Виведення розрахункової формули для визначення коефіцієнта тертя

Кінетична енергія маховиків протягом вибігу витрачається на подолання тертя в підшипниках. Якщо знехтувати втратами від опору повітря, то рівняння сповільненого руху вала можна записати так:

, (3.1)

де I – момент інерції обертових мас відповідно осі обертання, кг∙м²;

ω – кутова швидкість вала, 1/с; t –час, с; - момент тертя в підшипниках, Н∙м.

При цьому кутова швидкість , а момент тертя , де P – навантаження на підшипник, Н; f – коефіцієнт тертя (зведений для підшипників кочення), r – радіус шийки вала, м. Підставивши значення ω і у формулу (3.1), отримаємо:

. ( 3.2 )

З рівняння ( 3.2 ) знайдемо коефіцієнт тертя:

. ( 33. )

Враховуючи, що для даного пристрою I = 0,20 кг ∙м², r = 0,025 м, формулу ( 3.3 ) подамо у вигляді:

.

При виконанні лабораторної роботи є можливість знайти кінцеві значення інтервалів часу вибігу і зменшення частоти обертання за кожний інтервал вибігу. Тому з достатньою для практики точністю можна взяти , і тоді розрахункова формула для знаходження коефіцієнта тертя в підшипнику виглядатиме так:

. ( 3.4 )

Порядок виконання роботи

1. Встановити вилку 17 в розетку електричної мережі напругою 220 В.

2. Ввімкнути рукояткою 3 лампи стробоскопа 6, і відкривши кришку кожуха установки, перевірити, чи всі лампи горять.

3. Розмістити вантажі на важелі 10 у положеннях, що відповідають заданому навантаженню на підшипник, і встановити важіль вантажу на спеціальний упор, щоб навантаження не передавалося на підшипник при розгоні . Навантаження вказує викладач.

4. Увімкнути рукояткою 1 послідовно електродвигун і фрикційну передачу.

5. Коли маховики набудуть швидкості, більшої за 1500 об/хв., плавно опустити з упора важіль вантажів і відключити фрикційну передачу і електродвигун.

6. У момент, коли при вибігу частота обертання маховика досягне рівно 1500 об/хв., ввімкнути секундомір. Цей момент взяти за початок відліку часу вибігу Т.

7. За час вибігу маховика, спостерігаючи за шкалою стробоскопа, визначати секундоміром інтервали часу між ” зупинками “ кіл диска стробоскопа. Для більшої точності визначення інтервалів часу вибігу слід користуватися двома секундомірами.

8. Підрахувати спад частоти обертання за кожний інтервал часу вибігу і за формулою ( 3.4 ) визначити значення коефіцієнтів тертя в підшипниках. Результати спостережень і підрахунків занести у протокол досліджень (див. додаток).

9. За даними досліду побудувати графік зміни коефіцієнта тертя f у функції від значень середньої колової швидкості υ шийки вала за час вибігу Т при даному значенні навантаження P підшипників ( рис. 3.2 ).

Рис. 3.2

Числові дані середньої колової швидкості шийки вала, що визначені для кожного i-го інтервалу вибігу, наведені у протоколі досліджень.

Оформлений звіт (додаток 3) про виконання лабораторної роботи подається викладачеві для перевірки і заліку.

Запитання для самоперевірки

1. Поясніть умову виникнення сил тертя ковзання.

2. Що називають коефіцієнтом тертя і кутом тертя ковзання?

3. Поясніть умову виникнення опору перекочування / тертя кочення /.

4. Що називають коефіцієнтом тертя кочення?

5. Що називається зведеним коефіцієнтом тертя?

6. Поясніть принцип роботи стробоскопічного тахометра.

7. Напишіть диференціальне рівняння руху в режимі вибігу ланки,

яка здійснює обертовий рух в лабораторному приладі, за наявності моменту тертя ковзання.

8. Дайте характеристику режимів руху машини.