6189

Определение моментов трения в подшипниках качения

Лабораторная работа

Физика

Определение моментов трения в подшипниках качения Цель работы: определение моментов трения в шарикоподшипниках. Расчетные методы определения моментов трения в подшипниках качения Моменты трения Тп, Н.мм, в шарикоподшипниках с внут...

Русский

2012-12-30

55 KB

74 чел.

Определение моментов трения в подшипниках качения

Цель работы:

определение моментов трения в шарикоподшипниках.

  1.  Расчетные методы  определения моментов трения в подшипниках качения

Моменты трения  Тп , Н.мм, в шарикоподшипниках с внутренним диаметром  d  25 мм и внешним D могут быть рассчитаны по полуэмпирической формуле [1]

                 ,                                             (1)

где  Т0 – собственный момент в ненагруженом подшипнике; Fr и Fa – радиальная и осевая силы, Н, соответственно, действующие на подшипник; Dm диаметр окружности, проходящей через центры тел качения – шариков или роликов (Dm  0,5(D+d)); Dw диаметр тела качения (Dw  0,25(Dd)); k – коэффициент трения качения в подшипнике, который может быть принятым  k = 0,003...0,007 мм .

           Собственный момент Т0, Н.мм,  рассчитывают по формуле

                                                      Т0 = 0,02 (D+d).                                                   (2)

2. Экспериментальные методы определения моментов трения

2.1. Определение момента в квазистатическом режиме вращения

Такой режим можно осуществить при незначительной скорости вращения вала, установленного на подшипниках, под действием малой окружной силы на внешнем диаметре подшипника. Момент этой силы и равен моменту трения в паре подшип-ников.

Схема эксперимента приведена на рис. 1, а.

                                   а                                                          б

Рис.1. Определение моментов трения подшипников

Стальной барабан 3 установлен на двух подшипниках 4 на столе 5; на поверх-ность барабана наматывают гибкую нить 2, на которую подвешивают груз 1. Необ-ходимо подобрать массу последнего таким образом, чтобы он медленно начал опускаться вниз, вращая барабан. Важно, чтобы эта масса была минимальной – на границе торможения поворота барабана (подбор массы груза осуществляют при помощи лабораторных разновесов).

Моменты трения двух подшипников при этом рассчитывают по формуле:

                                                      2Т0 = 0,5mgD1 ,                                                   (3)

где  g = 9,81 м/с2 – ускорение земного тяготения.

 2.2. Определение моментов трения в динамическом режиме

Если звено механизма с моментом инерции J , установленное на подшипниках, вращается с угловой скоростью , его кинетическая енргия Е = J 2/2. Звено разгоняют до скорости  0 , а потом дают возможность тормозиться моментами трения Т в опорах. Промежуток времени , на протяжении которого звено полностью затормозится, т.е. полностью потратит свою кинетическую енергию , дает возможность рассчитать моменты трения в подшипниках.

Уравнение движения для звена:  после интегрирования в пределах изменения скорости от   0  до   = 0 (при условии Т  const ):

                                                                                                     (4)

 Cхема проведения эксперимента остается той же, но необходимо разогнать звено (барабан) до скорости, которая существенно превышает квазистатическую. Этот разгон осуществляют также грузом, но его масса должна быть значительно большей, чем в первом эксперименте – п. 2.1. Если груз падает с высоты  h, его потенциальная энергия равна  П = mgh, – она почти вся переходит в кинетическую энергию , за исключением  затраты энергии на трение в подшипниках Т0 , где 0 – угол, на который повернулся барабан при разгоне массой  т .

Этот угол можно рассчитать по соотношению  h = D10/2. 

Уравнение, связывающее кинетическую и потенциальную энергии:

                                                        .                                                (5)

Совместное решение уравнений (4) – (5) дает возможность рассчитать момент трения в двух подшипниках:

                                    .                                   (6)

  1.  Порядок выполнения работы

  1.  Определение момента в квазистатическом режиме:
  •  измерить диаметр барабана  D1 ;
  •  накрутить гибкую нить на барабан и подобрать гирьки, обеспечивающие квазистатический режим вращения;
  •  рассчитать моменты трения по формуле (3).
    1.  Определение момента в динамическом режиме:
  •  измерить диаметры подшипников  d – внутренний и Dвнешний;
  •  измерить длину барабана L и согласно схеме на рис. 1, б рассчитать  

        момент инерции  J  по формуле [2]

                          ;

        где  тб  – масса барабана (ее также рассчитать);

  •  накрутить гибкую нить на барабан, измерить высоту h , с которой будет падать груз массой т ;
  •  отпустить груз падать, и в тот момент, когда груз достигнет

        пола, включить секундомер;

  •  зафиксировать время, которое нужно барабану до полной остановки;
  •  рассчитать моменты трения по формуле (6).
    1.  Определить моменты трения в подшипниках расчетом по формулам
  1.  – (2), учитывая радиальную силу на подшипники от веса барабана.

          3.4.  Пояснить различия (они всегда есть) трех результатов– одного, вы-численного по формуле (1), и двух экспериментальных.

3.5. Оформить отчет по лабораторной работе  № 8.

Литература

1. Детали и механизмы приборов: Справочник / Б.М. Уваров, В.А. Бойко, В.Б. Подаревский, Л.И. Власенко. – 2-е изд. – Киев: Техніка, 1987.

2.  Фаворин  М.В. Моменты инерции тел. Справочник. М.: Машиностроение, 1970. 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61232. УРОК - ПРОЕКТ. ДОНЬКА ПРОМЕТЕЯ 1.09 MB
  Розширити коло знань учнів про життєвий та творчий шлях Лесі Українки. Вчити учнів здійснювати проектну діяльність на основі досліджень; самостійно опрацьовувати нову інформацію, виділяти найголовніше;
61233. Конспект урока окружающего мира. Здравствуй, ЦО № 218! 327 KB
  Цель: познакомить учащихся с ЦО № 218. Задачи: а) образовательные: сформировать представление об образовательном учреждении, познакомить с кабинетами начальной школы, музыки, английского языка, спортивным и актовым залами, библиотекой, зимним садом...
61234. Веселая прогулка в страну - Хореография 27.68 KB
  Цели: образовательная: повторить ранее изученный материал: позиции рук, ног в классическом танце. Элементы: demi-plie, grand-plie, battement tendu, releve; расширить знания детей о богатстве русской хореографии...
61235. Параллельные прямые в пространстве 21.52 KB
  Оборудование: В ходе урока используется презентация Microsoft PowerPoint Параллельные прямые в пространстве модель куба карандаши. Запишите сегодняшнее число и тему нашего урока Параллельные прямые в пространстве.
61236. Grammar in Use 28.74 KB
  Цели: расширение грамматических навыков по теме Present Tenses. образовательная: освежить и углубить знания учащихся по употреблению времён группы развивающая: закрепиnь и автоматизировать правильное использование времён группы Present
61237. Алгоритмы и блок-схемы 64.46 KB
  Алгоритмы можно задавать по-разному: Словами Блок-схемой На языке программирования Блок-схема графическое представление алгоритма. Блок-схема составляется из нескольких типов блоков.