Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Кафедра инженерной графики
Отчет по лабораторной работе № 2
Исследование винтового механизма (передачи винт-гайка)
Выполнили: Проверил:
Студенты группы № 810701 Вышинский Н. В
Селезнев А.А.
Душевский А. И
Кравцов В. Э
Гарбуз И. И
Минск 2009
Цель работы:
Ознакомиться с винтовыми механизмами.
Определить зависимость коэффициента полезного действия винтовой пары от величины осевой и эксцентричной нагрузки на гайку.
Кинематическая схема установки
/>
1 — основание,
2 — стойка,
4 — редуктор,
5 — электродвигатель,
6 — приводной вал,
7 — рычаг,
8 — плоская пружина,
9 — индикатор,
10 — винт,
11 — гайка,
12 — сигнальная лампа,
13 — тумблер,
14 — кнопка.
Теоретический КПД определим по формуле:
h = tgg / tg(g + rт),
где g — угол подъема винтовой линии; rт — приведенный угол трения.
Для резьбы приведенный угол трения
rт= arctg f¢= arctg [f / cos(a/ 2)],
где f¢ — приведенный коэффициент трения скольжения; f — коэффициент трения скольжения между материалами винта и гайки; a — угол профиля резьбы.
При этом: tg γ = p / (πd2), р = 2мм; d2 = 13 мм; угол трения ρ = arctg [f / cos(α / 2)], где
f = 0,1 — коэффициент трения скольжения для пары сталь-бронза; α = 30º — угол профиля трапецеидальной резьбы.
Действительный КПД при проведении экспериментов определяют по формуле
ηд = Ту / Тд,
где Ту — необходимый для осуществления движения гайки уравновешивающий момент, действующий в перпендикулярной к оси винта плоскости, Тд — крутящий момент на валу двигателя, который определяется по формуле
Тд = k·μ, [Нмм],
путем измерения показаний индикатора.
Необходимый для движения гайки момент Ту при осевой нагрузке силой Q должен быть
Ту = Q·tg(γ+ρ) ·(d2/2).
Величину действительного КПД ηд для выбранного значения плеча а определяют по формуле
ηд = Ту / Тд,
Вращающий момент Тд электродвигателя рассчитывают по формуле
Тд = k·μ, [Нмм],
Необходимый для движения гайки вращающий момент Ту при эксцентрично расположенной нагрузке Q и приложенной к гайке на расстоянии а должен быть
/>,
где f — коэффициент трения скольжения в винтовой паре (f = 0,1); Н — высота гайки (Н = 26 мм); ρ — угол трения; γ — угол подъема винтовой линии; d2 — средний диаметр резьбы (d2 = 13 мм).
Результаты проведенных экспериментов занесем соответственно в таблицу 1 и таблицу 2:
Таблица 1
Q Н
k
Тдмм*Н
Ту мм*Н
ŋд%
1
5
3.5
10.5
5.03
48
2
10
6
18
10.06
56
3
15
6
18
15.09
84
Таблица 2
а мм
К
Тд мм*Н
Ту мм*Н
ŋд%
ŋ%
1
50
17.6
52.8
22.575
43
14
2
60
18.7
56.1
25.075
41
13
3
80
26
78
30.075
39
11
4
100
36.5
109.5
35.075
32
9
/>
/>
Вывод
Достоинства винтовых передач — простота конструкции, компактность, надежность в работе, большая плавность и точность перемещения, возможность получения самотормозящейся передачи и доступность изготовления винтовой пары на любом производстве.
К недостаткам винтовых передач относят наличие больших потерь на трение, а следовательно, большой износ и низкий КПД.
КПД прямо пропорциональна Q, и обратно пропорциональна “а”.
Литература
1. Лабораторный практикум по курсу «Техническая механика».