Тарування тягового електричного динамографа 1 страница

Та енергетики машин

 

МЕХАНІКО-ТЕХНОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ МАТЕРІАЛІВ

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

 

до виконання лабораторних робіт

для студентів спеціальності № 6.100.101 “Процеси, машини та обладнання АПВ”

 

 

Навантаження Розвантаження

 

Q₃ Q^/₃

 

У_п Q₂ Q^/ ₂ У^/_п

 

Q₁ Q^/₁

У₂ у^/₂

У₁ Нульова лінія

 

У У^/₁

Львів 2015

 

Рекомендовано до друку

методичною радою ЛНАУ

Протокол №24

Від 16.10.2015р.

 

Укладач: к.т.н. З.О.Гошко

 

 

Рецензент: к.т.н., доцент Р.І.Паславський

Редактор: Л.І.Лісович

 

@ Львівський національний аграрний університет, 2015

Зміст

 

Лабораторна робота №1 Визначення коефіцієнтів і кутів зовнішнього тертя ковзання с.-г. матеріалів……………………………….… 4

Лабораторна робота №2 Визначення показників механічних властивостей грунту……………………………………………………….8

Лабораторна робота №3 Визначення кутів природнього відкосу насипання і зсипання с.-г. матеріалів………………………………….13

Лабораторна робота №4 Визначення зусилля різання рослинних мате-ріалів………………………………………..……………..17

Лабораторна робота №5 Визначення фізико-механічних властивостей зернового матеріалу та побудова варіаційної кривої розподілу зерна………………………………..………….22

Лабораторна робота №6 Тарування тягового електричного динамо-графа…………………………………………..…………..26

Лабораторна робота №7 Визначення енергії руйнування зерна…....32

 

 

 

 

Лабораторна робота №1

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ І КУТІВ ЗОВНІШНЬОГО ТЕРТЯ КОВЗАННЯ С.-Г. МАТЕРІАЛІВ

 

1.Мета роботи. Експериментальне дослідження коефіцієнтів і кутів зовнішнього тертя ковзання сільськогосподарських матеріалів.

Тривалість заняття – 2 год.

2.Зміст роботи - визначити коефіцієнти і кути зовнішнього тертя ковзання досліджуваних матеріалів.

3.Обладнання, матеріали та інструмент. Прилад В.О.Желіговського для визначення кутів і коефіцієнтів тертя, досліджуваний матеріал, креслярський папір, лінійка, кутник.

Місце проведення заняття – кафедра с.-г. машин, аудиторія №38.

Загальні відомості

Сили тертя завжди перешкоджають переміщенню одного, із взаємодіючих тіл, відносно іншого. Якщо одне тіло ковзає по поверхні іншого, то це тертя ковзання, а якщо котиться по ньому – тертя кочення.

При переміщенні тіла вагою G вздовж площини (рис.1) під дією активної сили Р виникає сила опору ковзання тіла, яка називається силою тертя. Сила тертя F_т - пасивна сила (реакції) направлена в сторону протилежну напрямові руху тіла:

F_т = f N, (1)

де f- коефіцієнт тертя;

N- нормальна сила, Н.

Рівнодіюча R сили тертя F_т і нормальної сили N (рис.1) відхиляється від нормалі на кут тертя :

tg =F_т/N, (2)

тобто

tg =f. (3)

Кут тертя - це такий граничний найменший кут нахилу, при якому починається рух одного тіла вздовж поверхні другого без дії на нього зовнішньої активної сили (рис.2).

Сила, що спричинює рух тіла вздовж похилої площини Gsin при = буде дорівнювати силі тертя.

Тому найпростішим приладом для визначення кута і коєфіцієнта тертя може бути нахилена під кутом тертя площина з фіксованим кутом нахилу.

Запропонований В.О.Желіговським прилад (рис.3) базується на визначенні напряму рівнодіючої R від сили тертя F_т і нормалі N, та дає змогу шляхом побудови силового трикутника знайти кут і коефіцієнт тертя f.

4.Послідовність виконання лабораторної роботи

4.1.Вивчити будову приладу В.О.Желіговського для визначення кутів і коефіцієнтів тертя, підготувати його до роботи.

4.2.Один з досліджуваних матеріалів закріпити на лінійці 1, а другий – на каретці 2.

4.3.Перевірити працездатність пишучого пристрою 3.

4.4.Довільно вибрати і зафіксувати кут нахилу лінійки 3 (рис.1) таким чином, щоб при її русі каретка 2 ковзала вздовж лінійки 1.

4.5.Підвести каретку до лінійки так, щоб досліджувані матеріали торкались, рівномірним рухом напрямної колодки вздовж торця дошки привести прилад в дію. Олівець самописця каретки викреслить лінію рівнодіючої сили R, яка відхиляється від нормалі до лінійки на кут тертя . Повернути назад лінійку до початку відрізка рівнодіючої сили і спроектувати її на папері, провести лінію, яка перетне напрямок рівнодіючої сили – точка А, (рис.3б).

4.6.Зняти каретку і з точки А провести до проекції лінійки нормаль, на якій для зручності обчислень відкласти відрізок АВ=100мм (нормальна сила). З точки В провести до АВ, перпендикуляр ВС (силу тертя). За побудовою трикутник АВС подібний силовому трикутнику АNR.

 

G

 

 

P

a a

F

R N

 

 

 

Рис.1.Схема сил, що діють на тіло, яке рухається по поверхні під дією сили Р.

 

 

F_т

 

 

Gcos

Gsin

G

Рис.2.Схема сил, що діють на тіло на похилій площині.

1 2 3 4 5

 

 

 

Рис.3.а.Схема приладу В.О.Желіговського:

1-лінійка; 2-каретка; 3-самописець; 4-досліджувана пара матеріалів; 5-колодка; 6-горизонтальна дошка з креслярським папером.

N

100 B F

 

R

С

A

 

V

 

Рис.3.б.Схема вимірювань.

Коефіцієнт тертя визначити зі співвідношення:

f=ВС/100=tg . (4)

4.7.Змінюючи довільно кут нахилу лінійки , в допустимих границях / <90^о- /, провести 8-10 дослідів. Отримані результати записати у табл. 1.

 

Таблиця 1

Результати дослідів

Повторність досліду	Коефіцієнт тертя, fi	(fcp-fi)2
.
	fcp=

4.8.Вирахувати середнє значення коефіцієнта тертя

f_cp= , (5)

4.9.Знайти середньоквадратичне відхилення:

_f = . (6)

4.10.Вибракувати досліди з грубими помилками за нерівністю

f_cp+ _f>f_i>f_cp- _f. (7)

За необхідності скласти нову таблицю без врахування вибракуваних значень і знайти f_cp.

4.11.Знайти похибку досліду:

m_f= . (8)

4.12.Визначити середнє значення кута тертя:

_ср=arctgf_cp. (9)

Дані розрахунків заносимо в табл. 2.

Таблиця 2

Результати роботи

Кількість дослідів n	fcp		f	mf

Дійсні значення досліджуваних показників записати у вигляді:

f_д=f_cp m_f,

_д= _ср m_ф.

5.Зміст звіту

5.1.Зміст лабораторної роботи.

5.2.Схема приладу В.О.Желіговського і схеми вимірів.

5.3.Формули і необхідні розрахунки.

5.4.Подати таблиці 1 і 2.

5.5.Висновки про отримані результати.

 

Питання для самоконтролю

1.Що таке сила тертя?

2.Які види тертя ви знаєте?

3.Від чого залежить значення коефіцієнта тертя?

4.На чому базується принцип роботи приладу В.О.Желіговського?

 

Лабораторна робота №2

 

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ГРУНТУ

 

1.Мета роботи. Експериментальне дослідження механічних властивостей грунту (твердість, коефіцієнт об’ємного зминання).

Тривалість занятття – 2 год.

2.Зміст роботи – визначити твердість та коефіцієнт об’ємного зминання досліджуваного грунту.

3.Обладнання, матеріали та інструмент.

Твердомір з набором наконечників (конусні наконечники з діаметром основи d= 11,3 мм (площа основи S =1 см²) і кутом при вершині =22⁰ використовують для твердих грунтів, а наконечники з діаметром d= 16 см (S =2 см²), =30⁰ - для пухких грунтів; досліджуваний грунт, міліметровий папір, лінійка.

Місце проведення заняття – кафедра с.-г.машини,аудиторія №38.

 

Загальні відомості

Твердість Р (Н/см²) та коефіцієнт об’ємного зминання g (Н/см³)- порівняльні показники механічних властивостей грунту. Твердість грунту – здатність чинити опір зминанню при проникненні в нього твердого тіла (деформатора). Коефіцієнт об’ємного зминання показує на скільки одиниць сили (Н) зростає опір грунту при зминанні (витисканні) кожної наступної одиниці його об’єму (см³) під час занурення деформатора.

Твердість і коефіцієнт об’ємного зминання грунту знаходяться у кореляційній залежності з опором грунту, при його обробітку грунтообробними машинами, можуть бути визначені кількома способами. Використовуються прилади ударної дії з статичним навантаженням, з примусовим переміщенням деформатора. Широко застосовується отримав твердомір (рис.4) з примусовим переміщенням деформатора.

Твердомір складається (рис.4) з нерухомої рамки 1 з великою опорною поверхнею та пристосуванням для кріплення паперу; штока 2 з наконечником 3. Шток з’єднаний з важелем 4 через пружину 5, кінець якої передавальним механізмом 8 з’єднаний з самописцем 6. Самописець фіксує деформацію пружини горизонтальним відрізком У і заглиблення наконечника – вертикальним відрізком h.

При плавному натисканні на важіль і заглибленні наконечника в грунт олівець самописця викреслює діаграму 7, яка відображає залежність прикладеного зусилля Р=kУ від деформації грунту. При цьому k – жорсткість пружини, Н/мм.

Апроксимації діаграми прямими лініями ОА і АВ дають наближений характер процесу деформації грунту. У першій фазі (ділянка ОА) сила опору зануренню деформатора росте пропорційно лінійній деформації грунту h. У другій фазі (ділянка АВ) зростання деформації грунту не викликає збільшення зусилля і грунт деформується (тече) під дією постійного тиску на нього.

Практичне значення для розрахунку робочих органів грунтообробних машин має перша фаза, це повязане з тим, що деформації грунту ними не виходять за межі першої ділянки діаграми (мета прямої пропорційності).

Твердість грунту Р при цьому:

Р= , (1)

де Y-середня ордината діаграми, мм;

S-площа основи наконечника, см².

Відповідно коефіцієнт об’ємного зминання рівний:

g= , (2)

де h-заглиблення наконечника до межі пропорційності (точка А) діаграми, см.

Роботу зминання А (Дж) розраховуємо, як площу діаграми у масштабі жорсткості пружини:

А=0,1kY_Ah, (3)

де Y_A – ордината точки А на діаграмі, мм.

Тобто затрати механічної енергії в першій фазі деформації грунту визначаються геометрично:

А_АОД=0,1 kY_Ah_A/2, (4)

а у другій фазі:

А_АВСД=0,1 kY_A (h_С - h_A). (5)

Це свідчить про те, що затрати механічної енергії у другій фазі в два рази вищі, ніж у першій. Деформація грунту робочими органами грунтообробних машин не повинна сягати граничних значень зминання, тому що вона тоді стане функцією часу, а витрати енергії на одиницю лінійної деформації збільшаться у два рази.

 

4.Послідовність виконання лабораторної роботи

4.1.Підготувати твердомір до роботи.

4.2.Втисканням наконечника твердоміра у досліджуваний грунт записати 10-12 діаграм на міліметровому папері.

4.3.Визначити точки А на діаграмах, апроксимуючи їх двома відрізками ОА і АВ.

4.4.Планіметром, або розрахунком визначити площу S_g ділянки ОАДО кожної діаграми і за значенням площі S_g визначити середню ординату Y діаграми:

Y= S_g/h. (6)

4.5.Визначити твердість грунту Р, Н/см²; коефіцієнт об’ємного зминання g, Н/см³; роботу зминання А, Дж за залежностями (1,2,3) і дані розрахунки записати в таблицю 3.

4.6.Розрахувати середні значення твердості, коефіцієнта та роботи зминання.

4.7.Розрахувати середньоквадратичні відхилення твердості:

_р= (7)

Аналогічно знаходимо середньоквадратичні відхилення коефіцієнта об’ємного зминання _g та роботи _А.

4.8.Перевірити дані повторностей на приналежність їх до малої вибірки (усунути “викиди” – результати повторностей, що різко відрізняються значеннями) за залежністю:

Р_сер+ _р > Р_і> Р_сер- _р. (8)

При потребі (є вибраковані повторності) скласти нову таблицю 4 без вибракованих повторностей і повторити розрахунок з пункту 6, послідовності виконання роботи.

4.9.Визначити похибку досліду при розрахунку твердості грунту:

m_p= . (9)

 

 

Таблиця 3

Результати дослідів

№ п/п	Площа діаграми Sg, см2	Заглиблення наконеч. H,см	Ордината Ycep,мм	Твердість Рі, Н/см2	Коеф.об’ємного стиску gi, Н/см3	Робота зминання А,Дж	Квадрат відхилення
(Рсер-Рі)2	(gсер-gі)2	(Асер-Аі)2
n

Аналогічно знаходимо m _gm_A.

Таблиця 4

Результати механічних властивостей грунту

№	Твердість, Н/см2	Коеф.об’ємного зминання,Н/см3	Робота зми- нання, Дж
	Рcep	р	mp	gcep	g	mg	Acep	A	mА

Знайдені значення характеристик механічних властивостей грунту записати у табл.4.