечник Н дл.7750.002
	НО 775.015 ТУ	2

відрегульований і протарований за моментом і частотою обертання вала шпинделя.

Регулювання та тарування проводяться при заміні фотодіода або освітлювальної лампи, а також при зміні положення хомута вимірювальної пружини в ході експлуатації приладу. У разі необхідності обов’язково проводиться регулювання та тарування вимірювального пристрою.

Рис. 10.4. Електрична схема приладу ДП 11А

1. Регулювання вимірювального пристрою приладу проводиться в наступній послідовності:

а) вигвинтіть гвинт, що кріпить у робочому положенні кронштейн з вимірювальним пристроєм;

б) кронштейн на петлі поверніть на 90° (у верхнє положення) і закріпіть тим же гвинтом через верхній отвір у петлі;

в) на панелі приладу тумблери поставте в положення „Момент” і „2”;

г) регулювальним гвинтом (рис. 10.2, поз. 13) перемістіть шторку вниз до повного відкривання вікна фотодіода і установіть освітлювальну систему з урахуванням повного освітлювання вікна. При цьому показання мікроамперметра повинні бути в межах 90-100 поділок (за необхідності проведіть регулювання потенціометром 2);

д) регулювальними гвинтами перемістіть шторку вгору до положення, при якому показання мікроамперметра складають 1-2 поділки. Після цього тумблер переведіть у положення „1” і знову гвинтами установіть показання на 1-2 поділки, після чого тумблер установіть у положення ”2”;

е) вимірювальну пружину навантажте тягарцями до показань мікроамперметра 90-100 поділок.

2. Тарування мікроамперметра за моментом проведіть у наступний послідовності:

а) на передній панелі тумблери поставте в положення „2” та „Момент”. Вимірювальний пристрій повинен знаходитись у горизонтальному положенні;

б) навантажте пружину тягарцями масою 1, 2, 3, 4, 5 г, відмічаючи при цьому показання мікроамперметра. Момент, що відповідає цим показанням, одержують множенням сили ваги тягарця на плече (відстань від центра ваги вантажу до хомута);

в) тумблер установіть у положення „1” і проведіть тарування в послідовності, що указана в попередньому пункті тягарцями масою 1, 2, 3, 4, 5 г;

г) вимірювальний пристрій опустіть вниз і регулювальними гвинтами установіть шторку в положення, при якому показання мікроамперметра складуть 1-2 поділки;

д) згідно з одержаними даними побудуйте тарувальні графіки за моментом.

3. Підготуйте таблицю (табл. 10.5) для запису значень змінних параметрів та результатів вимірювань.

Порядок виконання лабораторної роботи на установці ДП 11А

1. Увімкніть установку ДП 11А в електричну мережу постійного струму напругою 110 В (тумблер „Мережа”). Переконайтесь у тому, що вимірювальний пристрій установки відрегульовано. Для цього установіть тумблер „Частота-Момент” у положення „Момент” і почергово установіть тумблер „1-2” у положення „1” та „2”. Запишіть показання мікроамперметра. Показання повинні знаходитись у межах 1-2 поділок шкали. Злегка відхиліть сідловину вимірювальної пружини від положення рівноваги. Стрілка мікроамперметра при цьому повинна відхилитись від свого початкового положення. У противному випадку зупиніть виконання лабораторної роботи і повідомте про це викладача. Установіть тумблер „Мережа” в нижнє положення.

2. Установіть у робочий валик заданий випробуваний вузол з підшипниками кочення.

3. Установіть на випробуваний вузол заданий тягар з повідком і зафіксуйте його збоку стопорним гвинтом. При цьому поводок тягара повинен бути введений у сідловину вимірювальної пружини.

4. Установіть рукояткою з пружинним фіксатором необхідний кут нахилу осі обертання робочого валика до вертикалі (кут повороту між суміжними поділками сектора дорівнює 15 град).

5. Установіть тумблер „Мережа” у верхнє положення, а тумблер „1-2” у положення „2”.

6. Установіть тумблер „Частота-Момент” у положення „Частота”.

7. Увімкніть електродвигун установки (тумблер „Двигун” у верхнє положення). Регулятором частоти обертання згідно з тарувальним графіком та показаннями мікроамперметра установіть задану швидкість обертання валика.

8. Установіть тумблер „Частота-Момент” у положення „Момент” і за показаннями мікроамперметра, з допомогою тарувального графіка, визначте момент тертя в підшипниках кочення. При недостатній чутливості мікроамперметра переведіть тумблер „1-2” в положення „1”. Результати вимірювань занесіть в табл. 10.5.

9. Визначте моменти тертя в підшипнику кочення для всіх заданих значень частоти обертання валика при установленому тягарі та куті нахилу осі валика до вертикалі згідно з п. 7 та п. 8. Вимкніть електродвигун установки.

10. Установіть наступне задане значення кута нахилу осі валика до вертикалі і визначте момент тертя в підшипниках кочення згідно з п. 5...9.

11. Установіть у робочий валик наступний випробуваний вузол з підшипником кочення і визначте момент тертя в підшипнику згідно з п. 4...10.

12. При закінченні робіт від’єднайте блок живлення установки від електричної мережі.

Обробка одержаних результатів

1. 3а результатами експерименту побудувати графіки залежності сумарних моментів тертя Т_Т від частоти обертання валика n_В, сили навантаження підшипника Q та величини кута нахилу осі обертання валика до вертикалі α для двох заданих підшипників кочення.

2. Розрахувати згідно з залежністю (5) величину f_зв.

3. Побудувати графіки залежності коефіцієнта f_зв від частоти n для трьох значень сили Q_в і при трьох значеннях величини кута  для двох заданих підшипників кочення.

Таблиця 10.5

Результати вимірювань та розрахунків при визначенні втрат на тертя в підшипниках кочення на установці ДП11А

№ дослі- ду	Розмір внутріш- нього кільця підшип- ника d, мм	Сила ваги тягара GB, Н	Кут нахилу осі обер- тання до верти калі , град	Частота обер- тання вала n, хв-1	Момент тертя в підшип- нику ТТ, Нм	При- міт- ка

4. Проаналізувати одержані результати, зробити короткі висновки і оформити звіт.

5. Зміст і порядок побудови звіту повинні відповідати наступним вимогам: а) назва та мета лабораторної роботи; б) технічна характеристика установки; в) характеристика досліджуваних підшипників; г) результати вимірювань момента тертя Т_Т у заданих підшипниках при заданих значеннях сили Q_в кутів нахилу робочого валика до вертикалі α, частоти обертання робочого валика n, оформлених у вигляді табл. 10.5; д) графіки залежності сумарних моментів тертя та зведеного коефіцієнта тертя f_зв у досліджуваних підшипниках кочення від частоти обертання T_T= T_T(n) для заданих значень сили G_в та кутів нахилу осі робочого валика до вертикалі ; е) аналіз результатів і висновки.

6. Оформлення звіту згідно з вимогами до текстових матеріалів [5].