42490

Опис конструкції установки ТММ 33м

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Гвинтові механізми служать для перетворення обертового руху гвинта в поступовий рух гайки. Залежно від характеру відносного руху гвинта та гайки розрізняють наступні типи гвинтових механізмів рис. Передаточне відношення гвинтового механізму умовно можна виразити відношенням кутової швидкості гвинта ω1 ведучої ланки до лінійної швидкості гайки відносно гвинта V2 веденої ланки: 1.1 де Рn=P n – хід гвинта; n – кількість заходів гвинта; P – крок гвинта.

Украинкский

2013-10-30

462.5 KB

3 чел.


Методичні вказівки розробив старший викладач кафедри  приладiв    i контрольно-вимiрювальних систем     Ю.І. Наконечний.

      

Розглянутo й затвердженo на засіданні кафедри приладів і контрольно-вимірювальних систем, протокол № _9__   вiд _____27.03______2008р.

Схвалено на засіданні методичної комісії факультету ФРК ТДТУ            ім. Івана Пулюя,  протокол № _2__   вiд _____28.03______2008р.


Зміст

Мета роботи . . . . . . . . . . 4

1  Теоретичні відомості   . . . . . . . . 4

2  Опис конструкції установки ТММ 33м . . . . . . 9  

3  Порядок  виконання роботи . . . . . . .        13

4 Оформлення звіту про виконану роботу  . . . . .        14

5 Запитання  для самоконтролю . . . . . . .        16

Рекомендована література . . . . . . . .        17


Мета роботи

Визначення коефіцієнта корисної дії (к.к.д.) гвинтового механізму та дослідження залежності к.к.д. гвинтової пари від величини осьового навантаження, типу різьби і матеріалу гайки.

1  Теоретичні відомості

Галузь застосування. Гвинтові механізми служать для перетворення обертового руху гвинта в поступовий рух гайки. Особливістю гвинтових механізмів є можливість при простій і компактній конструкції отримати великий виграш в силі при малих переміщеннях (преси, домкрати та ін.), або здійснювати плавні й точні переміщення (вимірювальні та реєструючі пристрої, наприклад, мікрометри та ін.).

Перевагами гвинтових механізмів є простота конструкції, великі передаточні відношення, можливість отримати самогальмівну передачу. До недоліків слід віднести великі втрати на тертя в гвинтовій парі, що призводить до швидкого зношування та малого к.к.д. механізму.

Типи механізмів. Залежно від характеру відносного руху гвинта та гайки розрізняють наступні типи гвинтових механізмів (рис. 1.1):

а)  – гвинт 1 обертається, гайка 2 рухається поступово (застосовується для     установочного руху);

б) – гвинт 1 обертається і рухається поступово, а гайка 3 нерухома (вимірювальні та окулярні мікрометри, затискні пристрої, преси та ін.);

в) – гайка 2 обертається, а гвинт 1 рухається поступово (застосовується для установчого руху);

г) – гайка 2 обертається і рухається поступово, а гвинт 1 нерухомий (застосовується для грубих установчих механізмів);


д) – диференційна гвинтова передача: гвинт 1, що має дві різьби з різними ходами
Рп1 і Рп2 одного напрямку (лівого чи правого), обертається і рухається поступово, а гайка 2 рухається поступово (застосовується для малих точних переміщень завдяки різниці ходів Рп1 і Рп2 ).

Кінематичні залежності. Передаточне відношення гвинтового механізму умовно можна виразити відношенням кутової швидкості гвинта ω1 (ведучої ланки) до лінійної швидкості гайки відносно гвинта V2 (веденої ланки):

    (1.1)

де Рn=P n – хід гвинта;

nкількість заходів гвинта;

P – крок гвинта.

У диференційній гвинтовій передачі (рис. 1.1 д) при обертанні гвинта 1 гайка 2 здійснює два поступових рухи: разом з гвинтом 1 відносно стійки 3 і рух відносно гвинта 1. Тоді за один оберт гвинта повний поступовий рух гайки відносо стійки 3 буде дорівнювати різниці (Рп1 – Рп2) ходів двох різьб гвинта, а передаточне відношення  такої диференційної передачі запишемо

.     (1.2)

З цієї формули бачимо, що у диференційній гвинтовій передачі можна отримати дуже малі лінійні переміщення веденої ланки за один оберт гвинта. Застосування такої передачі часто доцільніше, ніж зменшення кроку різьби (див., наприклад, рис. 1.2).

Силові залежності. Обертовий момент Тзак, прикладений до ведучої ланки гвинтового механізму (гвинта чи гайки, рис. 1.3) та осьове зусилля корисного навантаження  Fа  пов’язані співвідношенням

 

Tзак=0,5d2 .Fa tg(  ),       (1.3)

де d2 – середній діаметр різьби;

  кут нахилу гвинтової лінії;

Рп хід різьби;

= arctg f  кут тертя;

– приведений коефіцієнт тертя між матеріалами гвинта й гайки, який враховує кут профілю різьби  (рис. 1.3 б);

f – коефіцієнт тертя ковзання між матеріалами гвинта тй гайки.

Знак “ + “ у цій формулі відноситься до випадку, коли напрям переміщення рухомої ланки протилежний зовнішньому осьовому навантаженню Fа (як на рис. 1.3 а). Знак  “ – “ відноситься до випадку, коли переміщення рухомої ланки співпадає  з  Fа .

При     гвинтовий механізм стає самогальмівним.  Це означає, що осьове навантаження Fа , яке б велике воно не було, не може привести в рух гвинтову пару. Самогальмування відсутнє, коли кут підйому гвинтової лінії різьби більший кута тертя в різьбі (   ). У цьому випадку момент, що виникає в різьбі  від сил тертя, менший, ніж розкручуючий момент від осьової сили Fа . 

Коєфіцієнт корисної дії (к.к.д.) гвинтового механізму. К.к.д. гвинтового механізму гв можна розрахувати з відношення корисної роботи Акор до затраченої Азат  за один повний оберт гвинта:

 .   (1.4)

У самогальмівній парі, де    , к.к.д. механізму   0,5. Поскільки більшість гвинтових механізмів самогальмівні, то  їх  к.к.д.  менший 0,5.

Формула показує, що к.к.д. збільшується при збільшенні  і зменшенні . Для збільшення кута підйому різьби   у гвинтових механізмах застосовують багатозахідні гвинти. В практиці рідко застосовують гвинти, в яких    більше 20…250, тому що подальший приріст  к.к.д. незначний, а виготовлення різьби значно ускладнюється. Крім цього, при великих значеннях    стає малим виграш у силі  (передаточному відношенні) гвинтової пари.

Кут тертя    залежить від виду різьби і матеріалів гвинта й гайки. У гвинтових механізмах найчастіше застосовують  метричні, трапецеїдальні, упорні та нестандартні прямокутні різьби. М е т р и ч н а різьба, як правило, однозахідна, має кут профілю =600, найбільший зведений кут тертя  f = 1,15 f  і, відповідно, найменший к.к.д. Застосовують її в кріпильних деталях і кінематичних механізмах. Т р а п е ц е ї д а л ь н у різьбу застосовують виключно у гвинтових механізмах, частіше в силових конструкціях. Кут профілю трапецеїдальної різьби =300; f1 = 1,04 f; має більший к.к.д., ніж метрична, але обмежена мінімальним зовнішім діаметром 8мм. У п о р н у різьбу використовують у високонавантажених гвинтових механізмах з одностороннім осьовим навантаженням (преси, домкрати тощо). Вона має несиметричний профіль з кутами 300 і 30. Найбільший  к.к.д. має  п р я м о к у т н а різьба, кут профілю якої =00, а  f1 =  f. Але вона технологічно більш трудомістка,  менш міцна, не забезпечує взаємного центрування деталей і не стандартизована.

Для підвищення к.к.д. гвинтових механізмів використовують також різні способи зменшення тертя ковзання в різьбі: антифрикційні матеріали, застосовують кулькові гвинтові пари спеціальних конструкцій, зменшують шорсткость і забезпечують хороше змащування робочих поверхонь та ін.

2  Опис конструкції установки ТММ 33м  

Установка ТММ33м призначена для експериментального визначення  к.к.д. гвинтових пар (гвинт-гайка) з різними параметрами різьби, для різних матеріалів і різних осьових навантажень Fa. Визначення обертового моменту Тзак, необхідного для розрахунку к.к.д., здійснюють методом замірювання реактивного моменту з допомогою консольної пружини та індикатора годинникового типу.

Установку монтують вертикально, наприклад, на стіні. У верхній частині установки в підшипниковій опорі 1 (рис. 2.1) змонтований електропривід, що складається з електродвигуна 2, жорстко з'єднаного із співвісним редуктором 3. Електропривід може обертатися навколо своєї осі в підшипниках кочення опори 1. Вихідний вал 4 редуктора, що обертається в бронзових втулках 5 хвостовика, через муфту 6 обертає досліджуваний гвинт 7. Гайка 8 при цьому рухається поступово вверх-вниз. Від провороту її захищає повзун 9, що рухається в пазу станини. Нижньою опорою гвинта є підшипникова опора 10.

Осьове навантаження гвинтової пари здійснюється шляхом підвішування до неї вантажу 11, що рухається вверх-вниз разом із гайкою під час обертання гвинта 7.

Обертовий момент, прикладений до гвинта 7, визначають за схемою вимірювання реактивного моменту. Для цього жорстко зєднані корпус електродвигуна 2 (статор) і корпус редуктора 3 можуть вільно обертатись в кулькових підшипниках верхньої опори 1. При обертанні гвинта на корпус редуктра діє реактивний момент, що дорівнює по величині обертовому моменту, прикладеному до гвинта. Закріплені на редукторі жорсткі упори 12, що запобігають обертанню корпусу, деформують при цьому консольну пружину 13. Індикатор годинникового типу 14, маючи силове замикання на консольну пружину, показує величину її прогину від дії реактивного моменту. За показами індикатора і тарировочним графіком (рис.2.2) визначається обертовий момент Тзак , прикладений до гвинта.  

Тарувальний графік будують із допомогою пристосування у вигляді ролика 15, розташованого на кронштейні зліва від станини. При таруванні міцну гнучку нитку 16 закріплюють петлею в проточці головки гвинта, що виступає з дна редуктора, охоплюють нею тарувальний шків 17 діаметром 60мм і далі перекидають нитку через ролик 15. Навантажуючи звисаючий кінець нитки вантажем 18, вираховують момент і, співставляючи його з показами індикатора, отримують дані для тарувального графіка. При таруванні гвинт 7 з гайкою 8 повинні бути зняті з установки.

Управління установкою автоматизоване і робочий цикл “хід гайки вверх, реверсування двигуна, хід гайки вниз і вимкнення двигуна при досягненні вихідного положення” здійснюється початковим  натисканням кнопки „Пуск” після під`єднання тумблером електроживлення. Кнопка і тумблер розташовані на спеціальному щитку справа.

При згвинчуванні гайки з тризахідним гвинтом позначку гайки необхідно суміщувати з позначкою на витку різьби гвинта (притертий захід).

Гвинти, що кріплять гайки-вкладиші в обоймі повинні бути закручені до відказу, щоб запобігти появі зазорів і мертвих ходів.

Технічна характеристика установки:

  •  напруга живлення – 127В, струм змінний – 50Гц;
  •  потужність – 4,6Вт;
  •  частота обертання гвинта – 60 об/хв;
  •  максимальне переміщення гайки – 300мм;
  •  максимальний момент на вихідному валу редуктора – 1 Нм;
  •  максимальне осьове навантаження –100Н;
  •  габаритні розміри – 1752001440мм.
  •  

Рисунок 2.2 – Тарувальнтй графік установки ТММ-33м


3  П
орядок  виконання роботи

3.1 Вивчити будову установки і підготовити таблицю для записування результатів роботи (табл.3.1).

3.2 Вставити в установку гвинт  М424,5 з гайкою зі сталі 20, затиснувши верхню висувну муфту затискним гвинтом.

3.3 Гайку опустити в нижнє положення, підвісити до неї  вантаж 30Н (вага підвіски без додаткового вантажу), записати вагу вантажу у відповідну графу таблиці й тумблером увімкнути живлення.

3.4 Увімкнути електродвигун кнопкою “Пуск”. За час руху гайки вверх три рази зняти покази індикатора і записати в таблицю їх середнє значення.

3.5 Шляхом комбінацій ваги підвіски, що дорівнює 30Н, і додаткових вантажів, послідовно навантажити гайку різними вантажами за вказівкою викладача. Записати в таблицю середні значення показів індикатора при змінених осьових навантаженнях. Вимкнути живленням тумблером.

3.6 За тарувальним графіком (рис. 2.2) визначити прикладені до гвинта обертові моменти Тзак  для кожного вантажу відповідно.

3.7 Визначити корисну роботу Акор  та затрачену роботу Азат за один оберт гвинта для різних осьових навантажень Fa   за формулами:

Акор=Fa Рп;                     Азатзак2,       (3.1)

де   Рп – хід гвинта.

Визначити експериментальне значення к.к.д. гвинтового механізму для різних осьових навантажень за формулою:

.      (3.2)

3.8 Накреслити графік зміни к.к.д. залежно від осьового навантаження Fa.

3.9 За аналітичною залежністю       підрахувати к.к.д. гвинтової пари. При цьому прийняти число заходів різьби  п=1 , середній діаметр різьби d2=39,077мм, коефіцієнт тертя  f=0,15  (сталь по сталі без мастила), кут профілю різьби = 600.

3.10 Замінити гайку (взяти гайку з бронзи ОЦС 5-5-5). Повторити роботи за п.п.3.3 ÷ 3.9.  При цьому коєфіцієнт тертя  пари сталь-бронза в п. 3.9  прийняти  f=0,12.

3.11 Виконати п.п. 3.2 ÷ 3.10 з гвинтом, який має прямокутну тризахідну різьбу      Прям. 4224(Р8) .

3.12 Проаналізувати результати теоретичних підрахунків та експериментальних даних, зробити висновки.  

4 Оформлення звіту про виконану роботу

Для зарахування лабораторної роботи студент повинен оформити звіт про виконану роботу та захистити його. У звіті обов`язково повинна бути наступна інформація:

  •  назва та ціль роботи;
  •  короткі теоретичні відомості та розрахункові формули;
  •  схема установки;
  •  таблиці з результатами експериментів;
  •  графіки залежності зміни к.к.д. залежно від осьового навантаження ηгв = f(Fa)  для кожної досліджуваної гвинтової пари.

       


Таблиця 3.1   -   Результати експериментальних вимірювань

Найменування

пунктів

роботи

Гвинт М424,5

Гвинт Прям. 4224(Р8)

Гайка-сталь20

Гайка-

ОЦС5-5-5

Гайка-сталь20

Гайка-

ОЦС5-5-5

Вантаж,Н

Вантаж,Н

Вантаж,Н

Вантаж,Н

Середнє значення показів

індикатора, мм

Обертовий момент Тзак , що

відповідає середньому значе-

нню показів індикатора, Нмм

Корисна робота  

Акор = Fa .Pn,   Нмм

Затрачена робота

Азат= Тзак.2,   Нмм

К.к.д.   

Аналітичне значення к.к.д.

Число заходів

різьби  п

Хід різьби   Рп, мм

Кут профілю різьби  , град

Середній діаметр різьби      d2, мм

Коефіцієнт тертя в різьбі без змащування   f


5
Запитання  для самоконтролю

  1.  Для чого застосовують гвинтові механізми?
  2.  Чим відрізняються кріпильні різьби від різьб, що застосовують у передачах гвинт-гайка?
  3.  Які різьби застосовують у передачах гвинт-гайка для створення великих зусиль, а які для точних переміщень?
  4.  Які недоліки притаманні пямокутним різьбам?
  5.  Що таке кут профілю різьби? В яких різьбах кут профілю менший: кріпильних чи ходових?
  6.  Як залежить к.к.д. гвинтових механізмів від параметрів різьби?
  7.  Що таке зведений кут тертя і від чого він залежить?
  8.  Поясніть поняття самогальмування гвинтових механізмів? Які різьби називають самогальмівними?
  9.  Як впливає число заходів і кут профілю різьби на к.к.д. гвинтової пари?
  10.   Назвіть відомі вам способи підвищення к.к.д. гвинтових механізмів.

Рекомендована література

  1.   Элементы приборных устройств. Основной курс: В 2-х ч. Ч.1/Под ред. О.Ф. Тищенко.–М.:Высшая школа, 1982. – 303 с.
  2.  Первицкий Ю. Д. Расчет и конструирование точных механизмов. – Л.: Машиностроение, 1976. – 456с.
  3.  Милосердин Ю. В., Семенов Б. Д., Кречко Ю. А. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок. – М.: Машиностроение, 1985. – 408с.
  4.  Павлище В.Т. Основи конструювання та розрахунку деталей машин. – Київ: Вища школа, 1993. – 556с.
  5.  Детали и механизмы приборов: Справочник / Б.М. Уваров, В.А. Бойко, В.Б. Подаревский, Л.И. Власенко. – К.: Техніка, 1987. – 343с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13006. Принципи побудови та особливості структур баз даних в геоінформаційних системах реального часу 112 KB
  Лекция №2.1. Принципи побудови та особливості структур баз даних в геоінформаційних системах реального часу. План 2.1.1. Принципи побудови та особливості структур баз картографічних даних в ГІС ОУ 2.1.2. Специфіка організації процесу зберігання графічної інформації. ...
13007. Основные типы моделей баз даних в геоінформаційних системах реального часу 148 KB
  Лекция №2.2. Основные типы моделей баз даних в геоінформаційних системах реального часу. План 2.2.1.Тематична модель картографічних даних. .Графічна модель картографічних даних. Просторова модель картографічних даних. 2.2.4. Інфологіч
13008. Методи організації баз картографічних даних в геоінформаційних системах реального часу 61.5 KB
  Лекция №2.3. Методи організації баз картографічних даних в геоінформаційних системах реального часу. План Логічна й фізична організація баз графічних даних. Структура баз картографічних даних на основі квадротомічних дерев. 1. Логическая и физиче...
13009. Структури баз картографічних даних в геоінформаційних системах реального часу 154.5 KB
  Лекция №2.4. Структури баз картографічних даних в геоінформаційних системах реального часу. План 1.Cтруктури файлів баз картографічних даних реального часу побудованих на основі: послідовної організації даних методу хешування ідентифікатора індекснопослідовно...
13010. Авиационные геоинформационные системы и технологии. Лабораторные работы 754.5 KB
  Лабораторные работы 16 по дисциплине Авиационные геоинформационные системы и технологии ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11.1 Тема: Знакомство с методами функционирования АГСиТ с помощью действующих пакетов прикладных программ Цель работы: ознакомиться с действующ...
13011. Системы координат и их проекций. Перерасчет координат с помощью геоинформационной системы DIGITALS 763.5 KB
  Содержание работы. Данная курсовая работа КР состоит из 2 частей: теоретической и практической. Теоретическая часть заключается в выполнений литературнопатентного поиска материалов по указанной теме и изучения поданного материала. Практическая часть выпо
13012. Лабораторні роботи з дисципліни «Основи геоінформатики» 2.26 MB
  Лабораторні роботи з дисципліни Основи геоінформатики ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1 Тема: Просторові та атрибутивні дані Мета роботи: ознайомитися зі структурою даних геоінформаційних систем вивчити характеристики кількох різних структур. Підготовка до роб...
13013. Принципы и особенности построения средств отображения информации, построенные на различных физических принципах 989 KB
  План 1.5.1. Принципы и особенности построения средств отображения информации построенные на различных физических принципах. 1.5.2. Системы отображения информации на базе ЭЛТ. 1.5.1. Принципы и особенности построения средств отображения информации построенные на ра...
13014. Формат сохранения картографической информации и алгоритм работы программы-конвертора 134.5 KB
  В задачах цифровой картографии очень важное значение имеет выбор формата представления информации – основы БКД АГК. К географическим базам данных манипулирующим большими массивами информации и принадлежащим системам работающим в режиме реального времени предъявляют...