Исследование винтового механизма (передачи винт-гайка)
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 fў = arctg [f / cos(a / 2)],
где fў - 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 = 30є - 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”.
Литература
1. Лабораторный практикум по курсу "Техническая механика".