Лабораторные работы по деталям машин

МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕКСТИЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТим. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Деталимашин и ПТУ

Лабораторнаяработа №1

Тема:«Сортаменткрепёжныхизделий»

Выполнилстудент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА2002 г.

Цель работы:Изучить сортаменткрепёжныхизделий (болтов,винтов, шпилек,шайб, применяемыхв машиностроении)и их условныеобозначенияпо стандартам.

Оборудованиеи инструмент:Стандартныекрепёжныеизделия (болт,гайка, шайбаи др.), линейка,шаблон резьбовой.

Теоретическиепредпосылки.

Все машины имеханизмысостоят издеталей и сборочныхединиц. Деталь(по ГОСТ 2.101-68) – этоизделие, составныечасти которогоподлежат соединениюмежду собойна предприятии-изготовителесборочнымиоперациями.

Детали и сборочныеединицы связанымежду собойтем или инымспособом. Этисвязи можноразделить наподвижные(шарниры, подшипники,зацепления)и неподвижные(резьбовые,сварные, шпоночныеи др.).

Подвижные связинеобходимыдля передачидвижения иизмененияположениядеталей друготносительнодруга. Неподвижныесвязи (жёсткиеили упругие)применяют сцелью облегчениясборки и разборки,ремонта, транспортировки,эксплуатацииконструкций.Неподвижныесвязи в техникеназываютсоединениями.

Все виды соединенийделятся наразъёмные инеразъёмные.Разъёмныесоединения(резьбовые,штифтовые,клиновые, клеммовые,шпоночные,шлицевые ипрофильные)позволяютсобирать иразбиратьсборочныеединицы безповреждениядеталей. Вбольшинствеслучаев затяжкуразъёмныхрезьбовых иклеммовыхсоединенийосуществляюткрепёжнымиизделиями:болтами, винтами,шпильками,гайками и шайбами.

Соединениедеталей с помощьюрезьбы являетсяодним из старейшихи наиболеераспространённыхвидов разъёмногосоединения.

Резьбу получаютнанесениемна цилиндрическую(реже коническую)поверхностьдетали резьбовыхканавок с сечениемсогласно профилюрезьбы. В зависимостиот формы канавокрезьба бываетметрическая,трубная, трапецеидальная,прямоугольная,упорная, круглаяи др. Наибольшеераспространениев СНГ и другихстранах (кромеСША и Великобритании)получила метрическаярезьба, котораяхарактеризуетсяуглом профиляа=60 (рис. 1).

Рис. 1. Метрическаярезьба.

– наружныйдиаметр наружнойрезьбы (болта);

– наружныйдиаметр внутреннейрезьбы (гайки);

– средний диаметрболта;

– средний диаметргайки;

– внутреннийдиаметр болта;

– внутреннийдиаметр гайки;

– внутреннийдиаметр болтапо дну впадины;

– шаг резьбы;

– высота исходноготреугольникарезьбы, ;

– рабочая высотапрофиля резьбы,;

– радиус впадинырезьбы,

Каждую резьбухарактеризуютследующимипараметрами:наружным диаметромрезьбы болта,наружным диаметромвнутреннейрезьбы гайки,средними и и внутреннимии диаметрамирезьбы, шагомрезьбы ,который зависитот диаметрарезьбы стержня,углом подъемарезьбы ,числом заходоврезьбы n.

Метрическуюрезьбу с крупнымшагом обозначаютбуквой М и числом,выражающимв миллиметрахнаружный диаметрболта, для гайки,например М6,М12 и т.д.. В обозначениерезьбы с мелкимшагом добавляютчисло выражающеев миллиметрахшаг напримерМ6х0,6; М24х2 и т.д.

В промышленностинаиболееупотребляемаярезьба с наружнымдиаметромстержня мм и шагом резьбымм. В текстильноммашиностроениичаще применяютрезьбу с диаметромстержня 3, 4, 5, 6. 8, 10,12, 16, 20 мм и крупнымшагом.

Рис. 2. Рабочийчертёж болтаМ12х40 ГОСТ 7805-72

Рис. 3. Рабочийчертёж гайкиМ12 ГОСТ5945-72

Рис. 4. Рабочийчертёж пружиннойшайбы 13 65Г ГОСТ6402-70

Рис.5. Болтовоесоединение

МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕКСТИЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТим. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Деталимашин и ПТУ

Лабораторнаяработа №2

Тема:«Определениекоэффициентатрения в резьбовомсоединении»

Выполнилстудент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА2002 г.

Цель работы:экспериментальноопределитькоэффициенттрения в резьбовомсоединениии сравнить сданными техническойлитературы.

Оборудованиеи инструменты:стенд ДМ27М снабором деталейрезьбовогосоединения,штангенциркуль,шаблон резьбовой.

Теоретическиепредпосылки.

При затяжкерезьбовогосоединениямомент на ключеидёт на преодолениемомента в резьбеи момента наторце :

Подставивуравнения (2) и(3) в уравнение(1), получим

где F – осеваясила, возникающаяв стержне болтапри затяжкегайки, H; – средний диаметррезьбы, мм.

илипо готовымтаблицам поГОСТ 24705-81;

– угол подъёмарезьбы, град.;;

– угол профилярезьбы, град.;для метрическойрезьбы ;

– средний диаметропорного торцагайки, мм.

где– наружныйдиаметр опорноготорца гайки(поз.7 на рис.);

– диаметр отверстияв стопорнойшайбе (поз.6 нарис.)

Порядок выполненияработы.

1. Заменяют размерыдеталей резьбовогосоединения,мм: наружныйдиаметр болта,шаг резьбы ,наружный диаметропорного торцагайки ,внутреннийдиаметр отверстияшайбы .

2. Определяютдопускаемыенапряженияв болте ,МПа

где – предел текучестиматериалаболта, МПа; длястали 3 и стали10 МПа; – безразмерныйкоэффициентзапаса прочности,для болтов припостояннойнагрузке иконтролируемойзатяжке рекомендуют[1, с.53].

В данной работедля увеличениядолговечностирезьбы принимаютбольший коэффициентзапаса прочности,равный 5.

Определяютдопустимуюдля данногоболта осевуюсилу ,Н

где – расчётныйдиаметр резьбы,мм;

3. Определяютдеформациюдинамометрическойскобы 1, выраженнуюв делениях ,индикатораскобы 2, поддействиемдопустимойосевой силы,подсчитаннойпо формуле (6)

где– коэффициентпропорциональности;Н/дел.

4. Собирают резьбовоесоединениена стенде ДМ27Мв такой последовательности:на болт 3 надеваютсферическуюшайбу 5 и вставляютболт в отверстиединамометрическойскобы 1. На конецболта надеваютстопорнуюшайбу 6 так, чтобывыступы шайбывошли в углублениядинамометрическойскобы, и завинчиваютгайку 7 до упорав стопорнуюшайбу.

5. Проверяютнастройкуиндикатора2 динамометрическойскобы и индикатора9 динамометрическогоключа. Надеваютдинамометрическийключ 8 на гайку7 и плавно завинчиваютгайку. При этомв стержне болтапоявляетсяосевая сила,которая деформируетдинамометрическуюскобу 1. Когдастрелка индикатораскобы отклонитсяна заданноечисло делений,рассчитанноепо уравнению(8), записываютчисло делений,на котороеотклониласьстрелка индикаторадинамометрическогоключа. Послеэтого отвинчиваютгайку и повторяютопыт несколькораз. Показанияиндикаторадинамометрическогоключа заносятв таблицу.

Подсчитанноесреднее значениепоказанийиндикатора9 на ключе. Определяютмомент на ключе,Н∙м

где– коэффициентпропорциональности:Н·м/дел.

6. После экспериментальногоопределениямомента на ключе в уравнении(4) известны всевеличины, кромекоэффициентовтрения в резьбе и наторце. Коэффициенттрения зависит отматериаловтрущихся пар,смазки, шероховатостиповерхностейи т.д. Эти факторыпрактическиодинаковы врезьбе и наторце гайки,поэтому принимаюткоэффициенттрения в резьбе, равнымкоэффициентутрения на торцегайки. С учётомэтого допущения

МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕКСТИЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТим. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Деталимашин и ПТУ

Лабораторнаяработа №3

Тема:«Исследованиепрессовогосоединенияс гарантированнымнатягом»

Выполнилстудент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА2002 г.

Цель работы:Определитьэкспериментальносилу запрессовкидля группысоединенийваликов и втулок,рассчитатьминимальныйи максимальныйнатяги и подобратьстандартнуюпосадку, общуюдля группысоединений.

Оборудованиеи инструменты:Набор валикови втулок, штангенциркульдля измеренийдета­лей, стендДМ37 для запрессовкии выпрессовкисоединений,набор эталоновповерхностейдля определениявысоты микронеровностей.

Порядок выполненияработы.

1. Измеряют диаметрывалика и втулки,длину рабочейповерхностивтулки в соответствиис рис.

Соединениес гарантированнымнатягом

2. Определяютвеличинумикронеровностейпо эталонамповерхностей(валик), (втулка).

3. По указаниюпреподавателязадают глубинузапрессовки(см. рис.) и заполняюттаб­лицу.

   мм	мм	мм	мкм	мкм	мм	мкм	мкм	мкм
   30	50	30	0,8	0,8	5	59,6	0,05	-0,006

4. На столе машинырастяжения-сжатияДМ30М закрепленаболтами специальнаяпод­ставкаДМ37, в которуюустанавливаютвтулку, в отверстиевтулки запрессовываютвал.

Запрессовкувала во втулкупроизводятпуансоном,который закреплённа динамометриче­скомкольце машины.Деформациюкольца динамометраизмеряют индикатором.Она про­порциональнасиле запрессовкиили выпрессовки.Динамометрпредварительнопротариро­ван.Вращениемверхней рукояткипресса машиныпуансон опускаютдо соприкосновенияс валом и затем(постепенно)запрессовываютего во втулку.При достижениизаданной вели­чинызаписываютчисло деленийиндикатора()без остановапресса.

Коэффициентытрения покояи движенияразличаютсясущественно,поэтому перемещенияпуансона должноосуществлятьсяплавно, безрывков на всёмучастке запрессовкии вы­прессовки.

После запрессовкивал и втулкупереворачиваюти выпрессовывают.Полученныерезуль­татызаписываютв таблицу.

Глубиназапрессовки,мм	Числоделений индикатора	Силазапрессовки,Н

5. Рассчитываютсилу запрессовки,Н

Н

где – коэффициентпропорциональности,Н/дел.

6. Рассчитываютдавление ,МПа, на поверхностисопряжениядеталей.

Па

где – коэффициенттрения дляпрессовыхсоединенийбез нагрева;

– номинальныйдиаметр соединения,мм;

– длина запрессовки,мм

7. Рассчитываютдействительныйнатяг ,мкм

мкм

где и – коэффициенты

где – коэффициентПуассона, длястали

– модуль упругости,для стали МПа

8. Определяютрасчётныйнатяг соединения,мкм, до запрессовкис учётом того,что в процессезапрессовкипроисходитчастичнаядеформацияи срезаниемикронеровностейна поверхностисопряжениядеталей

мкм

9. Определяютстандартнуюпосадку порасчётнымнатягам, вычисленнымпо даннымэкспе­римента.Экспериментальныедопуски деталейдолжны бытьменьше илиравны стандартными располагатьсяотносительнонулевой линии(номинальногоразмера) внутристандартныхполей допусков.

Согласно рисункудопуски и посадкидеталей соответствуютстандартам,если

где и – максимальныеи минимальныенатяги стандартныхпосадок соответст­венно

ш30

МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕКСТИЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТим. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Деталимашин и ПТУ

Лабораторнаяработа №4

Тема:«Исследованиеконструкциицилиндрическогозубчатогоредуктора»

Выполнилстудент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА2002 г.

Цель работы:Подготовкак выполнениюкурсовогопроекта. Изучениеконструкцииредуктора иотдельных егоэлементов, вчастностиконструкциизубчатых колес,валов и их опор,уплотне­нийкрышек, корпусаредуктора ит.д. Определениеосновных параметровзубчатых колеси ре­дуктора.Изучениеприспособленийдля контроляуровня маслав корпусе редуктора.Сравнение ианализ полученныхрезультатов.

Оборудованиеи инструменты:Цилиндрическийредуктор, разводнойключ, отвертка,измери­тельнаялинейка, штангенциркуль,угломер.

Теоретическиепредпосылки.

В механизированныхприводах машинисточникомдвижения являютсяэлектродвигателиили двигателивнутреннегосгорания. Частотавращения роторадвигателя

Частота вращенияна входе исполнительногомеханизмазначительноменьше

Создаватьдвигатели стакой небольшойчастотой вращениятрудно и экономическинецеле­сообразно.

Поэтому припередаче движенияот двигателяк исполнительномумеханизмунеобходимоуменьшитьчастоту вращения.Одним из передающихмеханизмовявляется редуктор.

Редуктор (см.рисунок) – этомеханизм, служащийдля уменьшениячастоты вращенияи увеличениякрутящегомомента. Каждыйредукторхарактеризуютпередаваемоймощностью ,передаточнымотношениемi (или передаточнымчислом U)и крутящимимоментами Тна входном ивыходном валахредуктора.

В зависимостиот вида зубчатыхколес различаютцилиндрические,конические,червячные,волновые, планетарныередукторы.

В зависимостиот числа ступенейредукторыбывают одноступенчатые,двухступенчатые,трехступенчатые.

В зависимостиот отношениячастот вращенияна выходе двигателяи входе исполнитель­ногомеханизмапередачи бываютпонижающимии повышающими.

– передачапонижающая(1>1);

– передачаповышающая;её применяютзначительнореже (1

Кинематическаясхема редуктора:

1 – одноступенчатого

2 – двухступенчатого

Передача называетсямультипликатором.

Все детали исборочныеединицы редукторарасполагаютсяв корпусе, которыйобычно со­стоитиз двух частей:нижней, называемойоснованиемкорпуса редуктора,и верхней,называе­мойкрышкой корпусаредуктора.Корпус редуктораимеет сложнуюконфигурацию,и его изго­товляютчаще всеголитьем из серогочугуна (ГОСТ1412-85). На корпусередуктораимеются следующиеэлементы: поясокили фланец длякреплениякрышки корпусаредуктора коснова­нию,лапы редукторадля прикрепленияредуктора коснованию,гнезда дляустановки валовс подшипниками,отверстие дляслива отработавшегомасла, смотроваякрышка длязаливки но­вогомасла и периодическогоконтроля зубчатыхколес, ребражесткости дляувеличенияжест­костикорпуса редуктораи другие элементы.

Сборка редуктораосуществляетсяв следующемпорядке. В корпусредуктораустанавли­ваютвалы с насаженнымина них колесами,шестернямии подшипниками.Редуктор закрываюткрышкой ипровертываютболтами к корпусу.Проверяютвращение валовот руки. Приворачи­ваютболтами крышкиподшипников.Завинчиваютмаслосливнуюпробку. Черезсмотровуюкрышку заливаютмасло. Уровеньмасла долженбыть таким,чтобы меньшееколесо былопо­груженов масло на высотузуба. Закрепляютсмотровуюкрышку. Редукторготов к работе.

Порядок выполненияработы.

Определяютпараметрыредуктора иего отдельныхэлементов,найденныепараметрызано­сят втаблицу.

Расчётныепараметрыредуктора

МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕКСТИЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТим. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Деталимашин и ПТУ

Лабораторнаяработа №5

Тема:«Изучениеконструкциичервячногоредуктора ивсей установки»

Выполнилстудент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА2002 г.

Цель работы:Изучение конструкциичервячногоредуктора;аналитическоеи эксперименталь­ноеопределениеего КПД. Сравнениеи анализ полученныхрезультатов.

Оборудованиеи инструменты:Установка ДМ41, сборочныеединицы червячногоредуктора.Изучение конструкциичервячногоредукторапроводят настенде, а определениеКПД – на ус­тановкеДМ 41. Она состоитиз двухскоростногоэлектродвигателя1, муфты 2, соединяющийвал ротораэлектродвигателяс валом червякачервячногоредуктора 3,тормозногошкива 4, смонтированногона валу червячногоколеса, и охватывающихего тормозныхколодок 5.

Техническиехарактеристикиустановки ДМ41

Теоретическиепредпосылки.

1. Изучение конструкциичервячногоредуктора.

Одноступенчатыйчервячныйредуктор состоит(см.рис. и стендовыеобразцы) изчервяка 6, червячногоколеса 7, валачервяка 8, валачервячногоколеса 9, опирающихсяна подшипники10 и 11, корпусаредуктора 12 икрышек подшипников.

Червяки изготавливаютиз углеродистыхили легированныхсталей. Их виткишлифуют и полируют.

При вращениивитки червякаскользят позубьям червячногоколеса, поэтомучервяк и чер­вячноеколесо должныобладатьантифрикционнымисвойствами.Самые лучшиеантифрикци­онныесвойства у парыстальной червяки оловянно-фосфористаябронза типаБр ОФ 10-1 (OCT 190054-72), ОНФи др. Однакооловянныебронзы дорогии дефицитныи их применяютдля из­готовлениячервячных колессо скоростьюскольжения5...25 м/с.

Безоловянныебронзы, напримералюминиево-железистыетипа БрАЖ 9-4 (ГОСТ493-79) и др., дешевлеоловянныхбронз, менеедефицитны иих применяютдля изготовлениячервячныхколес, где скоростьскольжения2...5 м/с.

При скоростяхскольженияменьше 2 м/сприменяют серый(ГОСТ 1412-85) илимодифици­рованныйчугун.

Для уменьшениярасхода бронзыпри изготовлениичервячногоколеса егоделают состав­ным:зубчатый венецизготовляютиз бронзы, аступицу – изчугуна илистали.

Корпус червячногоредуктораизготовляютиз серого чугунаили дюралюминия.

В одной ступеничервячногоредуктора можнореализоватьбольшие передаточныеотноше­ния(до 80). Это достоинствочервячныхпередач.

При скольжениивитков червякапо зубьям червячногоколеса выделяетсямного теплаи происходитизнос трущихсяпар, что являетсянедостаткомчервячныхпередач. Поэтомув чер­вячныхредукторахнадо отводитьтепло. Для этогокорпуса редукторовделают с ребрами,при­меняютискусственноеохлаждение,например ставятвентилятор.

Внизу у корпусаредуктораимеются лапы,которыми редукторкрепится коснованию.

Валы червякаи червячногоколеса вращаютсяв подшипниках,которые крепятсяв гнездах корпусаредуктора.

В червячнойпередаче возникаютрадиальныеи осевые силы,поэтому устанавливаютпод­шипники,воспринимающиерадиальныеи осевые нагрузки.

Червячныепередачи дорожеи сложнее зубчатых,поэтому ихприменяют там,где невоз­можноили нерациональноприменятьзубчатые передачи.

2. ОпределениеКПД аналитическимпутём.

КПДвсей установкиопределяетсяиз выражения

(1)

где – КПД опорэлектродвигателя,;

– КПД муфты, ;

– КПД опор тормоза,;

– КПД демпфера,;

– КПД червячногоредуктора.

КПД червячногоредуктораопределяетсяпо формуле:

(2)

где – КПД червячнойпередачи;

– КПД на перемешиваниемасла;

– КПД пары опорвалов.

ОпределяютКПД червячнойпередачи поформуле:

(3)

где – угол подъёмавинтовой линиичервяка;

– приведённыйугол трения,определяемыйпо экспериментальномуграфику, взависимо­стиот скоростискольжениявитков червякапо зубьям червячногоколеса

(4)

где – окружнаяскорость червяка,м/с

(5)

где – частоты вращениячервяка;

– диаметр делительнойокружностичервяка, мм (6)

– коэффициентдиаметра червяка;

– модуль зацепления.

Значение определяютиз выражения

(7)

Примечание:значение приведённогоугла тренияна рис. дано сучётом потерьна переме­шиваниемасла и потерьв опорах валов.

Подставив КПДэлементовустановки висходную формулу(1), определяемКПД всей уста­новки.

Порядок выполненияработы.

По формулам(1)...(7) определяютКПД установкианалитическимпутем для двухчастот вращения– и .ОпределяютКПД червячногоредуктораэкспериментальнона установке.Для этогоустанавливаютстрелки индикаторовэлектродвигателяи тормоза 13 (см.рис.) и 14 на нольповоротомвнешнего кольцаиндикаторов.Включают установкуна одну из частот,напри­мер .При подачеэлектрическоготока в обмоткустатора электродвигателя1 ротор получаетмомент вращения,а статор – реактивныймомент, емуравный и направленныйв противоположнуюсторону. Таккак статорнаходится вовзвешенномсостоянии, топод дейст­виемреактивногомомента он взависимостиот снимаемогос вала червячногоколеса крутящегомомента ,отклоняетсяот первоначальногоположения.Угловые перемещениякорпуса ста­тораэлектродвигателяот первоначальногоположенияизмеряют числомделений ,на котороеотклоняетсястрелка индикатора.Экспериментпроводит группастудентов.Одновременноза­писываютчисло деленийс индикатораэлектродвигателя13 и число деленийс индикаторатормоза 14. Показанияобоих индикаторовзаносят в таблицу.С помощью рукоятки15 плавно увеличиваютсилу прижатаяколодок к тормозномушкиву 4, увеличиваямомент торможенияна выходномвалу червячногоредуктора. Сувеличениеммомента торможенияувеличиваетсяуг­ловое перемещениеколодочноготормоза, измеряемоечислом делений,на котороеоткло­нитсястрелка индикаторапружины тормоза.

Завинчиваютрукоятку 15 винта16 до тех пор, покастрелка индикатора13 не отклонитсяпримерно надвадцать делений.Снова одновременноснимают показанияс обоих индикаторов.Нагружениеповторяют 5-6раз и результатызаносят в таблицу.С помощью рукоятки15 сни­мают нагрузкуна тормозномшкиве. Переключаютустановку надругую частотувращения иповторяют опыт.

Обработкарезультатовэксперимента

Переводятпоказанияиндикаторовпружин в крутящиемоменты на валуэлектродвигателя,и на валу тормозав Н·м по тарировочнымграфикам илипо формулам:

гдеи – коэффициентыпропорциональности;

Н·м/дел., Н·м/дел.

Определяютпередаточноечисло редуктора

ОпределяютКПД установкидля каждойступени нагруженияпо формуле

На основанииполученныхданных строятграфик зависимостиКПД установкиот крутя­щегомомента навыходном валу,наносят награфик значенияКПД установки,получен­ныеаналитическимпутём.

МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕКСТИЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТим. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Деталимашин и ПТУ

Лабораторнаяработа №6

Тема:«Изучениеконструкцийвариаторови определениеих основныххарактеристик»

Выполнилстудент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА2002 г.

Цель работы:Изучение конструкцийосновных типоввариаторови определениеих основныхпараметров(диапазонарегулирования,передаточногоотношения).Сравнение ианализ полученныхрезультатов.

Оборудованиеи инструменты:Установки свариаторами,тахометр исчетчик числаоборотов. Каждаяиз установок состоит изэлектродвигателя1, вариатора 2,шкива 3.

Для успешнойили болеепроизводительнойработы некоторыхмашин, напримерпрядильныхи ровничных,необходимо,чтобы частотавращенияисполнительныхорганов машинза цикл работымашины изменяласьплавно.

Для этой целиприменяютвариаторы.Вариатор – этомеханизм, служащийдля плавногоизмененияпередаточногоотношения ивследствиеэтого частотывращения выходноговала.

Существуетнесколько типовконструкцийвариаторов.

Теоретическиепредпосылки.

1. Основныехарактеристикивариаторов.

Рассмотримосновныехарактеристикивариаторов.Передаточноеотношение вариатора также, как и другихмеханизмов(редукторов,ременных, цепныхпередач и т.д.),определяютпо формуле:

где– частота вращениявходного валавариатора,мин^-1

– частота вращениявыходного валавариатора,мин^-1

Диапазонрегулированияопределяютпо формуле:

(1)

где– максимальнаячастота вращениявыходного валавариатора,мин^-1

– минимальнаячастота вращениявыходного валавариатора,мин^-1

– максимальноезначениепередаточногоотношения:

(2)

– минимальноезначениепередаточногоотношения:

(3)

Диапазонрегулированияявляется однойиз основныххарактеристиклюбого вариатора.

Конструкциивариаторов.

Лобовойвариатор.Теоретическидля лобовоговариатора можнополучить ,а .Практическидиапазонрегулированияограничиваетсязначением .Это объясняетсятем, что прималых диаметрахзначительновозрастаютскольжениеи износ, а КПДпонижается.

В отношенииКПД и износостойкостилобовые вариаторыуступают другимконструкциям.Однако простотаи возможностьизменениянаправлениявращения выходноговала (реверсирования)обеспечиваютлобовым вариаторамдостаточноширокое применениев маломощныхпередачахприборов идругих устройствах.

Дляповышениядиапазонарегулированияприменяютдвухдисковыелобовые вариаторыс промежуточнымроликом. В этихвариаторахполучают =8...10.Лобовой вариаторможет иметьсимметричнуюобласть регулирования.Передаточноеотношение можетбыть как больше,так и меньшеединицы.

Вариаторс раздвижнымиконусами.Передающимэлементомслужит клиновойремень (слева),ремень с колодками(справа) илиспециальнаяцепь. Винтовоймеханизм управления,состоящий изрычагов и винтас правой и левойнарезкой, раздвигаетодну и сдвигаетдругую, паруконусов одновременнона ту же величину.При этом передающийэлемент перемещаетсяна другие рабочиедиаметры безизменения своейдлины, благодарячему и достигаетсяизменениечастоты вращенияна выходе. Возможныйпо конструктивнымсоображениямдиапазонрегулированиязависит отширины ремняВ. Стандартныеприводныеклиновые ремнипо ГОСТ 1284-80 позволяютполучать до1,5, а специальныеширокие – до5. Клиноременныевариаторынаиболее просты,достаточнонадежны, требуютневысокойстепени точностиизготовлениядеталей.

Ременно-колодочныйвариатор выполняютс пропитаннымимаслом деревяннымиколодками 2,которые крепятк кожаномуремню 4 болтами5.

Цепной вариаторпо сравнениюс ременнымсложнее визготовлениии дороже вэксплуатации.Передача цепноговариатораработает вмасляной ванне.

Торовыйвариатор. Наведущем и ведомомвалах закрепленычашки 1 и 2, выполненныев форме круговоготора. Междучашками зажатыролики 3. Измененияпередаточногоотношениядостигаютповоротомроликов вокругосей 0. Оси закрепленыв специальнойрамке так, чтоони всегдарасполагаютсясимметричноотносительнооси чашек. Ошибкив расположенииосей вызываютнеравномернуюнагрузку роликов,дополнительноескольжениеи износ, снижаютКПД. Условиемминимума скольженияявляется, крометого, минимальноеотклонениевершин начальныхконусов роликовот оси чашек.

Автоматическоеприжатие чашекосуществляютшариковыминажимнымиустройствами4.

У торовых вариаторовскольжениеудается свестик минимуму присоответствующихсоотношенияхгеометрическихпараметров.В этом заключаетсяосновное преимуществоторового вариатора.Недостаткамиего являютсявысокие требованияк точностиизготовленияи монтажа.

Испытанияпоказали достаточновысокие качестваторовых вариаторов(малое скольжение,КПД до 0,95); онинормализованыдля мощностейот 1,5 до 20 кВт придиапазонерегулирования3...6,25. Материалтел качения– закаленнаясталь по закаленнойстали при смазкеили сталь потекстолитубез смазки.

Из текстолитавыполняют ободароликов. Применениетекстолитовыхроликов какнаиболее податливыхпозволяетснизить высокиетребованияк точностиизготовлениявариаторов.

Дисковыевариаторы.В этих вариаторахкрутящий моментпередаетсяблагодарятрению междунабором ведущихи ведомых дисков.Изменениепередаточногоотношениядостигаютперемещениемведущего вала1 относительноведомого вала2 в направлениях,перпендикулярныхоси вращения.При этом изменяетсямежосевоерасстояниеа, и рабочийдиаметр.

Основной идеейконструкциидисковоговариатораявляется увеличениечисла точекмежду фрикционнымиэлементами.Это позволяетзначительноснизить контактныедавления, авместе с нимиизнос дисков.Значительноснижаетсяпотребная силаприжатия. Прижатиеосуществляютс помощью пружиныили шариковогонажимногоустройства.

Дискиизготавливаютиз стали и закаливаютдо высокойтвердости (HRC50...60). Вариаторработает вмасле. Обильнаясмазка значительноуменьшает износи делает работувариаторовустойчивой,не зависимойот случайныхфакторов, влияющихна трение. Снижениекоэффициентатрения присмазке в этихвариаторахлегко компенсируютувеличениемчисла контактов.Для уменьшенияскольжения(потерь) дискампридают коническуюформу. При этомполучают точечныйпервоначальныйконтакт, переходящийв небольшоепятно под действиемнагрузки. Тонкиестальные дискипозволяютполучить компактнуюконструкциюпри значительноймощности.

Эти вариаторыимеют мощностьдо 400 кВт с диапазономрегулированиядо 4,5 при КПД0,8...0,9.

МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕКСТИЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТим. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Деталимашин и ПТУ

Лабораторнаяработа №7

Тема:«Определениекоэффициентатяги КПД ременнойпередачи»

Выполнилстудент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА2002 г.

Цель работы:Построениекривых скольженияи КПД. Определениеоптимальныхзначений коэффициентатяги и КПД. Сравнениеи анализ полученныхрезультатов.

Наряду с зубчатымии Фрикционнымипередачамив машинах дляпередачи движенияприменяютременные передачи.Они установлены,например, вприводе ткацкихстанков типаАТПР, в ножныхшвейных машинах,в приводе катушекмагнитофонаи т.д.

Оборудованиеи инструменты:Лабораторнаяустановка ДМ35У, два тахометра,штангенциркуль,измерительнаялинейка.

Установкасостоит избалансирногоэлектродвигателя1, на валу ротора2 которого закрепленведущий шкив3. Корпус электродвигателяможет поворачиватьсяв подшипниках4 и 5, установленныхна качающейсяраме 6. Плоскийремень 7 передаетдвижение отведущего шкивана ведомый 8.Ведомый шкивзакреплен навалу 9 шкиватормоза 10 нагружения,колодки 11 и 12которого могутповорачиваться,воздействуяна пружинутормоза 13 ииндикаторпружины тормоза14. Для упрощениярасчетовэкспериментальныхданных ведущий,и ведомый шкивы изготовленыодного диаметра.

Техническаяхарактеристикаустановки ДМ35У

Теоретическиепредпосылки.

Перед включениемв работу ременнойпередачи необходимонатянуть ведущуюи ведомую ветвиремня силойпредварительногонатяжения .Для этого применяютразличныенатяжные устройства.Одно из такихустройств,грузовое натяжноеустройство,изображенона рисунке. Оносостоит изтроса 16, однимконцом прикрепленногок опоре подшипника5, а другим к рычагу17. К концу рычага17 подвешеныгрузы 18.

При включенииустановки,ремни которойпредварительнонатянуты, ременнаяпередача начинаетпередаватьокружную силу,с ведущегошкива на ведомый.Силу определяютпо формуле:

(1)

где – крутящиймомент на ведущемшкиве, Н·м;

– диаметр ведущегошкива, м.

При передачеокружной силынатяжение введущей и ведомойветвях ремняперераспределяется.В ведущей ветвисила натяженияремня увеличиваетсяот ,до ,и становитсяравной:

(2)

В ведомой ветвисила натяженияремня уменьшаетсяот ,до ,и становитсяравной:

(3)

Вычтем из уравнения(2) уравнение(3), получим:

(4)

Рассмотримповедениеотрезка ремнядлиной отмеченногопри неработающейпередаче. Припередаче ремнемокружной силыэтот отрезок,находясь введущей ветвис силой натяженияремня ,удлиняетсядо величины,а попав в ведомуюветвь с силойнатяжения ,ремня, укорачиваетсядо .Из условиянеразрывностиремня следует,что при сбеганиис ведущегошкива отмеченныйотрезок долженукоротитьсяи проскользнутьпо ободу шкиванавстречудвижению. Аналогичнона ведомомшкиве тот жеотрезок долженудлинитьсяи проскользнутьпо ободу шкивав направлениидвижения. Опытпоказывает,что скольжениеремня происходитне по всей дугеобхвата ,а только по еёчасти, называемойдугой упругогоскольжения.На рисунке этидуги обозначеныи .Они располагаютсясо сторонысбегающейветви. На дугахпокоя ()и ()натяжение ремняостается неизменным,соответственноравным натяжениюлибо в ведущейветви ,либо в ведомой.С увеличениемпередаваемойокружной силыувеличиваютсяразность натяжения,упругое скольжениеи дуги скольжения.При некоторойнагрузке(критической)скольжениераспространяетсяна всю дугуобхвата, в первуюочередь меньшегошкива; начинаетсябуксованиеремня по шкиву.

При упругомскольжениии буксованииремня окружнаяскорость ведомогошкива немного меньшеокружной скоростиведущего шкива.Относительноескольжение,%, в ременнойпередаче

(5)

КПД,%, и безразмерныйкоэффициенттяги определяютпо формулам:

(6)

(7)

где и – крутящиемоменты наведущем и ведомомшкивах соответственно,Н·м;

и – частоты вращенияведущего иведомого шкивов,соответственно,мин^-1.

Коэффициенттяги позволяетсудить о том,какая частьсилы предварительногонатяжения ремняиспользуетсядля передачиокружной силы,т.е. характеризуетстепень загруженностипередачи.

Целесообразностьвыраженияокружной силычерез безразмерныйкоэффициенту объясняетсятем, что скольжениеи КПД связанысо степеньюзагруженностипередачи, а нес абсолютнойвеличинойокружной силы.

В настоящеевремя работоспособностьременной передачипринято характеризоватькривыми скольженияи КПД, которыеявляются результатомиспытанияременной передачи.

На рисунке нижепоказаны типичныекривые скольженияи КПД ременнойпередачи. Награфике по осиординат отсчитываютотносительноескольжение и КПД в процентах,а по оси абсцисс– нагрузкупередачи, выраженнуючерез коэффициенттяги .На начальномучасткекривой скольженияот 0 до наблюдаетсятолько упругоескольжение.Так как упругиедеформацииремня приблизительноподчиняютсязакону Гука,этот участокблизок к прямолинейному.Дальнейшееувеличениеокружной силы,приводит кчастичному,а затем и к полномубуксованию.

Таким образом,скольжениеремня по шкивув ременнойпередаче бываетдвух видов:упругое скольжениеи буксование.Упругое скольжениенаблюдаетсяпри любой окружнойсиле и нагрузкепередач, а буксованиепри перегрузке.

Упругое скольжениеремня по шкивуобусловленоразностью силнатяженияведущей и ведомой ветвей, создаваемойокружной силой.

В зоне от до наблюдаетсякак упругоескольжение,так и буксование.Они разделяютсяпродолжениемпрямой скольжения– штриховойлинией.

Окружную силудля ременнойпередачи рекомендуютвыбирать вблизикритическогозначения и слева от нее.Этому значениюсоответствуеттакже и максимальноезначение КПД.

Порядок выполненияработы.

Определяютсилу предварительногонатяжения ремняв Н для даннойустановки поуравнению:

где – масса одногогруза, кг;

– ускорениесвободногопадения, м/с²;

– число грузовнатяженияустройствами(от 1 до 8);

и – длина плечрычага натяжногоустройства;измеряют наустановке.

Устанавливаютстрелки индикаторовпружин электродвигателяи тормоза 14 и19 на ноль поворотомвнешнего кольцаиндикаторов.Включаютэлектродвигатель,проверяютработу тахометров.

Закручиваярукоятку винтовогомеханизматормоза проводяступенчатоенагружениепередачи. Передачунагружают добуксованияремня, чтосоответствуетпримерно 170 делениямвторого индикатора.

Экспериментпроводит группастудентов.Одновременнона каждой ступенинагруженияснимают числоделений с индикаторапружины электродвигателя19, число деленийс индикаторапружины тормоза14, частоты вращенияведущего и ведомого шкивов с тахометров.Показания обоихиндикаторови обоих тахометровзаносят в таблицу.Закручиваярукоятку 15 винта,плавно увеличиваютсилу прижатияколодок 11 и 12 ктормозномушкиву, увеличиваятем самым окружнуюсилу и момент торможенияна тормозноми ведомом шкивах.С увеличениеммомента торможенияувеличиваетсяугловое перемещениеколодочноготормоза. Этоперемещение,как и на валуэлектродвигателя,измеряют числомделений на котороеотклонитсястрелка индикаторапружины тормоза.

Обрабатываютрезультатыэксперимента.Переводятпоказанияиндикаторовпружин в крутящиемоменты на валуэлектродвигателяи на валу тормоза,Н·м, по татировочномуграфику илипо формулам:

гдеи – коэффициентыпропорциональности;(=0,091Н·м/дел., =0,076Н·м/дел.)

Окружную силу,относительноескольжение,безразмерныйкоэффициенттяги и КПД – рассчитываютдля каждойналадки поформулам (1), (5),(7).

Перечерчиваютиз лабораторнойработы теоретическиеграфики скольженияи КПД и по даннымтаблицы на этомже графикестроят экспериментальныеграфики скольженияи КПД и определяткритическоезначениебезразмерногокоэффициентатяги .

МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕКСТИЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТим. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Деталимашин и ПТУ

Лабораторнаяработа №8

Тема:«Изучениеконструкцийподшипниковкачения»

Выполнилстудент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА2002 г.

Цель работы:Изучить классификацию,систему условныхобозначенийи конструкцииподшипниковкачения; ознакомитьсяс конструкциямитиповых узловс подшипникамикачения.

Оборудованиеи инструменты:Комплект подшипниковкачения различныхтипов, зубчатыеи червячныередукторы сподшипниковымиузлами, штангенциркуль.

Теоретическиепредпосылки.

1. Классификацияподшипниковкачения.

Подшипникикачения - этостандартные,выпускаемыепромышленностьюузлы, служащиеопорами валови вращающихсяосей. Подшипникикачения классифицируютпо следующимосновным признакам:

• направлению(радиальномуили осевому)воспринимаемойнагрузкиотносительнооси вала (радиальные,радиально-упорные,упорно-радиальныеи упорные);

• форме тел качения(шариковые ироликовые);

• числу рядовтел качения(однорядные,двухрядные,четырехрядныеи многорядные);

• способностисамоустановки(самоустанавливающиесяи несамоустанавливающиеся).

а) Шарикоподшипникрадиальныйоднорядныйпо ГОСТ 8338-75

Тип 0000

б) Шарикоподшипникрадиальныйсферическийдвухрядныйпо ГОСТ 5720-75

Тип 1000

в) Роликоподшипникрадиальныйс короткимицилиндрическимроликом по ГОСТ8328-75

Тип 2000 и Тип 42000

г) Шарикоподшипникупорный по ГОСТ6874-75

Тип 8000

д) Шарикоподшипникрадиально-упорныйоднорядныйпо ГОСТ 831-75

Тип 36000 (=12˚), 46000 (=26˚), 66000(=36˚)

е) Роликоподшипникконическийоднорядныйпо ГОСТ 333-79

Тип 7000

2. Краткая характеристикаосновных типовподшипников.

Конструктивнолюбой из подшипниковкачения, какузел, состоитиз следующихдеталей: телкачения 1 (шариковили роликов),внутреннего2 (надеваемогона вал) и внешнего3 (вставляемогов корпус, например,редуктора),колец и сепаратора4, разделяющегои направляющеготела каченияпри их движении.

Соотношениегабаритныхразмеров подшипниковопределяетих серию: сверхлегкую,особо легкую,легкую, легкуюширокую, среднюю,среднюю широкуюи тяжелую.Выпускаютсяпреимущественноподшипникилегкой и среднейсерий.

Точность подшипниковкачения определяетсяточностью ихосновных размерови точностьювращения. ВСССР производятподшипникикачения следующихклассов точности(ГОСТ 520-71) в порядкееё повышения:0, 6, 5, 4, 2. Для большинствавалов и осейобщего назначенияприменяютподшипникикласса точности0 (нормального).

Основнымиматериаламидля колец и телкачения подшипниковявляютсяшарикоподшипниковыевысокоуглеродистыехромистые сталиШХ15 и ШХ15СГ, широкоприменяютсятакже цементуемыелегированныестали 18XГ'T и 20Х2Н4А.Твердость колеци роликов обычно60...65 НRС, шариков62...65 HRC. Сепараторымассовых подшипниковизготавливаютиз мягкойуглеродистойстали методомштамповки.

1. Шарикоподшипникирадиальныеоднорядные(тип 0000).

Предназначеныдля восприятиярадиальныхнагрузок (рис.a), могут восприниматьи значительныеосевые нагрузкив двух направлениях,особенно приувеличенныхвнутреннихзазорах. Обладаютбольшой быстроходностьюпри соответствующихконструкцияхи материалесепаратора.Являются самымидешевыми ираспространенными.

1. Шариковыерадиальныедвухрядныесферическиеподшипники(тип 1000).

Предназначенывосприниматьрадиальныеи небольшиеосевые нагрузки(рис. б). Благодаряспособностисамо устанавливатьсяони допускаютнесоосностьпосадочныхмест (перекосыдо 2...3˚).

1. Роликоподшипникис короткимицилиндрическимироликами (тип2000 и 42000).

Предназначеныдля восприятиятолько значительныхрадиальныхнагрузок (тип2000). Некоторыеиз них (например,тип 42000 с дополнительнымбуртом на внутреннемкольце) могутвосприниматькратковременныенебольшиеосевые нагрузки,фиксируя валв осевом направлении(рис. в). По быстроходностиэти подшипникипочти не уступаютрадиальнымодноряднымшариковым, нотребуют точнойсоосностипосадочныхмест.

1. Шарикоподшипникирадиально-упорные(тип 36000, 46000, 66000)

Способны восприниматькомбинированныерадиально-осевыенагрузки (рис.д). Их осеваягрузоподъемностьрастет с увеличениемугла контакта.Осевую нагрузкумогут восприниматьтолько в одномнаправлении,поэтов(у дляфиксации валав обе стороныих обычноустанавливаютпо два подшипникана вал или подва в опору.Требуют регулировкиосевых зазоров.

1. Коническиероликоподшипники(тип 7000).

Могут восприниматьрадиальныеи односторонниеосевые нагрузки.Для восприятиядвухстороннихосевых нагрузокприменяютсяв паре. Способностьвосприниматьосевые нагрузкирастет с ростомугла конусностинаружногокольца (рис.e), при этом радиальнаягрузоподъёмностьуменьшатся.Допускаемыечастоты вращенияпо сравнениюс подшипниками,имеющимицилиндрическиеролики, существеннониже. Коническиероликоподшипникиразъемные, чтопозволяетпроизводитьраздельныймонтаж наружныхи внутренних(с комплектомроликов) колец.Требуют регулировкиосевых зазоров.Чувствительнык перекосам.

1. Упорные подшипники(тип 8000).

Могут восприниматьлишь осевыенагрузки: одинарные– только в одномнаправлении(рис. г), сдвоенные– в двух направлениях.Чувствительнык перекосам.Предельныечастоты вращенияограничены,поэтому приповышенныхскоростях иособенно нагоризонтальныхвалах их применятьне следует.

1. Система условныхобозначенийподшипников.

Для определенияхарактеристикстандартногоподшипникакачений егоподвергаютмаркировке,нанося на торец(обычно внешнегокольца) основноеусловное обозначение,структуракоторого представленана рис.

Всеприведенныена рис. характеристикиобозначаютсяцифрами, которыепроставляютсяна позиции с1 по 7.

Класс точностиподшипникауказываетсяцифрой (см. п.2), отделеннойчерез тире отосновногоцифровогообозначения(поз. 1...7) слева.Перед классомточностипроставляетсяряд радиальногозазора. Принормальномряде радиальногозазора и нормальномклассе точности(0) их обозначенияопускаются.

Внутреннийдиаметр подшипникаd в диапазонеот 20 до 495 мм в условномобозначенииуказываетсядвумя цифрамисправа (поз. 1и 2), являющимисячастным отделения диаметраотверстии напять. Например,при d=45 ммимеем 09, при d=90мм имеем 18.

В третьей иседьмой позицияхуказывают сериюподшипника,а в четвертойего тип.

Большое разнообразиеконструктивныхособенностейподшипников[1], условноеобозначениекоторых приводятв поз. 5 и 6, не позволяетдать в работеих перечень.

Справа от основногообозначениямогут стоятьбуквенные знаки[1], характеризующиеспециальныетребования,материалы идр. для подшипников,работающихпри повышенныхтемпературах,в агрессивныхсредах и др.особых условиях