Реферат Курсовая Конспект
ДЕТАЛИ МАШИН: Лабораторные работы - Лабораторная Работа, раздел Философия, Министерство Образования Республики...
|
Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ |
Кафедра «Детали машин,
подъемно-транспортные машины и механизмы»
ДЕТАЛИ МАШИН
Лабораторные работы
Введение
Данное издание является пособием по дисциплинам «Детали машин и подъемно-транспортные машины» и «Детали машин и основы конструирования» для студентов машиностроительных специальностей и может быть использовано при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Прикладная механика».
В настоящее время усилена физико-математическая подготовка студентов, техническое образование приобретает университетскую направленность, в учебные планы введены дисциплины по изучению методов научных исследований и т.д. В связи с этим роль лабораторных работ в учебном процессе существенно возрастает.
Лабораторные занятия следует рассматривать как наиболее действенное практическое средство обучения, в процессе которого студенты должны приобретать навыки для выполнения научных исследований. Поэтому основными задачами лабораторных работ являются экспериментальное подтверждение теоретических выводов, полученных при изучении лекционного материала; развитие навыков, привычек и способностей к самостоятельному выполнению необходимых действий с приборами и установками; приобретение навыка практической оценки результатов опытов; глубокое изучение физической сущности функционирования различных деталей и узлов машин и методик выполнения работ, имеющих различный характер; использование методик обработки опытных данных; обобщение полученных результатов и оценка возможных ошибок.
В издании освещаются методика и порядок выполнения работ, даются описания, чертежи (схемы) установок, приводятся образцы отчетов по каждой работе, кратко рассматриваются теоретические вопросы, практическая проверка которых составляет предмет лабораторных исследований. При этом авторы стремились трактовку и терминологию этих вопросов увязать с действующими стандартами и учебниками по деталям машин. Объем и методика лабораторных работ рассчитаны так, чтобы каждая из них выполнялась в течение двух академических часов. При этом предусматривается предварительная подготовка студентов к выполнению задания.
На ряд вопросов, поставленных в конце каждой работы, в отчетах студенты должны поместить обстоятельные ответы, иллюстрированные необходимыми чертежами, схемами, расчетами.
Методики проведения лабораторных работ разработаны сотрудниками кафедры «Детали машин, подъемно-транспортные машины и механизмы» Белорусского национального технического университета.
Кафедра «Детали машин, подъемно-транспортные машины и механизмы» выражает благодарность студентам автотракторного факультета Петрову Д.А., Хорликову М.Г., Снытко А.В., Павловскому В.С. за помощь в оформлении рукописи данного издания.
Основные правила по охране труда при выполнении лабораторных работ
1. К работе допускаются студенты, изучившие инструкцию по охране труда при выполнении работ в лаборатории, прошедшие инструктаж и расписавшиеся в журнале инструктажа по охране труда.
2. Перед началом работы необходимо ознакомиться с основными правилами по охране труда, изложенными в описании каждой лабораторной работы.
3. Выполнение лабораторных работ осуществляется под руководством и наблюдением преподавателя.
Лабораторная работа № 1
ИСПЫТАНИЕ БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО НА СДВИГ
Цель работы
1. Теоретическое и экспериментальное определение зависимости сдвигающей силы Fr от момента завинчивания Тзав.
2. Построение графиков зависимости Fr = f(Тзав) по теоретическим и экспериментальным данным.
Основные правила по технике безопасности
1. Затягивать гайку болта исследуемого соединения следует плавно, без рывков.
2. при затяжке болта удерживать приспособление с испытуемым соединением от скольжения по столу.
3. Риска на ползуне не должна выходить за пределы нижней риски на пластине.
Общие сведения
В настоящей работе изучается болтовое соединение, нагруженное силой, сдвигающей детали в стыке. Болт установлен в отверстие с зазором Δ (рис. 1.1) и подвергается предварительной затяжке, в результате которой между деталями возникают силы трения, препятствующие сдвигу деталей (раскрытию стыка).
D |
Рис. 1.1. Схема нагружения соединения
Момент завинчивания гайки, который нужно приложить к ключу (см. рис. 1.1):
где Тр – момент сил трения в резьбе;
Tт – момент сил трения на опорном торце гайки.
В развернутом виде
(1.1)
где fт – коэффициент трения на торце гайки. Для условий опыта (сравнительно гладкие поверхности торца гайки и детали при наличии следов смазки) можно принять fт = 0,2;
β – угол подъема винтовой линии на среднем диаметре, определяемый по уравнению
, .
Здесь р и d2 соответственно шаг и средний диаметр резьбы, для опыта принимаемые из табл. 1.1.
Таблица 1.1
Геометрические параметры резьбы (ГОСТ 24705-81)
Диаметр резьбы d, мм | Шаг p, мм | Средний диаметр d2, мм | Внутренний диаметр d1, мм | Внутренний диаметр болта по дну впадины d3, мм |
1,75 | 10,863 | 10,106 | 9,853 | |
1,5 | 11,026 | 10,376 | 10,160 | |
1,0 | 11,350 | 10,917 | 10,773 | |
2,0 | 12,701 | 11,835 | 11,546 | |
1,5 | 13,026 | 12,376 | 12,160 | |
1,0 | 13,350 | 12,917 | 12,773 | |
2,0 | 14,701 | 13,835 | 13,546 | |
1,5 | 15,026 | 14,376 | 14,160 | |
1,0 | 15,350 | 14,917 | 14,773 |
Окончание табл. 1.1
2,5 | 16,376 | 15,294 | 14,933 | |
1,0 | 17,350 | 16,917 | 16,773 | |
2,5 | 18,376 | 17,294 | 16,933 | |
1,0 | 19,350 | 18,917 | 18,773 |
Средний диаметр опорной кольцевой площадки
.
Здесь D1 – наружный диаметр опорного торца гайки, равный размерузева ключа;
d0 – диаметр отверстия под болт (см. рис. 1.1). D1и d0следует получить непосредственным измерением.
Приведенный коэффициент трения в резьбе
где fр – действительный коэффициент трения в резьбе. Для условий опыта принять fр = 0,15. Угол профиля метрической резьбы α = 60° . Приведенный угол трения φ1= arctgf1.
Наименьшая сила затяжки определяется по уравнению
(1.2)
где Fr– сдвигающая сила (см. рис. 1.1);
f0 – коэффициент трения между соединяемыми деталями; его можно принять 0,15…0,2 при шероховатости поверхностей Ra = 2,5 со следами смазки;
i– число стыков (поверхностей трения).
Сопоставляя уравнения (1.1) и (1.2), получим
, (1.3)
или иначе
где − постоянная величина для заданных условий опыта. Таким образом, Fr = f(Tзав) является линейной зависимостью.
На величину момента завинчивания Tзав существенное влияние оказывают коэффициенты трения в резьбе и на торце гайки. Эти коэффициенты зависят от материала трущихся поверхностей и их шероховатости, наличия смазки и загрязнений и т.д. Поэтому теоретическое значение Tзав не всегда отвечает его действительной величине, определяемой экспериментальным путем.
В практике знание величины Tзав часто необходимо, например, для проектирования и настройки динамометрических ключей.
Для предотвращения остаточных деформаций, которые могут возникнуть в стержне болта, необходимо ограничить силу затяжки. Эта сила определяется исходя из условия прочности стержня болта на одновременное растяжение и скручивание по уравнению
. (1.4)
Для болта, изготовленного из стали Ст 3, принимаем σт = 220 МПа,коэффициент безопасности n = 2 и 1,3 – коэффициент, учитывающий скручивание тела болта.
Тогда допускаемое напряжение
МПа.
Для болта М16 d3 = 14,160 мм (см. табл. 1.1):
Н.
Этому значению [Fзат] отвечает максимально допустимый момент завинчивания, определяемый по уравнению (1.1).
Экспериментальное значение силы Fr может быть определено по уравнению
, (1.4)
где − тарировочный коэффициент, получаемый при деформировании пружины на силоизмерительной машине;
n − число делений индикатора динамометра.
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Детали машин, ПТМ и М»
Лабораторная работа № 1
Контрольные вопросы
1. Почему для крепежных изделий (болтов, винтов) применяются резьбы с треугольным профилем?
2. Как производится расчет болтов, нагруженных силой затяжки и крутящим моментом затяжки?
3. Как выражается условие нераскрытия стыка соединения, нагруженного поперечными силами (болты поставлены с зазором)?
4. Какова зависимость между осевой силой на винте и силой, момент которой скручивает винт?
5. Каково условие самоторможения винтовых пар?
Лабораторная работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ В РЕЗЬБЕ И НА ТОРЦЕ ГАЙКИ
Цель работы
1. Определение коэффициента трения в резьбе fp .
2. Построение графика зависимости fp от среднего давления на витках резьбы Pр .
3. Определение коэффициента трения на торце гайки fт .
4. Построение графика зависимости fт от удельного давления на торце гайки Pт .
5. Установление зависимости .
Основные правила по технике безопасности
1. Торсионный динамометрический ключ вращать плавно, без перекосов, остановок и рывков.
2. Наибольшая сила для динамометрической пружины не должна превышать 4∙104 Н; наибольший момент на торсионном динамометрическом ключе не должен превышать 78,4∙108 Н∙мм; наибольшее суммарное усилие на двух рукоятках торсионного динамометрического ключа не должно превышать 320 Н.
Общие сведения
Момент завинчивания гайки Tзав преодолевает момент сил трения в резьбе Тр и на торце гайки Тт :
.
В развернутом виде уравнение имеет вид
где Fзат – сила затяжки, Н (см. рис. 1.1 лабораторной работы № 1);
Dср – средний диаметр опорной кольцевой площадки, мм;
fт – коэффициент трения на торце гайки;
d2 – средний диаметр резьбы;
β – угол подъема винтовой линии градус;
φ1 – приведенный угол трения в резьбе, градус.
В приспособлении для нагружения болтов под гайкой установлен упорный шарикоподшипник, момент трения в котором незначительный, поэтому Tзав ≈ Тр. В таком случае возникающее в результате затяжки болта осевое усилие Fзав и момент Тр связаны уравнением
. (2.1)
Здесь где p − шаг резьбы, мм.
Из уравнения (2.1) определяем приведенный угол трения в резьбе:
. (2.2)
Приведенный коэффициент трения в резьбе
. (2.3)
Приведенный коэффициент трения и действительный коэффициент трения в резьбе связаны зависимостью
.
Угол профиля метрической резьбы . Поэтому коэффициент трения в резьбе
. (2.4)
При испытании со специальной втулкой упорный шарикоподшипник в приспособлении не работает. Момент трения на торце гайки определяется как разность момента завинчивания и момента сил трения в резьбе:
. (2.5)
Известно, что
отсюда коэффициент трения на торце гайки
. (2.6)
Средний диаметр опорной кольцевой площадки
где D1 – наружный диаметр опорного торца гайки, равный размеру зева ключа, мм;
d0 – внутренний диаметр опорной поверхности, равный отверстию под болт или диаметру отверстия в шайбе, мм.
Допускаемая сила затяжки болта определяется по уравнению
(2.7)
где d3 – внутренний диаметр болта по дну впадины, мм;
[σр] – допускаемое напряжение на растяжение, МПа;
1,3 – коэффициент, учитывающий скручивание тела болта.
Для болта, изготовленного из стали Ст 3, принимаем σт = 220 МПа и коэффициент безопасности n = 2, тогда
МПа.
Среднее давление на витках резьбы
(2.8)
где z – число витков резьбы по высоте гайки;
H – высота гайки.
Давление на торце гайки
. (2.9)
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Детали машин, ПТМ и М»
Лабораторная работа № 2
Контрольные вопросы
1. Какова зависимость между осевой силой на болте и моментом завинчивания?
2. Почему для крепежных деталей применяются резьбы с треугольным профилем?
3. Как смазка влияет на коэффициент трения в резьбе и на торце гайки?
4. Каково среднее значение коэффициента трения в резьбе?
5. Каково среднее значение коэффициента трения на торце гайки?
Лабораторная работа № 3
УПРУГОЕ СКОЛЬЖЕНИЕ ВО ФРИКЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧЕ
Цель работы
1. Исследование кинематики лобовой фрикционной передачи.
2. Построение графика зависимости .
Основные правила по технике безопасности
1. Включение установки производить с разрешения преподавателя.
2. Прибор должен подключаться к выпрямителю, а выпрямитель – к сети.
3. После окончания работы установку отключить.
Общие сведения
В любой фрикционной передаче неизбежно упругое скольжение роликов. В результате скольжения происходит отставание ведомого ролика от ведущего. Это отставание зависит от упругих свойств материалов роликов и величины передаваемой нагрузки, причем с увеличением нагрузки и уменьшением модулей упругости материалов роликов отставание, а следовательно, упругое скольжение растут, и при некотором значении нагрузки имеет место полное скольжение, называемое буксованием. В результате упругого скольжения изменяется передаточное отношение передачи, происходит нагревание и износ роликов, понижается КПД передачи.
Величина упругого скольжения при заданной передаваемой нагрузке оценивается коэффициентом упругого скольжения, определяемым по уравнению
, (3.1)
где V1 и V2 − линейные скорости диска 1 и ролика 2 (рис. 3.1);
R1 – расстояние точек касания ролика до оси диска;
R2 = 27,5 мм – радиус ролика;
n1 и n2 – частоты вращения соответственно диска и ролика.
R2 = 27,5 мм |
R1min = 5 мм |
R1max = 75 мм |
Рис. 3.1. Схема лобового фрикционного вариатора
Передаточное отношение передачи с учетом упругого скольжения
.
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Детали машин, ПТМ и М»
Лабораторная работа № 3
Контрольные вопросы
1. Чем вызывается упругое скольжение во фрикционной передаче? В чем его отличие от геометрического скольжения?
2. Каковы отрицательные последствия упругого скольжения?
3. Каковы способы понижения упругого скольжения?
Лабораторная работа № 4
ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ
Цель работы
1. Построение графика зависимости .
2. Определение КПД передачи и построение графика зависимости .
Основные правила по технике безопасности
1. Заданное предварительное натяжение ремня создавать в присутствии преподавателя.
2. По окончании опыта установку отключить от сети
Общие сведения
Характерной особенностью работы ременной передачи является неизбежное упругое скольжение, в результате которого скорость ведомого шкива отстает от скорости ведущего, происходят нагревание и износ ремня, понижается КПД передачи.
Упругое скольжение зависит от типа и материала ремней, величины силы предварительного натяжения и передаваемой нагрузки.
Для определения предварительного натяжения F0 воспользуемся условием равновесия (рис. 4.1):
Отсюда
Здесь l = 60 мм; l1 = 150 мм.
l |
l1 |
D2 |
D1 |
F0 |
F0 |
Рис. 4.1. Схема передачи и нагрузочного устройства
Из рис. 4.1
,
где γ – угол наклона ветвей ремня к межосевой линии;
D1, D2 – диаметры ведущего и ведомого шкивов, D1 равно 65 и 30 мм, D2 равно 65 и 90 мм;
F – сила тяжести на нагружателе, Н;
a = 260…290 мм – межосевое расстояние.
Коэффициент упругого скольжения при определенных значениях F0 передаваемой нагрузки T2 определяется по уравнению
. (4.1)
Коэффициент полезного действия передачи определяется по уравнению
,
где Т1 − момент на ведущем шкиве, Н∙мм;
T2 − момент на ведомом шкиве, Н∙мм;
n1, n2 – частоты вращения ведущего и ведомого шкивов, мин–1.
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Детали машин, ПТМ и М»
Лабораторная работа № 4
Контрольные вопросы
1. Область применения, преимущества и недостатки ременных передач.
2. Геометрия и кинематика ременных передач.
3. Способы натяжения ремней.
4. Силы, действующие на валы от ременной передачи.
Лабораторная работа № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЗУБЧАТОГО РЕДУКТОРА
Цель работы
1. Изучение конструкции редуктора и ознакомление с основными требованиями, предъявляемыми к его сборке.
2. Определение основных параметров редуктора.
3. Определение размеров зубчатых колес и передач.
Основные правила по технике безопасности
1. При отвинчивании гаек редуктор не следует перемещать по столу.
2. Перед измерением параметров зубчатых колес сборочная единица (вал с зубчатыми колесами и подшипниками) должна укладываться на специальные подставки.
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Детали машин, ПТМ и М»
Лабораторная работа № 5
Контрольные вопросы
1. Назначение, устройство и классификация редукторов.
2. Конструкции уплотнительных устройств.
3. Способы смазывания передач и подшипников редуктора.
4. С какой целью ширина венца шестерни принимается на 3…5 мм больше ширины венца колеса?
Лабораторная работа № 6
Определение пораметров и регулировка червячног редуктора
Цель работы
1. Изучение конструкции редуктора.
2. Определение основных параметров червячного зацепления, червяка и червячного колеса.
3. Ознакомление с методикой регулировки осевого положения червячного колеса.
4. Регулировка натяга подшипников.
Основные правила по технике безопасности
1. При отвинчивании винтов, крепящих крышки подшипников,
и болтов, стягивающих части корпуса, редуктор не должен перемещаться по столу.
2. Перед измерением червяка и червячного колеса их сборочные единицы должны укладываться на специальные подставки.
Теоретические сведения, необходимые
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Детали машин, ПТМ и М»
Лабораторная работа № 6
Контрольные вопросы
1. Почему уровень масла при нижнем расположении червяка должен ограничиться центром тел качения подшипников?
2. Почему недопустимо такое расположение пятен контакта на зубьях червячного колеса, как это изображено на рис. 6.3, б и 6.3, в?
3. Почему с понижением жесткости подшипников в опорах и при наличии зазора в подшипниках повышаются динамические нагрузки в передаче?
4. Чем обусловлено различное расположение червяка относительно червячного колеса? Начертите схемы расположения и объясните их особенности.
5. Почему венцы червячных колес изготавливаются из бронз?
– Конец работы –
Используемые теги: детали, машин, Лабораторные, работы0.07
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ДЕТАЛИ МАШИН: Лабораторные работы
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов