Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ. Рецензенты: 1 Руководитель группы прочностных поверочных расчётов упб и ипп фгуп «по «Маяк», к т. н. М. А. Ребрин



НазваниеМетодические рекомендации по выполнению лабораторных работ. Рецензенты: 1 Руководитель группы прочностных поверочных расчётов упб и ипп фгуп «по «Маяк», к т. н. М. А. Ребрин
страница1/5
Дата08.06.2013
Размер0.7 Mb.
ТипМетодические рекомендации
источник
  1   2   3   4   5


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет

«МИФИ»

Озерский технологический институт – филиал НИЯУ МИФИ




КАФЕДРА ТМ и МАХП






Б.П. Тимофеев, В.В. Кисляков, А.А. Комаров, А.Н. Петров, В.Г. Сосюрко



сборник

лабораторных работ по курсу


«Детали машин»




УТВЕРЖДЕНО

редсоветом института

в качестве учебного пособия


2009

УДК 621.8(7)

Т 41


Тимофеев Б.П., Кисляков В.В., Комаров А.А., Петров А.Н., Сосюрко В.Г.


^ Сборник лабораторных работ по курсу «Детали машин»: Учебное пособие, Изд. 2-е., переработанное. - Озёрск: ОТИ НИЯУ МИФИ, 2009. – 64с.: ил.


Сборник предназначен для студентов специальностей 151001 «Технология машиностроения» и 240601 « Машины и аппараты химических производств», выполняющих лабораторные работы по курсу «Детали машин», а также может быть использован при изучении курса «Механика» студентами других технических специальностей.

В учебном пособии тематика лабораторных работ подобрана в соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов по подготовке специалистов технических специальностей. В сборнике приведены краткие теоретические сведения по каждой работе, дается описание лабораторных установок и методические рекомендации по выполнению лабораторных работ.


Рецензенты: 1 Руководитель группы прочностных поверочных расчётов УПБ и ИПП ФГУП «ПО «Маяк», к.т.н. М.А. Ребрин.

2 Доцент кафедры ТОМ Кыштымского филиала ЮУрГУ В.В. Ахлюстина.


^

Озёрский технологический институт - филиал НИЯУ МИФИ, 2009


содержание


Предисловие………………………………………………………………......4

1 Лабораторная работа №1.

Изучение работы электромагнитного демпфера………………………….5

2 Лабораторная работа № 2.

Определение КПД червячного редуктора………………………………..13

3 Лабораторная работа № 3.

Изучение работы передачи винт-гайка…………………………………...19

4 Лабораторная работа № 4.

Определение критической скорости вращения вала…………………….26

5 Лабораторная работа №5.

Определение момента трения в подшипниках качения…………………36

6 Лабораторная работа № 6.

Определение момента трения в подшипниках качения…………………40

7 Лабораторная работа № 7.

Определение коэффициента полезного действия

многоступенчатого редуктора…………………………………………….48

8 Лабораторная работа № 8.

Изучение конструкции и определения основных параметров

планетарного редуктора…………………………………………………...55

Литература…………………………………………………………………...63


Предисловие


Настоящий сборник включает в себя описание 8 лабораторных работ. При подготовке сборника за основу были использованы следующие источники: «Лабораторные работы по теории механизмов и машин» В.В. Юденича, изд-во «Высшая школа», 1972 г., лабораторные работы по курсу «Расчет и конструирование точных механизмов» Б.Т. Середы, изд-во «Высшая школа», 1979 г., лабораторные работы по курсу «Детали приборов», издание МВТУ им. Баумана Н.Э., 1975 г., а также учебники и учебные пособия, приведенные в списке литературы.

Содержание сборника охватывает широкий спектр вопросов, связанных с изучением различных механизмов. Он предназначен для студентов механических специальностей, изучающих курс «Детали машин», но может быть использован также в курсе «Механика» при изучении раздела «Детали машин».

При выполнении лабораторных работ студенты знакомятся с конструктивными особенностями механизмов, изучают практические приемы определения их характеристик, сравнивают теоретические и экспериментальные данные.

На лабораторных занятиях до начала выполнения работ студентами следует ознакомиться с ее описанием по сборнику лабораторных работ и получить допуск у преподавателя на проведение работы, ответив на контрольные вопросы. После выполнения работы и предъявления полученных результатов преподавателю студенты оформляют отчет по лабораторной работе.

На титульном листе отчета указываются наименование учебной дисциплины, название работы, фамилия и номер группы, в которой обучается студент, выполнивший работу.

В отчете излагается цель работы, приводятся исходные данные, эскизы оборудования, на котором проводятся эксперименты, схемы, таблицы и графики с результатами экспериментов, необходимые формулы и расчеты. В конце отчета делаются выводы по проделанной работе.

Занесение данных в таблицы следует производить четко и аккуратно, выполнение эскизов, схем и графиков – с помощью чертежных инструментов.

Оформление отчёта должно соответствовать требованиям, изложенным в методических указаниях по оформлению текстов учебных студенческих работ [9.20].


^ Лабораторная работа №1


изучение работы электромагнитного демпфера


Цель работы – экспериментально определить основные характеристики электромагнитного демпфера.


    1. Краткие теоретические сведения


Успокоителем, или демпфером, называется устройство, предназначенное для уменьшения собственных колебаний подвижной системы прибора. Собственные, или свободные, колебания в приборе могут появиться в результате толчков и ударов, при внезапном приложении и снятии измеряемой величины или её резком изменении.

В отсчётных приборах успокоители необходимы для обеспечения точной и быстрой фиксации измеряемой величины. В приборах, работающих в условиях тряски и вибрации, успокоители дают возможность снимать неискажённые показания. В самопишущих приборах успокоители препятствуют возникновению свободных колебаний подвижных элементов, которые могут внести большие искажения в запись.

Демпфирование собственных колебаний наблюдается при наличии сил сопротивления (например, гидро – газо-электромагнитного рассеяния энергии и т.д.), изменения жёсткостных характеристик колебательной системы, изменяющих характеристики подвижной системы. В зависимости от применяемого способа успокоения колебаний успокоители разделяются на электромагнитные, воздушные и жидкостные.

Уравнение движения подвижной системы прибора с одной степенью свободы можно записать в следующем виде:



(1.1)

где – момент сил инерции;

J – момент инерции подвижной системы относительно оси вращения;

– момент, создаваемый успокоителем;

C – коэффициент успокоения (демпфирования), численно равный моменту успокоения при угловой скорости подвижной системы, равной единице ( = 1);

^ МТР – момент сил трения подвижной системы;

МП = Кα – момент, создаваемый пружиной крутильной жесткости (в дальнейшем «пружина»);

^ К – жёсткость пружины, численно равная моменту пружины при угле закручивания её на 1 рад.;

МВ – вращающий момент, действующий на подвижную систему;

α – угловая степень подвижности системы.


В состоянии покоя вращающий момент МВ, действующий на подвижную систему, уравновешивается противодействующим моментом пружины МП. При выводе системы из равновесия нарушается равенство моментов МВ и МП, возникает устанавливающий момент МУ, равный разности моментов МВ и МП, который приводит систему в движение к новому положению равновесия. Движущаяся система, обладая кинетической энергией, перейдёт за положение равновесия. При этом знак МУ изменится, система возвратится к положению равновесия и снова перейдёт за него, и, таким образом, возникнут собственные колебания системы. Для того чтобы эти колебания были затухающими, применяется успокоитель.

Рассмотрим два частных случая движения системы.


СЛУЧАЙ 1.


Предположим, что МВ = 0, МТР = 0 и система не имеет успокоителя. Тогда уравнение (1.1) принимает вид:



(1.2)
или .


Решением этого уравнения будет



(1.3)
,


где α0 – угол отклонения системы от начального положения равновесия при t = 0 и =0;

– круговая частота собственных колебаний.


Уравнение (1.3) показывает, что если систему вывести из положения равновесия на угол α0 , то затем она будет совершать незатухающие колебания по закону косинуса (рисунок 1.1 а).








Рисунок 1.1 – Характер движения колебательной системы:

а) периодические незатухающие колебания;

б) периодические затухающие колебания;

в) апериодическое движение.


Периодом собственных незатухающих колебаний называется время одного полного колебания системы



(1.4)

Из уравнения (1.4) видно, что T0 зависит только от J и K: чем больше J и меньше K, тем больше T0.

Частотой собственных незатухающих колебаний называется величина, обратная периоду



(1.5)
.


Наибольшее отклонение системы за период T0, равное α0, называется амплитудой колебания.


СЛУЧАЙ 2.


Предложим, что Мв = Мтр =0 и система имеет успокоитель. Тогда уравнение (1.1) будет иметь вид



(1.6)
.


Характер движения подвижной системы прибора полностью определяется степенью успокоения β и частотой собственных колебаний. Величина β определяется по формуле


(1.7)
.


Из произведения β0 находим коэффициент успокоения


(1.8)

.


Тогда уравнение (1.6) можно преобразовать к виду



(1.9)
,


из которого видно, что функция α = f(t), выражающая закон изменения α от времени t, зависит от величины β.

Решение уравнения (1.9) при β < 1 имеет вид



(1.10)
.


Уравнение (1.10) показывает, что амплитуда колебаний будет с течением времени уменьшаться, т.е. колебания будут затухающими (рисунок 1.1 б).

При β = 1 решение уравнения (1.9) будет иметь вид


(1.11)

.

В этом случае подвижная система без колебаний плавно подходит к положению равновесия (рисунок 1.1 в, кривая 1).

При β > 1 система без колебаний, но более медленно будет приближаться к положению равновесия (рисунок 1.1 в, кривая 2). Движение системы при β = 1 и β > 1 называется апериодическим.

Согласно уравнению (1.10), при β < 1 период затухающих колебаний системы



(1.12)
.


Следовательно, при β < 1 период Т > Т0 (это значит, что введение в систему успокоителя изменило частоту колебаний системы), и по мере приближения β к единице период Т приближается к бесконечности, а колебательное движение системы – к апериодическому.

Подвижная система практически считается успокоившейся, если ее колебания относительно положения равновесия не превышают достаточно малой заданной величины Δα (рисунок 1.1 б, в), измеряемой в радианах. Время успокоения, т.е. время, в течение которого подвижная система практически устанавливается в положение равновесия, определяется по формуле Арутюнова



(1.13)
,


где - коэффициент, характеризующий относительную точность установки системы в положение равновесия.


При расчете успокоителей обычно задают tусп, J, К, λ. Искомыми являются коэффициент успокоения С или степень успокоения β, после определения которых выбирается тип успокоителя.


1.2 Устройство и принцип работы прибора


Работа выполняется с помощью прибора ДП10А, который состоит из механизмов, позволяющих отклонять на определенный угол колебательную систему и записывать кривую, характеризующую свободные колебания при различных степенях затухания в зависимости от силы тока, подаваемого на магнитный демпфер.

Прибор смонтирован на литом основании 19 и при эксплуатации устанавливается на лабораторном столе (рисунок 1.2). На верхней плоскости основания смонтирована колебательная система прибора, а на передней стенке – записывающее устройство и панель с рукоятками управления и амперметром. Внутри основания расположен привод записывающего устройства и шасси с расположенными на нем элементами электрической схемы.




Рисунок 1.2 – Прибор ДП10А для изучения свойств электромагнитного демпфера


Колебательная система состоит из немагнитного диска 15, закрепленного на торсионных растяжках, размещенных в вертикальной колонке 18 трубчатой формы. Растяжки выполнены из стальной проволоки. Натяжение растяжек осуществляется при помощи специальной гайки, расположенной внутри корпуса (в нижней части колонки), для чего необходимо предварительно снять заднюю крышку прибора. Два электромагнита 8, расположенные справа, при протекании через них тока отклоняют немагнитный диск против часовой стрелки и фиксируют его в исходное положение.

Магнит 3, расположенный слева, представляет собой электромагнитный демпфер, который создает тормозной момент в колебательной системе. При отключении тока магниты 8 освобождают диск, после чего он под действием крутящего момента, создаваемого растяжками, начинает совершать крутильные колебания. Величины амплитуды и время затухания изменяются в зависимости от величины тока, подаваемого на электромагнитный демпфер, то есть от величины тормозного момента. В нерабочем положении немагнитный диск фиксируется прижимным винтом, расположенным на задней стороне прибора.

Записывающее устройство включает в себя механизм лентопротяжки и устройство электроискровой записи. Оно позволяет записывать кривую, характеризующую затухающие колебания немагнитного диска при воздействии на него тормозного момента, создаваемого электромагнитным демпфером.

Механизм лентопротяжки расположен внутри корпуса на передней панели 11 и закрепляется на ней винтами 4. Катушка с бумажной лентой насаживается на неподвижную ось, расположенную параллельно ведомому валику, и запирается на ней эксцентриком. Приводом механизма служит электродвигатель ДСМ60-Л, который через редуктор с передаточным числом U=4 передает вращение ведущему валику. Бумажная лента прижимается к ведущему валику резиновыми роликами, исключающими возможность провисания и пробуксовки бумаги при протягивании. Для установки катушки с бумажной лентой необходимо отвернуть винты 4 и повернуть корпус лентопротяжного механизма вокруг оси 16.

Устройство искровой записи состоит из верхнего и нижнего электродов и металлического флажка между ними. Верхний электрод 7 расположен на кронштейнах, выполненных из электроизоляционного материала. К электроду присоединен кабель от вывода катушки зажигания. Нижний электрод 5 соединен с корпусом прибора и представляет собой тонкую пластинку, по ребру которой перемещается бумажная лента. Флажок 6 соединен через электроизоляционную пластинку с диском колебательной системы и расположен между верхним и нижним электродами. При подаче тока в катушку зажигания между верхним электродом, флажком и нижним электродом «проскакивает» искра, прожигающая бумагу – записывая след движения флажка, то есть амплитуду колебаний немагнитного диска.

Колебательная система и верхний электрод (высоковольтный) защищены прозрачным кожухом 20, выполненным из органического стекла.

На передней панели прибора, кроме механизма лентопротяжки, расположены: амперметр, ручка резистора, четыре тумблера, сигнальная лампочка и кнопка включения электромагнитов, отклоняющих диск в исходное положение. При переводе тумблера «сеть» 10 в положение «вкл» загорается сигнальная лампочка 9.

При нажатии кнопки «отклоняющая система» 13 через отклоняющие электромагниты протекает ток, и они поворачивают диск против часовой стрелки на максимальный угол в исходное положение. При отпускании кнопки диск начинает совершать свободные крутильные колебания. При включении тумблеров «лентопротяжка» 12 и «запись» 14 бумажная лента начинает перемещаться, и механизм искровой записи начнет записывать кривую колебаний немагнитного диска без воздействия на него тормозного момента от магнитного демпфера.

Для создания тормозного момента на диске надо повернуть рукоятку резистора «демпфирование» 1 на заданную величину тока, контролируя его по амперметру 2, после чего переключить тумблер «демпфер» 17 в положение «вкл». При этом начнется запись кривой колебаний диска при заданном тормозном моменте, создаваемом электромагнитным демпфером.

1.3 Порядок проведения работы


1.3.1 Ознакомиться с описанием работы.

1.3.2 Вычислить по формуле (1.4) период собственных колебаний диска без успокоителя, принять J = 125·10-6 кг·м2; К = 197·10-6 Н·м/рад (паспортные данные).

1.3.3 Подготовить прибор к работе: включить вилку токоведущего шнура в сеть переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 220 В, включить прибор тумблера «Сеть», при этом должна загораться сигнальная лампочка.

1.3.4 Записать свободные крутильные колебания: раскачать диск трехкратным кратковременным нажатием кнопки «отклоняющая система», включить тумблер «лентопротяжка», включить «запись» на 10-15 с. Включить тумблер «запись» и «лентопротяжка».

1.3.5 Записать затухающие колебания системы при заданной силе тока демпфирующего магнита: включить тумблер «демпфер»; установить рукояткой «демпфирование» заданную преподавателем величину тока, фиксируя ее по амперметру; Выключить тумблер «демпфер»; раскачать диск трехкратным кратковременным нажатием кнопки «отклоняющая система», включить тумблер «лентопротяжка» и «запись»; включить тумблер «демпфер». Время записи 10-15 с. Выключить все, начиная с тумблера «запись».

1.3.6 Зная скорость протягивания ленты V = 10 мм/с, определить по первому графику (запись свободных крутильных колебаний) период собственных колебаний диска и сравнить с расчетными.

1.3.7 Обработать запись затухающих колебаний (второй график).

1.3.7.1 Зная скорость ленты и допустимую амплитуду колебаний Δα, определить по графику время успокоения tусп (значение Δα задается преподавателем).

1.3.7.2 По графику определить период затухающих колебаний Т.

1.3.7.3 Определить круговую частоту из формулы (1.14).

1.3.7.4 Определить степень успокоения β из формулы (1.12).

1.3.7.5 Вычислить коэффициент успокоения С по формуле (1.8).


1.4 Контрольные вопросы


1.4.1 Назначение демпфера.

1.4.2 Какие способы уменьшения колебаний используются в технике?

1.4.3 Изобразите график затухающих колебаний и покажите на нем время успокоения колебаний.

1.4.4 Как определить степень успокоения?

1.4.5 Как определить коэффициент успокоения?

  1   2   3   4   5

Добавить документ в свой блог или на сайт


Похожие:



Если Вам понравился наш сайт, Вы можеть разместить кнопку на своём сайте или блоге:
refdt.ru


©refdt.ru 2000-2013
условием копирования является указание активной ссылки
обратиться к администрации
refdt.ru