3901

11

3.Какие должны быть поверхности или какое изменение внести в данную схему, чтобы при одной и той же затяжке увеличить силу сдвига?

4.Как влияют коэффициенты трения f0 и f на величину расчетной силы (см. формулу 1.6)?

12

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ СРАБАТЫВАНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ МУФТ

1 Цель работы

Оценка точности срабатывания предохранительных муфт и выявление путей ее повышения.

2 Общие сведения и расчетные зависимости

Предохранительные муфты предназначены для защиты деталей машин от перегрузок. Они срабатывают, когда вращающий момент превышает некоторую установленную величину ТМ. Обычно величину ТМ назначают несколько большей номинального момента, например на 25 % (для исключения слишком частых срабатываний). Для снижения инерционных усилий от вращающихся масс привода предохранительные муфты устанавливают по возможности ближе к источнику перегрузок.

К основным типам предохранительных муфт относятся: фрикционные, кулачковые, шариковые и муфты с разрушающимися элементами. Наибольшее распространение получили фрикционные дисковые предохранительные муфты, у которых усилие на поверхностях трения осуществляется винтовыми или тарельчатыми пружинами.

Как правило, фрикционные муфты используют при кратковременных перегрузках, поскольку при продолжительном скольжении мощность, расходуемая на трение, вызывает интенсивное выделение тепла и износ рабочих поверхностей.

Срабатывание муфты – сложный динамический процесс, и максимальная нагрузка деталей машин зависит от регулировочного момента муфты ТМ, скорости нарастания нагрузки, жесткости системы и моментов инерции масс. Точность ограничения нагрузки муфтой – одна из важнейших ее характеристик, оцениваемая коэффициентом точности срабатывания

Из анализа (2.2) и (2.3) видно, что точность срабатывания муфты определяется стабильностью коэффициента трения на рабочих поверхностях. На фактическое значение f0 оказывают влияние такие факторы, как состояние и температура поверхностей трения, скорость скольжения, удельное давление на поверхностях трения и др.

3 Оборудование и приборы

Экспериментальная установка ДМ 40. Набор предохранительных муфт. Тарировочный рычаг и грузы.

Индикатор часового типа (или осциллограф с усилителем). Штангенциркуль.

3.1 Описание экспериментальной установки ДМ 40

Установка (рис. 2.1) состоит из электродвигателя 6, клиноременной передачи 30, натяжение которой осуществляется роликом 1, редуктора 18, содержащего шестерню 29 и колесо 20, и ведомого вала 21, установленного на подшипниках, смонтированных внутри колеса 20. Нагрузка ведомого вала осуществляется колодочным тормозом 17. Рычаги тормоза соединены штангой 12 и с обоймой 16, сидящей на подшипниках ведомого вала, что позволяет тормозной системе свободно качаться вокруг оси вала. Тормоз снабжен гидравлическим демпфером 7. Штанга через призму 9 опирается на измерительную пружину 8, прогиб которой измеряется индикатором 3. Балансировочная система тормоза может быть зафиксирована при помощи винтового устройства 2.

На ведомом валу наклеены тензодатчики 19, выводы которых вынесены на торец вала. Токосъемник 10 соединен с ведомым валом компенсирующей муфтой 11.

Исследуемые муфты 26, представляющие отдельные быстросъемные узлы, одеваются на выступающий конец ведомого вала 21 и закрепляются в осевом направлении. При этом ведущая полумуфта соединяется с колесом 20

14

Рис. 2.1 Установка ДМ40

через подушку 28. Каждая конструкция муфты позволяет производить регулировку силы сжатия полумуфты и ее замер путем определения длины предварительно протарированной пружины 27.

Все узлы установки смонтированы на станине 15. На станине установлен защитный кожух 31 с пультом управления 5. Выступающий конец муфты закрыт прозрачным откидывающимся колпачком 4.

Установка подключается к сети при помощи шнура 13 и имеет болт заземления 14.

Тарировочное приспособление состоит из рычага 23 и подвески с четырьмя грузами 24. Приспособление одевается на ведомый вал и закрепляется винтом 22.

Техническая характеристика испытываемых муфт предельных моментов

Дисковая фрикционная:

средний диаметр (≈ диаметр трения) – Dср = 65 мм; пара трения – сталь – азбофрикционный материал;

15

Н

500

400

300

200

100

0

Тарировочный график пружины фрикционной конусной муфты ДМ40

Н

500

400

300

200

100

0

Тарировочный график пружины фрикционной дисковой муфты ДМ40

16

коэффициент трения – f0 = 0.3; количество трущихся поверхностей – z = 5.

Конусная фрикционная:

средний диаметр контакта фрикционных поверхностей – Dср = 65 мм; длина образующей контакта – 20 мм; половина угла конуса - α = 200; пара трения – сталь – текстолит;

коэффициент трения – f0 = 0.2;

Номинальный момент срабатывания муфт – 10 Нм. Номинальная скорость вращения вала муфт – 12 рад/с (115 мин-1). Способ нагружения – колодочным тормозом.

Замер крутящего момента на муфте – при помощи индикатора часового типа (или электротензометрический).

Замер силы пружины муфты – по длине пружины с помощью тарировочного графика.

Привод – от электродвигателя 4А71В. 6 исп. 100 мощностью 1.55 кВт, n = 940 мин –1.

Габаритные размеры – 635х570х410 мм. Масса – 130 кг.

4 Порядок выполнения работы

5.1Разобрать и собрать каждую муфту, изучить конструкцию, отметить число трущихся поверхностей.

5.2Рычаг тарировочного приспособления установить на ведомый вал установки и провести тарировку грузами. Построить тарировочный график.

5.3Для заданного преподавателем наибольшего в серии опытов ТМ вычислить расчетное значение Fпр (формула 2.2 и 2.3) и округлить его.

5.4Наметить серию из 3…5 опытов с разным усилием пружины, состав-

ляющим, например, 100, 80, 60, 40… поцентов от Fпр и по тарировочному графику найти соответствующие длины пружины (рис. 2.2, рис. 2.3).

5.5Муфту в сборе установить на ведомый вал, обеспечив точное вхождение штифтов в отверстия резинового диска.

5.6Установить требуемую для данного опыта длину пружины.

5.7Закрыв щиток, включить электродвигатель. Создать перегрузку тормозом, замкнув колодки до полной остановки тормозного шкива; зафиксировать показания индикатора. Снять перегрузку, опустив колодки. Повторить необходимое число раз опыт, создавая и снимая перегрузку.

5.8Выключить электродвигатель.

5.9Провести следующий опыт по п. 6, 7, 8.

17

5.10 По экспериментальным данным вычислить коэффициент точности срабатывания для каждого усилия пружины (формула 2.1). Определить значения коэффициентов трения для каждого опыта, зависимости (2.2) и (2.3).

6Оформление отчета

Вотчете привести характеристики предохранительных муфт, которые подвергались исследованию, тарировочный график индикатора (или тензодатчиков) крутящего момента ведомого вала установки, расчетные зависимости, экспериментальные данные и необходимые вычисления, а также ответы на контрольные вопросы.

7Контрольные вопросы

6.1Для чего служат предохранительные муфты? На каком принципе основана работа фрикционных предохранительных муфт?

6.2Какое влияние на точность срабатывания исследованных муфт оказало изменение давления на поверхностях трения (изменение усилия пружины)?

6.3Как изменялся коэффициент трения в зависимости от давления на поверхностях трения?

6.4При каком давлении коэффициент трения наиболее стабильный?

6.5Какие имеются конструктивные решения, повышающие точность срабатывания предохранительных муфт?

18

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИСПЫТАНИЕ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

1 Цель работы

Определение момента трения в подшипнике, условно приведенного к валу коэффициента трения, и зависимости этих величин от нагрузки, частоты вращения и уровня масла в подшипнике.

2 Общие сведения

Из различных видов опор валов и вращающихся осей наибольшее распространение в настоящее время получили подшипники качения. Они имеют низкий коэффициент трения (f=0.0015 0.006), просты в эксплуатации и не требуют большого расхода смазки. Коэффициент полезного действия одной пары подшипников в среднем равен 0.99.

Однако при проектировании сложных механизмов с большим количеством опор необходимо учитывать потери на трение в подшипниках. Эти потери зависят от нагрузки, количества смазки и других факторов.

3 Установка для испытаний

Установка для испытания подшипников качения представлена на рис. 3.1. Установка состоит из корпуса 1, на котором смонтированы вал 17 с испытательными головками и силоизмерительным устройством привода устройства для измерения момента трения.

Вал установлен в двух шарикоподшипниковых опорах 16 и приводится во вращение электродвигателем 29 через 3-ступенчатую клиноременную передачу 19. Натяжение ремня осуществляется винтовым натяжным устройством 30, поворачивающим подмоторную плиту с электродвигателем вокруг оси. Клиноременная передача находится в кожухе 18 с крышкой 20. Для натяжения ремня и доступа к клеммовой коробке в корпусе имеются окна, закрытые крышками 28 и 31. Испытуемая головка устанавливается на конце вала, имеющем шариковый фиксатор 7.

Наружные кольца двух средних испытуемых подшипников 5 находятся в общей обойме 13, а наружные кольца двух крайних испытуемых подшипников 6 в корпусе головки 14, охватывающей обойму средних подшипников с зазором.

Нагружение осуществляется с помощью винта 11, корпуса 12, который связан с корпусом головки. При этом подшипники обоймы поджимаются к втулке 15, сидящей на валу, а подшипники корпуса отжимаются от нее.

Силоизмерительное устройство состоит из динамометрической скобы 21 и индикатора 22. Тарировочный график динамометрической пружины представлен на рис. 3.2.