Описание лабораторной установки. Экспериментальное исследование винтовых механизмов проводится на установке, кинематическая схема которой показана на рисунке 1

 

Экспериментальное исследование винтовых механизмов проводится на установке, кинематическая схема которой показана на рисунке 1. Установка смонтирована стационарно на стене по вертикали.

К верхней части станины крепится кронштейн с подшипниковым гнездом, в котором крепиться электропривод с редуктором 2. Корпус электродвигателя 1 жестко связан с корпусом редуктора, хвостовик которого в виде трубки является валом по отношению к шарикоподшипникам 3 кронштейна. Через трубку в бронзографитовых подшипниках скольжения выходит приводной вал 4 от редуктора к винту 5 исследуемой винтовой пары, таким образом, что в процессе работы вращается винт, а гайка 6 совершает лишь поступательное перемещение; от провода гайку предохраняет ползун в виде радиального стержня, перемещающийся вдоль глухого паза 7 станины.

Опорой винтовой пары является шарикоподшипниковый подпятник 8 нижнего кронштейна с гнездом для установки нижней цапфы винта.

Крутящий момент на винте определяется с помощью жесткого рычага, укрепленного на крышке редуктора, и пружины. Индикатор часового типа показывает величину прогиба пружины от воздействия реактивного момента.

Осевая нагрузка на гайку испытуемой винтовой пары, осуществляется подвешиванием к ней гирь 9. Приспособление для их крепления съемное, состоит из двух тяг с траверсой и полочкой для гирь.

В комплект лабораторной установки входят 3 винтовые пары (таблица 1). Номинальный диаметр всех пар d=42 мм. Материал винтов – сталь 45, материал гаек – сталь 20 (коэффициент трения μ=0,2) или бронза ОЦС 5-5 (коэффициент трения μ=0,15).

Содержание работы

В таблице 1 приведены характеристика 3-ей винтовой пары. В таблице 2 приведены характеристики гаек. В таблице 3 приведены результаты измерений (см. протокол).

 

Таблица 1
Характеристики винтовых пар
номер винтовой пары	Тип профиля, резьбы, угол профиля, град	Средний диаметр, d2, мм	Шаг, мм	Число заходов, n
	Прямоугольный α=0

 

Таблица 2
Характеристики гаек
Материал гайки	коэффициент трения
Сталь 20	0,2

 

 

Таблица 3
Результаты измерений
винт	гайка	ос.нагр	вверх
	бронза ОЦС 5-5	0,5 кг	1,9988	2,78	1,78
1 кг	2,603	2,788	2,462
3 кг	3,927	2,918	2,801

 

 

Расчетные формулы для вычисления КПД:

1. 
2. 
3. , где P_a – осевая нагрузка, Н; P – шаг резьбы, мм.,
4. 

Примеры вычисления КПД:

1. 
2. 
3. 
4. 

 

 

Отрицательные значения берем по модулю. Результаты измерений и вычислений для КПД приведены в таблице 4.

 

 

Таблица 4
Таблица результатов и измерений для вычисления КПД
винт	гайка	ос.нагр	вверх	Ад.с	Ап.с.	Кср	Мкр. Уср	кпд
	бронза ОЦС 5-5	0,5 кг	1,9988	2,78	1,78	5766,5		2,1862		0,0007
1 кг	2,603	2,788	2,462	6904,4		2,462		0,0012
3 кг	3,927	2,918	2,801	8480,8		3,2153		0,0028

 

Расчетные формулы для теоретического вычисления КПД:

1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
6. 
7. 
8. 
9. 
10. 

Примеры вычисления теоретического КПД:

1.

2.

 

3. Для винта с шагом P=8

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

 

 

Вспомогательные вычисления приведены в таблице 5. результаты измерений и вычислений для теоретического вычисления КПД приведены в таблице 6.

 

Таблица 5
Вспомогательные вычисления
Материал гайки	число заходов	Шаг, мм	средний диаметр	Коэффициент трения	ψ	ρ'	tg(ψ+ρ')	tgψ
бронза ОЦС 5-5				0,15	0,1800	0,1489	0,3413	0,0341

 

 

Таблица 6
Результаты и измерений теоретичского значения КПД
винт	гайка	ос. нагр	вверх	Мкр	Мтр	Мтр.п	Мкр.д	М'кр	МкрΣ	кпд
	бронза ОЦС 5-5	0,5	1,9988	2,78	1,78	3,584	0,645	0,05	0,013	0,358	4,292	0,0834
	2,603	2,788	2,462	7,1673	1,29	0,1	0,026	0,716	8,493	0,0834
	3,927	2,918	2,801	21,5	3,87	0,3	0,077	2,148	25,75	0,0834