Описание конструкции и работы лабораторной установки

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Экспериментальное определение коэффициента полезного действия передачи винт-гайка и сравнение результатов опыта с теоретическими данными.

 

 

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1. Экспериментальное определение КПД

 

Передачи винт-гайка предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное с большим выигрышем в силе (домкрат, пресс, привод управления рулями корабля) или для обеспечения точности регулировки в станках и приборах.

В передачах винт-гайка наибольшее распространение получила квадратная резьба, но применяется также трапецеидальная, упорная и метрическая.

Передачу винт-гайка можно представить, развернув один виток резьбы, как наклонную плоскость, по которой движется гайка в виде ползуна (рис. 2.1).

 

- сила взаимодействия ползуна с наклонной плоскостью, которая при движении ползуна вверх отклоняется вправо на угол трения от перпендикуляра к наклонной плоскости;

F

- угол подъема винтовой линии;

- ход винтовой линии, равный шагу , умноженному на число заходов резьбы ;

- осевая сила;

- окружная сила, вращающая гайку.

 

Коэффициент полезного действия равен отношению работ сил полезного сопротивления и движущих сил за один оборот винта:

- средний диаметр резьбы;

- момент движущих сил.

 

Тогда при подъеме гайки КПД равен

Следовательно, для экспериментального определения КПД необходимо иметь .

 

2.2. Теоретическое определение КПД механической передачи винт-гайка.

где: =

˚35'

где: =8 мм; мм;

=32 мм;

- коэффициент трения бронзы по стали при скорости скольжения м/с

Отсюда угол трения

 

 

 

ДОКУМЕНТАЦИЯ, ПРИБОРЫ И ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

3.1. Методическое руководство по проведению лабораторной работы.

3.2. Лабораторная установка.

3.3. Штангенциркуль.

3.4. Линейка.

3.5. Протокол лабораторной работы.

 

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторная установка (рис.4.1)состоит из корпуса 1, на котором смонтирован винт 2 с прямоугольной резьбой. Винт 2 установлен в подшипниках 3. При вращении винта 2 по нему перемещается гайка 4 со сменными грузами 5. Поворот гайки 4 предотвращается выступом гайки, входящим в паз корпуса.

Винт 2 с помощью муфты 6 соединен с валом червячного колеса редуктора 7, червячный вал которого вращается с помощью двигателя 8 через муф-

ту 9.

 

Редуктор 7 и электродвигатель 8 установлены на платформе, которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси винта 2 за счет реактивного момента при вращении винта 2.

Поворачиваясь, корпус редуктора 7 через блок 10 и гибкую связь 11 вращает блок 12, на котором установлен маятник 13.

При отклонении маятника от равновесного положения возникает восстанавливающий момент Т, уравновешивающий реактивный момент на корпусе редуктора:

, где:

- момент силы веса тяги маятника;

- момент силы веса груза маятника;

 

Следовательно, с учетом передаточного отношения рычажного механизма момент движущих сил при вращении винта будет равен:

, где

- радиус блока 12 9см. рис. 4.1);

- плечо действия силы (радиус блока 10) в гибкой связи 11 относительно оси винта 2 (см. рис. 4.1)

 

 

Рис. 4.2.

 

Маятник 13 с помощью гибкой связи 15 и блока 14 соединен с устройством 16, показывающим в масштабе 4:1 угол поворота маятника. Для нагружения гайки 4 имеется набор грузов 5.