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 Тд мм*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”. ............
