Добавил:
Rife_User
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Му к лаб работам по Деталям машин
.pdf
D — наружный диаметр подшипников, мм;
d - внутренний диаметр подшипников, мм;
d,„ = 0,3(D -d) - диаметр шарика, мм.
Максимально допустимую радиальную нагрузку Fr тах на подшипник
рассчиты ваю т исходя из заданной долговечности Lh = 5000 ч по формуле:
Frmax = Су 106/60 п Lh ,
где С - динамическая грузоподъемность подшипника, Н;
п - частота вращения подшипника, мин"1.
3 Схема экспериментальной установки. Установка (рис.4.1) состоит из
четырех, предназначенных для исследования, одинаковы х радиальных
шариковых подшипников 3, посаженных внутренними кольцами на вал 1.
Вал приводится во вращение электродвигателем через клиноременную
передачу, передаточное отношение которой может меняться, обеспечивая на
выходе три ступени скорости: 720 мин'1; 950 мин'1; 1450 м и н '1.
Два крайних подшипника, выполняя функции опор, наружными
кольцами установлены в расточках корпуса 2. Наружные кольца двух
средних подшипников помещены в стакан 4. Стакан 4 использован для
равномерного распределения на оба подшипника усилия R передаваемого от
нагрузочного устройства через шарик 5. Последнее состоит из винтовой пары
6, динамометрической пружины 7 и индикатора 8.
Усилие R , создаваемое винтовой парой, нагружает каждый из средних
подш ипников радиальной силой Fr = RJ2. Реакция радиальной силы
стремится переместить корпус вверх, нагружая каждый из крайних
подшипников. Вследствие симметричности конструкции нагрузка на них
будет такж е Fn но направлена в противоположную сторону.
При вращении вала в подшипниках возникает момент трения,
стремящийся вызвать вращение корпуса. Этот момент уравновеш ивается
противовесом 10. По отклонению противовеса^ используя ш калу 11,
определяют величину момента трения в Нм.
Смазочное устройство 9 позволяет путем перемещения поршня
изменять количество смазки, подаваемой в корпус подшипников.
20
1 - вал
2 - корпус
3 - подш ипники качения
4 - стакан
5 - нагрузочные шарики
6 - нагрузочный винт
7 - динамометрическая
пружина
8 - индикатор
9 - устройство подачи масла
10 -противовес
11 - шкала
Рис.4.1 Схем а установки для испытания подшипников качения
4 Порядок выполнения работы:
4.1 Ознакомиться с конструкцией установки, зарисовать ее схему и
занести в ж урнал расчетны е зависимости.
4.2 Для заданного подшипника определить из каталога его основные
параметры и записать в таблицу журнала.
4.3 Вычислить допустимую нагрузку на подш ипник и максимальное
значение усилия: R max = 2F rmax.
4.4 Разделить на несколько интервалов диапазон нагружения от нуля до
максимального значения силы Rmax и занести их в журнал. Д ля каждого
значения R записать показания индикатора динамометра K j, используя
график на рис.4.2. (Ю Н соответствует 1,5 мкм: R = 6 ,67 Kf).
21
А
мкм
Рис.4.2 График калибровки динамометрической пружины
4.5 Произвести пробный пуск установки продолжительностью 3-4 мин.
После остановки оборудования установить стрелку индикатора на ноль.
4.6 Запустить установку при отсутствии масла в корпусе и произвести
нагружение до минимального значения R отсчитываемого по индикатору.
Записать значение м омента трения по шкале 11.
4.7 Увеличить нагрузку на подшипник и снять показания во всех
интервалах нагружения. А налогичные замеры произвести в случае с
корпусом, заполненным см азкой до центра нижнего шарика.
4.8 По полученным данным построить график зависимости момента
трения подш ипника от радиальной нагрузки, действующей на него.
4.9 Вычислить экспериментальные значения приведенного
коэффициента трения, а такж е его теоретическое значение и построить
график зависимости приведенного коэффициента трения и момента трения
от радиальной нагрузки на подшипник.
5 Выводы в виде ответов на следующие вопросы:
1) Как изменяется момент трения с изменением нагрузки?
2) Как изменяется приведенный коэффициент трения с изменением
нагрузки?
3) Как повлияет на м омент и коэффициент трения добавление внутрь
корпуса с подшипниками масла?
4) В каком соотношении находятся экспериментальный и
теоретический коэф фициенты трения качения?
22
Лабораторная работа №5
ИСПЫТА Н ИЕ ПОДШ ИПНИКА СКО ЛЬЖЕНИ Я
Подш ипники скольжения (ГОСТ 1978-81; ГО СТ 11611-65) - это
опорные устройства, предназначенные для поддержания валов, осей и других
вращающ ихся деталей, работающ их в условиях относительного скольжения
поверхности цапфы по поверхности подшипника, разделенных слоем смазки.
Устойчивый масляный слой между трущимися поверхностями может быть
лишь в том случае, если в нем существует избыточное давление,
противодействующее стремлению внешних сил сблизить трущиеся
поверхности. Избыточное давление может быть гидродинамическим, т,е.
создаваемым вращением цапфы, или гидростатическим - создаваемым от
отдельно расположенного насоса, Данная лабораторная работа
предусматривает исследование гидродинам ического подшипника
скольжения.
В гидродинамических подшипниках скольжения вращающийся вал под
действием внешней нагрузки занимает эксцентричное положение. Масло
увлекается в клиновой зазор между валом и вкладыш ем и создает
гидродинамическую поддерживающ ую силу (рис.5.1).
Рис.5 .1 Схема распределения давления м асла (масляный клин)
1 Нель работы. В лабораторной работе необходимо определить
экспериментальную зависимость момента трения и коэффициента трения в
подшипнике скольжения от среднего давления на рабочей поверхности
подшипника.
2 Расчетные зависимости. М омент трения Ттр в подшипнике,
выраженный через радиальное усилие F r, действующее на подшипник, и
коэффициент трения /: Тщ, = 0,5F rf d , откуда получаем формулу для
определения коэффициента трения:
f = 2 T mp/F 4 ,
где d - диаметр цапфы подшипника.
С другой стороны момент трения можно представить как произведение
окружной силы F, , стремящейся повернуть корпус подш ипника на плечо I.
действия этой силы: Тщ, = F, L.
23
С учетом последнего выражения находим окончательную расчетную
форм улу для определения коэфф ициента трения:
/ « = 2 F , L /F r d.
Среднее давление на поверхности подшипника:
P m =F r/ d l ,
где / - длина подшипника.
3 Схема установки (рис.5.2).
Испытуемый подш ипник 2, установленный на консольный вал 1,
нагружаю т радиальной силой посредством тяги 11 и винтовой пары 13-14.
Измерение усилия натяжения производят динамометром 12. При вращении
вала возникает момент трения на поверхности контакта. П од действием
момента трения вместе с валом стремится повернуться и корпус с
подшипником 2. Его удерживает от вращ ения рычаг 7, опирающийся снизу
на динамом етрическую пластину 6 и имеющий регулируемый противовес 17.
Эта пластина под нажимом рычага 7 прогибается, величину прогиба
измеряют индикаторами 4 и 9. Величина прогиба определяет силу F,
давления рычага на пластину.
Чтобы исключить влияние изгиба тяги на момент трения, необходимо
при определении F, ры чаг 7 установить в нейтральное положение, когда ось
тяги 11 проходит строго через центр подшипника. В таком положении при
неподвижном подшипнике стрелки индикаторов 4 и 9 устанавливают на
ноль. При работающем подшипнике перемещение рычага 7 в нейтральное
положение осуществляют поворотом винта 3, перемещающим кронш тейн 5
установленный на корпусе 10 с закрепленной на нем динамометрической
пластиной 6, и, следовательно, рычаг 7 в нужном направлении.
1 - вал
2 - подшипник скольжения в
корпусе
3 - регулировочный винт
4, 9 - индикаторы
5, 8 - кронштейны
6 — динамометрическая
пластина
7 - рычаг
10 - корпус
11 - тяга
12 - динамометр
13, 14-ви нтов а я пара
15 - бак с маслом
16 - кран
17 - противовес
Рис.5.2 Схема установки для испытания подшипников скольж ения
24
Подшипник смазываю т маслом, поступающим в рабочий зазор
самотеком из бака 15. После окончания эксперимента подвод масла
прекращ ают перекрытием крана 16.
Калибровочная характеристика динамометра 12 (показания К])
представлена на рис. 5.3.
Рис.5.3 График калибровки пружины динамометра
Согласно данной характеристике 1 мкм показаний индикатора
динамометра соответствует 1Н нагрузки (один оборот больш ой стрелки
индикатора соответствует 1000Н). Предельное усилие нагружения
подш ипника 5000Н.
Калибровочная характеристика динамометрической пластины 6,
воспринимающ ей усилия F, представлена на рис.5.4.
25
Рис.5.4 График калибровки динамометрической пластины
Согласно данной характеристике 1 мкм показаний индикатора 4
соответствует усилию 3 10'3 Н (F, = О.ООЗКг).
4 Порядок выполнения работы.
4.1 В журнале лабораторных работ вычерчивают схему установки,
заносят расчетные зависимости.
4.2 В соответствующ ую таблицу журнала заносят значения основных
параметров установки.
4.3 Выбирают допускаемые значения нагрузки подшипника (F , = 0;
1000; 2000; 3000; 4000; 5000 Н) и заносят в соответствующую таблицу
журнала.
4.4 Значения нагрузки подшипника, выраженные в ньютонах,
переводят в показания индикатора динамометра К /, выраженные в
микрометрах. Значения K i заносят в таблицу журнала.
4.5 Открывают кран подачи масла, включают установку на одну
минуту для получения надеж ной циркуляции масла, а затем установку
выключают.
4.6 При неработающ ей установке рукояткой винтовой пары 13,14
(рис.5.2) создают максимальное усилие на подшипник, соответствую щее
пяти оборотам большой стрелки индикатора динамометра.
В натянутом состоянии ось тяги точно проходит через центр
подшипника, изгибная деформ ация тяги при этом отсутствует, рычаг 7
установлен в нейтральном положении. Индикатор 9 устанавливают на нуль.
Вращ ением винта 3 пластину 6 подводят до касания с ры чагом 7 и индикатор
4 также устанавливаю т на нуль. После этого снимают нагрузку. Без нагрузки
показания индикаторов не долж ны отклонятся более, чем на 2-3 деления от
нуля.
26
4.7 Включают установку на 2-3 мин без нагрузки для прогрева, после
чего снимают показания при нулевой нагрузке.
4.8 Рычаг 7 устанавливают в нейтральное положение путем вращения
винта 3 до тех пор, пока стрелка индикатора 9 не установится на нулевое
положение, после чего фиксируется показание индикатора 4 (величина К2 -
сила F, на рычаге).
4.9 Увеличивая нагрузку через выбранные интервалы до
максимального значения, производят аналогичные замеры силы F, на рычаге.
4.10 Полученные результаты заносят в таблицу журнала лабораторных
работ. Строят графики зависимости коэффициента и момента трения от
характеристики режима трения.
5 Выводы в виде ответов на следующ ие вопросы:
1) Как изменяется момент трения в подшипнике скольжения?
2) Как изменяется коэфф ициент трения скольжения?
3) На каком режиме коэф фициент трения скольжения принимает
минимальное значение и на каком - максимальное?
4) На каком режиме выгоднее эксплуатировать подш ипники
скольжения?
5) К акому режиму трения соответствуют результаты эксперимента?
27
Лабораторная работа №6
ОП РЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕН ИЯ В РЕЗЬБЕ И НА ТОРЦЕ
ГАЙКИ
Для соединения деталей можно применять болты (винты с гайками)
(ГО СТ 8724-2002; ГОСТ4608-81), винты и шпильки. Болтовое соединение не
требует нарезания резьбы в соединяемых деталях. Это является
преимуществом, когда материал деталей не может обеспечить достаточную
прочность и долговечность резьбы.
К недостаткам болтового соединения можно отнести следующее:
- обе детали должны иметь место для расположения гайки или головки
винта;
- при завинчивании или отвинчивании гайки необходимо удерживать
головку винта от проворачивания;
- по сравнению с винтовым, болтовое соединение несколько
увеличивает вес изделия и больше искажает его внешние очертания.
В литературе рекомендуются следующие средние значения
коэффициентов трения в резьбе и на торце гайки, зависящие от чистоты
обработки поверхности и наличия смазки:
чисто обработанные поверхности при наличии смазки ...0,15
чисто обработанные поверхности без смазки ... 0,2
грубо обработанные поверхности без смазки ... 0,3.
1 Цель работы. О пределение зависимости величин коэффициентов
трения в резьбе и на торце гайки болтового соединения от силы затяжки
болта.
2 Основные расчетные зависимости. При затяжке болтового
соединения (рис.6.1) с усилием F} к гайке приклады вают момент на ключе
(момент затяжки), равный сумме моментов в резьбе Тр и на торце гайки Т„ :
Т3 = Тр+ Тт.
Эти моменты определяют по уравнениям:
Тр = 0,5 F id2tg ( 4/ + p );
28
Т„, - - Fj f m (Г), + D u),
где F i - усилие затяжки;
d2 - средний диам етр резьбы ;
D , - наружный диаметр кольцевой опорной поверхности гайки
(равны й размеру под ключ);
D0 - внутренний диаметр кольцевой опорной поверхности гайки
(равный диаметру отверстия под болт в шайбе);
!Р - угол подъема винтовой линии резьбы;
р - arctg f p - приведенный угол трения в резьбе;
где f p = f p / cos(a /2) - приведенный коэффициент трения в резьбе;
а - угол профиля резьбы;
f p - коэффициент трения в резьбе;
f t — коэффициент трения на торце гайки.
Для метрических крепежных резьб с треугольным профилем а = 60°;
cos(a/2) = cos30° - 0,87. Из совместного решения приведенных выше
уравнений получаем:
f p = 0,87tg (arctg 2 Тр/F3d2 - щ);
f m = 3 T JD 2- D \ )/ F 3(D3- D03) ~ 4 T J F 3(D+ D 0).
При определении f p и из последних уравнений значения Тр, Т„ и F3
следует брать из эксперимента, у/ и d2 - из табл. 6.1, D 0 и D определяют
замером.
Таблица 6.1 Значения основных параметров метрической резьб ы в
зависимости от наружного диаметра резьбы болта
______
______ _______
На ружны й д иам етр резьбы , мм
М 10 М 12 М 14
М16 M l 8
М 20
М 22
Ш аг резьб ы Р , мм
1,5
1,75 2
2
2.5
2,5
2,5
5
Средн . д иам етр с^.м м
9, 026 10,86 3
12,70 1 14,70 1 1 6,376
18 ,376 20 ,37 6
Ш *
С °
Вн утр. диа мет р d i, мм
8,376 10,10 6
11 ,8 35 1 3,835 1 5,294
17 ,29 4 19,2 94
>•> я
& а
и
Уг ол под ъема резь бы
y "
3°02’
2°5 5’ 2°52’ 2° 28 2° 4Г
2°29’
2°1 4 ’
Пло щад ь, мм2
0, 523 0 ,76 2
1,0 47
1,442
1,751 2,2 52 2,815
Сре дни й д иам етр d2,
мм
9, 675 11 ,675 1 3,67 5 15 ,675
17 ,6 75
19 ,675
21,6 75
Вн утр . д иам етр dj, мм
9, 459 1 1,459 13,459
15 ,4 59 17 ,459 1 9,45 9
21,4 59
о
Уго л п одъ ема ре зьбы
/
0 °5 7’ 0 °4 7 ’
0°4 0 ’ 0°3 5’ 0°34’
0°32’ 0 °3 0’
Пл оща дь, мм
0, 692 1,01 7
1,407 1,858
2,3 76
2, 952
3, 592
Сре дний ди аметр d2,
мм
9, 513 11.513 1 3,51 3
15 ,5 13 17 ,5 13
19 ,5 13
21,5 13
0,75
Вн утр . диа мет р di, мм
9, 188 1 1,18 8 13,18 8
15 ,188
17 ,188 1 9,18 8
21 ,188
Уго л п одъ ема резьб ы
V°
1° 26’
1°1 Г 1°0Г
0°53’ 0 и4 7 ’ 0°4 3’
0" 38’
Пл оща дь , мм'1
0, 692
1,0 14
1,4 07 1,35 8 2,3 76 2,9 52
3, 592
29
Соседние файлы в предмете Детали машин и основы конструирования