Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Детали машин. Лабораторный практикум.pdf
61
5.4 Результаты испытаний. Таблица 1.
5.5 Выводы по работе.
6 Вопросы для самоконтроля
1. Дайте определение понятия «коэффициент податливости».
2. Дайте определение понятия «коэффициент внешней нагрузки».
3. Объясните в чем разница между ненапряженным резьбовым соедине-
нием и напряженным?
4. От чего зависит величина коэффициента податливости?
5. От чего зависит величина коэффициента внешней нагрузки?
6. Расскажите о порядке проведения лабораторной работы.
7. Расскажите о принципе действия лабораторной установки ДМ-30М.
8. Обоснуйте, при каких материалах прокладок требуется меньшее уси-
лие для раскрытия стыка соединения.
9. Объясните, как в лабораторной работе определяли внешнюю нагрузку,
при которой происходит раскрытие стыка соединения.
10. Запишите условие нераскрытия стыка (условие герметичности).
11. Как влияет коэффициент податливости деталей стыка (прокладки,
фланца) на коэффициент внешней нагрузки?
12. Как влияет коэффициент податливости болта на коэффициент внеш-
ней нагрузки?
13. Запишите зависимость между величиной внешней силы и деформаци-
ей динамометрического кольца?
⋅
⋅+=
⋅−=
62
Лабораторная работа 6
АНАЛИЗ РАБОТЫ РЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ
1 Цель работы
• Закрепить теоретические знания по разделу «Ременные передачи».
•
Приобрести навыки экспериментального построения кривых скольже-
ния и КПД плоскоременной передачи.
•
Освоить принципы построения эпюры распределения напряжений по
длине ремня.
Научиться определять толщину ремня для заданных условий работы.
•
•
Выявить зависимость долговечности ремня от максимальных напря-
жений и предварительного натяжения ремня.
2 Теоретические положения
В ременных передачах нагрузка передается за счет сил трения, которые
возникают на поверхностях обхвата шкивов натянутым ремнем. В состоянии
покоя ремень нагружен предварительным натяжением F
создания требуемой силы трения.
При работе передачи с нагрузкой, для преодоления момента сопротивле-
ния на ведущем шкиве, натяжение ведущей ветви должно увеличиваться до
> (рисунок 1), а ведомой ветви – уменьшаться до . Очевидно,
F
1
что и
F
0
FF >
21
2
Т
D
2
2
FF =
=−
21 t
(1)
,
F
где
D
F
t
– рабочий момент на ведомом шкиве;
T
2
– диаметр ведомого шкива;
2
– окружное усилие (полезная нагрузка).
Так как длина ремня не зависит от нагрузки, то изменение относительных
деформаций ведущей и ведомой ветвей приближенно равны. Следовательно:
01
02
, (2)
FFF
5,0
t
.
FFF
5,0
t
(3)
Отсюда
+ F
F
1
= 2⋅F
2
. (4)
0
, необходимым для
0
FF <
02
63
63
а
Рисунок 1 – Схема установки ДМ – 35
−
(
ε
−⋅=
ε
ε
ϕ
ϕ
=
ε
ϕ
η
ϕ
64
Основными критериями работоспособности ременных передач являются
тяговая способность, определяемая силой трения между ремнем и шкивом, и
долговечность. Кроме этого важной характеристикой для ременных передач
является КПД.
В качестве основной характеристики тяговой способности принят коэф-
фициент тяги
ϕ
FF
=
21
F
⋅
F
t
=
22
.
F
⋅
00
Учитывая упругое скольжение,
)
VV
12
,1
где
= 0,01… 0,02 коэффициент скольжения.
Работоспособность ременной передачи принято характеризовать кривыми
скольжения
и КПД (η) ременной передачи. Связь между ε и ϕ пред-
ставлена на рисунке 2. До некоторого значения
ским, наблюдается упругое скольжение ремня и зависимость между
близка к пропорциональной. При дальнейшем увеличении
возникает буксование. На этом же рисунке представлена зависимость
, называемого критиче-
0
и ϕ
(нагрузки )
от ϕ.
F
t
КПД передачи растет, достигает максимума в зоне критического значения коэффициента тяги
, а затем резко падает в связи с дополнительными потеря-
0
ми на буксование.
Рисунок 2 – Кривые скольжения и КПД ременной передачи
⋅
G
⋅⋅⋅=+⋅
⋅
f
65
3 Описание объекта исследования, приборов и инструментов
Для выполнения лабораторной работы используются: установка ДМ-35
(модернизированная) с мощностью электродвигателя 1,1 кВт и частотой вра-
щения вала электродвигателя 930 об/мин; плоские ремни разной толщины и
комплект грузов.
Схема лабораторной установки ДМ-35 изображена на рисунке 1.
На выходном конце вала балансирного электродвигателя 1 насажен ве-
дущий шкив 2 диаметром , с которого движение на ведомый шкив 3 диаметром передается ремнем 4.
D
2
D
1
Электродвигатель 1 укреплен на двуплечих рычагах 5 таким образом,
что он может поворачиваться относительно оси (точка О) на некоторый угол,
что дает возможность легко производить натяжение ремня. Предварительное
натяжение ремня осуществляется посредством грузов 6.
Для определения чисел оборотов ведущего и ведомого шкивов
п
1
п
2
ременной передачи служат счетчики 7, которые одновременно включаются
тумблером 8.
Все узлы установки смонтированы на массивной станине 9. Включение
установки производится тумблером 10.
Усилие предварительного натяжения в ветвях ремня определяется из со-
отношения (см. рисунок 1)
l
G
5
,
F ⋅=
2
=⋅ 5
0
1
l
1
G
(1)
– вес груза с подвеской. где
Нагрузка на ведомый шкив создается одноколодочным тормозом 11 за
счет прижатия тормозной колодки 12 к тормозному барабану диаметром .
D
T
Прижатие тормозной колодки 12 к тормозному барабану осуществляется грузами 13 через рычаг 14.
Тормозной момент , развиваемый тормозом можно определить по за-
T
T
висимости (рисунок 1)
GD
fТ +
Т
2
ТТ
⋅⋅=
l
Т
l
99
Т
GDf
ТТ
2
00
,
Т
(2)
Т
где – коэффициент трения между барабаном 11 и тормозной колод-
кой 12;
– вес груза на тормозе;
G
T
0
– тормозной момент, развиваемый тормозом при действии веса рыча-
T
T
га и подвески без грузов.
66
В данной лабораторной работе тормозной момент определяется по
графику на рисунке 3 в зависимости от веса груза .
G
T
T
T
Рисунок 3 – График для определения и
T
T
T
0
+
=
⋅=⋅
=
⋅
σ
G
σ
H
HHH
67
Крутящий момент на валу электродвигателя (ведущем шкиве) определяем
Тд
,0ТТТ
(3)
где – момент сил сопротивления установки, который зависит от тре-
T
0
ния в опорах, жесткости ремня и сопротивления воздуха.
Момент сил сопротивления установки определяется по графику на
рисунке 3 в зависимости от тормозного момента и усилия предварительного натяжения в ветвях ремня 2⋅ .
F
0
T
0
T
T
4 Методика проведения исследований и обработка результатов
4.1 Замерить геометрические параметры передачи (см. рисунок 1) и зане-
сти в таблицу 1.
грузы 6 (
Для создания в ремне напряжения от предварительного натяжения
)
и 4.2 Используя зависимости
GF
52
0
22
, подобрать
AF ⋅⋅
00
0
=
1,8 МПа.
Следует помнить, что вес подвески без грузов для натяжения ремней –
20 H.
4.3 Включить установку тумблером 10, плавно опустить рычаг 14 на
тормозной шкив и дать передаче проработать в таком положении 20… 40 сек.,
затем тумблером 8 включить счетчики 7. Через 60… 90 сек. выключить счетчики и их показания занести в таблицу 2.
4.4 Не выключая установки, на грузовую чашу рычага 14 осторожно по-
ложить груз, = 5
G
T
и дать передаче поработать в таком состоянии 20… 40
сек. Выключить счетчики и их показания занести в таблицу 2.
; 15 ; 204.5 Опыт повторить с грузами весом: 10 и т.д. до начала
буксования.
4.6 После проведения эксперимента выключить установку тумблером
10, снять грузы 6 и 13. Выключить установку из сети.
Для каждого значения нагрузки на тормозе , пользуясь графиком на
G
T
рисунке 3, определить:
тормозной момент на тормозе , Н
T
момент сил сопротивления установки , Н
момент на валу электродвигателя , Н
⋅
T
м;
T
0
⋅
Т
м;
д
коэффициент тяги
Т
=
ϕ
д
⋅
⋅
м;
FD
01
;
η
ε
коэффициент скольжения
68
⎛
⎜
ε
⎜
⎝
⎞
n
2
⎟
−=
⋅
⎟
n
⎠
1
;
%1001
КПД установки
Т
Т
()
εη
Т
д
.
%1001 ⋅−=
Результаты расчетов занести в таблицу 2.
Таблица 1 – Геометрические параметры ременной передачи
Наименование параметра Обозначение Размерность Величина
D
мм
1
Диаметр ведомого шкива
Межосевое расстояние
мм
D
2
a мм
Диаметр ведущего шкива
Длина ремня
Толщина ремня
Ширина ремня
Площадь сечения ремня
Таблица 2 – Результаты испытаний
Момент
на валу
двигателя
Тд, Н⋅м
ка на
тормоз
G
, H
T
вес
подвески
Момент Коэф- Момент
на тормозе
Т
, Н⋅м
Т
сил сопротивления
Т
, Н⋅м
0
L мм
δ
B
A
Числа
оборотов
ведомый
шкив
n
,
2
об/мин
ведущий
шкив
n
,
1
об/мин
мм
мм
мм
Коэффициент
тяги
ϕ
2
КПД, Нагруз-
фици-
, %
ент
cкольжния
, %
20
η
ε
(
ϕ
ε
=
(
ϕ
η
=
μ
ϕ
20 + 5
69
Продолжение таблицы 2
КПД, Нагруз-
, %
ка на
G
, H
T
Момент
на тормозе
Т
, Н⋅м
Т
Момент Коэфсил сопротивления
Т
, Н⋅м
0
мент на
валу тормоз
двигателя
Т
, Н⋅м
д
Числа
оборотов
ведомый
шкив
n
,
2
об/мин
ведущий
шкив
n
,
1
об/мин
фициент
тяги
ϕ
Коэф- Мофициент
cкольжния
, %
20 + 10
20 + 15
и т.д.
4.7 По данным эксперимента построить графики зависимостей (рисунок
2):
)
и
f
)
.
f
Для наглядности выполнения графиков рекомендуется выбрать масштаб-
ный коэффициент
– отношение действительной величины к длине отрезка в
мм.
1
μ
=
ϕ
, 1 / мм;
200
1
μ
ε
=
10
, %/ мм;
1
=
μ
η
, % / мм.
5
На графиках указать зоны: упругого скольжения, частичного буксования;
полного буксования. Выделить (заштриховать) зону оптимальной работы ременной передачи. Определить по графику критическое значение коэффициента
тяги
.
0
4.8 Определить напряжения в ремне, МПа:
A
(
ϕσσ
+⋅=
(
ϕσσ
−⋅=
ϕσσ
⋅⋅=
−
ρ
V
⋅
⋅
⋅
π
δ
δ
σσσσσ
++⋅+=
70
от предварительного напряжения
σ
0
;
F
0
=
напряжение в ведущей ветви
)
1
;
001
напряжение в ведомой ветви
)
1
;
002
полезное напряжение
2
t
;
00
напряжение от центробежных сил
62
,
10
ρσ
v
⋅⋅= V
= 1,25·103 кг/м3, плотность материала ремня; где
– окружная скорость, м/сек
напряжения изгиба на участках огибания ремнем ведущий и ведомый
шкивы, соответственно:
= 140 МПа, модуль упругости при изгибе;
E
u
максимальные напряжения
4.9 Построить эпюру распределения напряжений по длине ремня (см. ри-
σ
nD
11
V
=
106
E
⋅=
,
1
D
ии
1
5,0
0max
,
4
E
D
⋅=
,
ии
2
.
иvt
σ
2
сунок 12.7 [1, с. 257]).