4.3. Контрольные вопросы
Какие факторы оказывают влияние на силу трения скольжения?
Как направлена сила трения скольжения?
Какие виды трения существуют в технике?
Что такое тарировка индикатора?
Для чего применяется витая цилиндрическая пружина при выполнении опытов на установке ТММ-32А?
Каким образом определяется величина силы трения в проведенных опытах?
Какой коэффициент трения больше по величине и почему?
Лабораторная работа 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
ВИНТОВЫХ ПАР
Ц е л ь р а б о т ы: определить и провести сравнительный анализ КПД винтов с различными профилями резьбы, числом заходов, материалами трущихся поверхностей винта и гайки и при различных осевых нагрузках.
О б о р у д о в а н и е и п р и б о р ы: установка ТММ-33м, комплект винтов: М 42 × 4,5 – метрическая резьба, 42 × 4,5 – прямоугольная однозаходная, 42 × (3 × 8) – прямоугольная трехзаходная. Материал винтов – сталь 45 ГОСТ 1050-74, материал гаек (вкладышей) – сталь 20 ГОСТ 1050-74 и бронза ОЦС 5-5-5 ГОСТ 613-79. Для нагружения винтовой пары имеются грузы 2, 3 и 5 кг, которые в разных сочетаниях могут обеспечить нагружение 3, 5, 8, 10 кг (29,43; 49,05; 78,48 и 98,1 Н). Для тарировки индикатора имеются грузы разного достоинства в пределах от 100 до 250 г, которые во время работы на установке следует перевести в ньютоны.
5.1. Краткие сведения из теории
Передача «винт – гайка» служит для преобразования вращательного движения в поступательное и передачи сил. Достоинствами винтовых пар являются возможность передачи значительных усилий, точность и равномерность перемещения, плавность и бесшумность действия, возможность реализации большого передаточного числа, простота преобразования вращательного движения в поступательное, простота обеспечения самоторможения, возможность осуществления быстрых перемещений за счет применения многозаходных винтов.
Применяются винтовые пары в грузовых домкратах, в слесарных тисках и в других механизмах.
Коэффициент полезного действия есть отношение работы сил полезных сопротивлений Ап.с к работе движущих сил Адв в период установившегося движения:
η = Ап.с / Адв . (5.1)
В винтовой паре навинчивание гайки соответствует подъему груза весом G по наклонной плоскости: на развертке витка (рис. 5.1,а) показано соотношение сил, действующих в резьбе (рис. 5.1,б).
|
На рис. 5.1 обозначено:
F Fдв – движущая сила, Н; N – нормальная реакция;
Н
– ход винта (рис. 5.2,а,б),
s – шаг винта (см. рис. 5.2,а,б), мм; n – число заходов резьбы;
λ – угол
подъема винтовой линии, град,
d2 – средний диаметр винта, мм; φ – угол трения, φ = arctg f; f – коэффициент трения.
|
Рис. 5.1 |
– сила трения при движении гайки по
наклонной плоскости, Н;
,
мм;
;
а б
Рис. 5.2
При навинчивании гайки работа сил полезных сопротивлений за один оборот
Ап.с
,
(5.2)
а работа движущих сил за этот же период
Адв = Fдв dшк = 2М, (5.3)
где dшк – диаметр шкива 10 (рис. 5.3), dшк = 60 мм.
Подставив значения Ап.с и Адв в формулу (5.1), получаем формулу коэффициента полезного действия в виде:
,
(5.4)
где М – значение среднего движущего момента, приложенного к винту и определяемого путем замера реактивного момента электродвигателя.