Послідовність виконання роботи
1.Визначити розрахункове значення величини прогину вала установки.
2.Визначити експериментальне значення величини прогину вала установки.
3.Визначити розрахункове значення критичної частоти обертання вала.
4.Експериментально визначити критичну частоту обертання вала на установці та порівняти результати з розрахунковими.
5.Скласти звіт по роботі.
Зміст звіту
1.Основні теоретичні відомості.
2.Зображення принципіальної схеми установки.
3.Результати необхідних вимірів і розрахунків.
4.Висновки.
Контрольні питання
1.Яку кутову швидкість і частоту обертання вала називають критичними?
2.Що таке резонанс?
3.Які вали розраховують на резонансні коливання?
4.Як визначити величину прогину вала (розрахункову і експериментальну)?
5.Як визначити критичну частоту обертання вала?
6.Які причини виникнення коливань у валах?
7.Які способи боротьби з резонансними коливаннями Ви знаєте?
Лабораторна робота № 9 Випробування підшипника ковзання
Мета роботи: Засвоїти загальні відомості про підшипники ковзання, закріпити основні теоретичні положення про роботу підшипників, визначення залежності коефіцієнта тертя від навантаження.
Устаткування та інструменти: Лабораторна установка для випробування підшипників ковзання, штангенциркуль, лінійка, лічильна машинка.
Теоретичні відомості
Опори ковзання і кочення, призначені для сприймання радіальних і осьових навантажень, називають підшипниками.
Підшипники ковзання поділяють на три основні типи: нерознімні (глухі) підшипники у найпростіших конструкціях відливають як одне ціле з станиною тихохідної машини. Іноді їх роблять знімними, прикріплюючи болтами до станини машини;
рознімні підшипники складаються з корпусу двох вкладишів (втулка з антифрикційного матеріалу, розрізана по твірній), кришки і стяжних болтів;
підшипники з самоустановними вкладишами застосовують при великих відношеннях довжини цапфи до її діаметра.
Переваги підшипників ковзання: висока працездатність при великих швидкостях і ударних навантаженнях; безшумність і забезпечення вібростійкості вала в режимі рідинного тертя; невеликі розміри в радіальному напрямі; висока працездатність в особливих умовах (хімічно агресивних середовищах).
Недоліки:
великі втрати на тертя (в умовах
напіврідинного тертя ККД пари підшипників
=(0,94
0,96);
значні розміри в осьовому напрямі;
необхідність застосування дорогих
кольорових сплавів.
Умовний розрахунок підшипників ковзання при граничному і напіврідинному терті проводять на зносостійкість, тобто, на обмеження середнього тиску за наступними формулами.
Для підшипників, які сприймають радіальні навантаження (для шипів і шийок):
,
де
Рm
– розрахунковий
тиск;
– радіальна сила;
– довжина вкладиша; d
– діаметр
шипа (шийки);
– допустимий тиск, який залежить від
матеріалів цапфи і вкладиша .
При проектувальному
розрахунку задаються відношенням
Для опор з нерухомим вкладишем приймають
.
При:
дістаємо:
,
звідки визначають посадочний діаметр шипа (шийки):
Для підшипників, які сприймають осьові навантаження (п’ят):
,
де
Fa
– осьова
сила;
– коефіцієнт зменшення опорної площі
п’ят за рахунок мастильних канавок;
– опорна площа суцільних п’ят.
Розрахунок підшипників ковзання на нагрівання роблять за формулою:
,
де
– допустимі значення, наведені в
таблицях;
– колова швидкість точки на поверхні
шипа (шийки), яку визначають за формулою:
де
– кутова швидкість вала;
– діаметр вала.
Р
Рис.1
При рідинному терті – товщина прошарку змащуючого матеріалу більше суми шороховатості вала і підшипника.
Для забезпечення рідинного тертя в масляному прошарку необхідний надмірний тиск, який буває: гідростатичний (забезпечується насосом);гідродинамічний – за рахунок обертання вала створюється масляний клин (рис. 1).
Підшипник ковзання складається із корпуса, вкладишів і змащуючого пристрою.
Вкладиш – основний елемент підшипника його виготовляють із антифрикційного матеріалу або покривають його цим матеріалом (бабіт, бронза, гума, графіт, текстоліт, пресована деревина, металокерамічні, поліамідні та інші матеріали).
Необхідною умовою рідинного тертя в підшипнику є наявність зазору.
S = D – d. (1)
Величина ексцентриситету е (див. рис. 1) знаходиться в межах
0 < е < 0,5S.
Для нормальної роботи підшипника повинно бути оптимальним співвідношення довжини вкладишу (l) до діаметру цапфи (d):
0,6 < l / d < 1,0.
Теоретично коефіцієнт рідинного тертя визначається залежністю:
,
(2)
де µ – динамічна в’язкість масла, Па с; ω – кутова швидкість цапфи, с‾¹; ψ – відносний зазор між цапфою і вкладишем підшипника, визначається як:
,
(3)
m – приймається рівним 1,5 якщо l<d і m=1,0, коли l>d; Р – тиск у підшипнику, Па, визначається, як відношення:
,
(4)
де Fr– радіальне навантаження на підшипник, Н.
Експериментально коефіцієнт рідинного тертя можна визначити, якщо відома величина моменту тертя (МТ) по залежності:
.
(5)
В корпусі 8 лабораторної установки ДМ-29М (мал. 2) розміщений вал 16, який приводиться в дію електродвигуном. На вал насаджений підшипник тертя з корпусом 18 і вкладишем 17. За допомогою ворота 9, різьбової втулки 10, гвинта 11 і тяги 14 створюється радіальне навантаження (Fr) на підшипник, величина якого визначається динамометром 12.
Рис. 2. Лабораторна установка для випробування підшипників ковзання
Величину моменту тертя (МТ) визначають за допомогою вимірювального пристрою (рис.2). Він складається із закріпленого на корпусі підшипника 18, важеля 6 і установленого на корпусі 8 установки нерухомого кронштейну 7 з індикатором 5 і кронштейна 3, який коливається, з вимірювальною пружиною 4 і індикатором 2. Ніжка верхнього індикатора упирається у важіль, а нижнього – у вимірювальну пружину 4, зв’язану з п’ятою важеля.
Кронштейн 3 шарнірно закріплений на корпусі 8 і може повертатися гвинтом 1. Для врівноваження важеля 6 використовується вантаж 15, який різьбою може бути переміщений відносно підшипника. Масло для змащування підшипника поступає з бачка 13.