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

28915. Февральская революция 1917 г. и свержение самодержавия 38.5 KB
  Специфика исторического процесса в России спрессовала во времени и пространстве фундаментальные проблемы общественного преобразования разных эпох. Особую остроту и зрелость революционной ситуации в России к началу 1917 г. Заявив что судьбу политического строя в России должно решать Учредительное собрание. Самодержавие в России окончательно пало.
28916. Россия от февраля до октября 1917 г. Альтернативы развития страны 43.5 KB
  В ходе февральской революции в России сложилось двоевластие: временное правительство орган диктатуры буржуазии и помещиков; советы рабочих солдатских депутатов орган власти трудящихся. Возникает вторая альтернатива: установление жесткой диктаторской власти опирающейся на военщину. В конце августаначале сентября Петроградский и Московский Советы приняли резолюцию о взятии всей полноты власти. В ответ была предпринята попытка усиления центральной власти.
28917. Гражданская война в России (1918-1920 гг.) 42.5 KB
  Гражданская война в России 19181920 гг. Союз защиты Родины и свободы под руководством эсера Савинкова Союз освобождения России объединивший кадетов меньшевиков эсеров. На юге России и Северном Кавказе генералы Алексеев и Корнилов начали формировать Добровольческую армию ставшую основой белого движения. Страны Антанты подписали соглашение о непризнании Брестского мира и будущем разделе России на сферы влияния.
28918. Формирование однопартийного политического режима (1917-1940 гг.) 39.5 KB
  Это привело к подчинению государственных структур партии. Этот процесс шел параллельно с тенденцией превращения диктатуры пролетариата в диктатуру партии. В условиях однопартийной системы Советы превратились в придаток партии. Советы же оказываются лишь рычагом в руках партии для управления государством.
28919. Социально-экономическая политика советского государства (1921-1941 гг.) 41.5 KB
  Речь шла о необходимости превращения СССР из страны ввозящий машины и оборудование в страну производящую их. На рубеже 2030 годов руководство страны приняло курс на форсирование индустриального развития. Руководство страны решило выдвинуть лозунг догнать и перегнать в кратчайшие сроки в техникоэкономическом отношении передовые капиталистические страны. За ним стояло желание в кратчайшие сроки любой ценой ликвидировать отсталость страны и построить новое общество.
28920. НАЦИОНАЛЬНАЯ ПОЛИТИКА СОВЕТСКОГО ГОСУДАРСТВА. ОБРАЗОВАНИЕ СССР 23 KB
  ОБРАЗОВАНИЕ СССР После Октябрьской революции и победы большевиков одним из первых декретов новой власти стала Декларация прав народов России провозглашавшая равенство и суверенность всех народов их право на самоопределение вплоть до отделения и образования самостоятельных государств свободное развитие всех национальных меньшинств. После Гражданской войны начался процесс объединительного движения которое привело к образованию новой российской государственности СССР. съезд полномочных представителей данных республик I съезд Советов Союза...
28921. Культурное строительство в СССР (1921-1941 гг.) 40.5 KB
  Советский период это сложное и противоречивое явление в развитии не только нашей истории но и культуры. Отличительной особенностью советского периода истории культуры является огромная роль в ее развитии партии и государства. Государство взяло на себя финансирование всех отраслей культуры: образование материальнотехническое обеспечение все виды искусства установив строжайшую цензуру над литературой театром кинематографом учебными заведениями и т. В спецхранилищах оказались произведения писателей художников и других представителей...
28922. Советское государство и мир (1921-1941 гг.) 43.5 KB
  Согласно ему СССР поддерживал коммунистическое национально-освободительное движение в мире; прагматической концепции мирном сосуществовании государств с различным общественным строем. В результате СССР в основном сумел преодолеть состояние дипломатической изоляции. Япония развязала боевые действия против СССР и Монголии в районе реки ХалхинГол. для СССР стала реальной угроза войны на два фронта.
28923. Первый период ВОВ. Перестройка страны на военный лад 23.5 KB
  Начало войны стало катастрофой для Красной Армии. Обескровленная репрессиями и в результате оперативностратегических промахов уже за первые три недели войны Красная Армия потеряла около 850 тыс. Преодолев шок первых месяцев войны правящий режим СССР смог использовать такие преимущества как сверхцентрализация управления огромные природные и людские ресурсы обеспечив предельное напряжение всех сил народа. В результате в первые полгода войны несмотря на трудности связанные с немецким наступлением летомосенью 1941 удалось эвакуировать на...