Исследование винтового механизма (передачи винт-гайка)

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Кафедра инженерной графики

Отчет по лабораторной работе № 2

Выполнили: Проверил:

Студенты группы № 810701 Вышинский Н. В

Селезнев А.А.

Душевский А. И

Кравцов В. Э

Гарбуз И. И

Минск 2009

Цель работы:

Ознакомиться с винтовыми механизмами.

Определить зависимость коэффициента полезного действия винтовой пары от величины осевой и эксцентричной нагрузки на гайку.

Кинематическая схема установки

1 - основание,

2 - стойка,

4 - редуктор,

5 - электродвигатель,

6 - приводной вал,

7 - рычаг,

8 - плоская пружина,

9 - индикатор,

10 - винт,

11 - гайка,

12 - сигнальная лампа,

13 - тумблер,

14 - кнопка.

Теоретический КПД определим по формуле:

h = tgg / tg(g + rт),

где g - угол подъема винтовой линии; rт - приведенный угол трения.

Для резьбы приведенный угол трения

rт = arctg f¢ = arctg [f / cos(a / 2)],

где f¢ - приведенный коэффициент трения скольжения; f - коэффициент трения скольжения между материалами винта и гайки; a - угол профиля резьбы.

При этом: tg γ = p / (πd2), р = 2мм; d2 = 13 мм; угол трения ρ = arctg [f / cos(α / 2)], где

f = 0,1 - коэффициент трения скольжения для пары сталь-бронза; α = 30º - угол профиля трапецеидальной резьбы.

Действительный КПД при проведении экспериментов определяют по формуле

ηд = Ту / Тд,

где Ту - необходимый для осуществления движения гайки уравновешивающий момент, действующий в перпендикулярной к оси винта плоскости, Тд - крутящий момент на валу двигателя, который определяется по формуле

Тд = k·μ, [Нмм],

путем измерения показаний индикатора.

Необходимый для движения гайки момент Ту при осевой нагрузке силой Q должен быть

Ту = Q·tg(γ+ρ) ·(d2/2).

Величину действительного КПД ηд для выбранного значения плеча а определяют по формуле

ηд = Ту / Тд,

Вращающий момент Тд электродвигателя рассчитывают по формуле

Тд = k·μ, [Нмм],

Необходимый для движения гайки вращающий момент Ту при эксцентрично расположенной нагрузке Q и приложенной к гайке на расстоянии а должен быть

где f - коэффициент трения скольжения в винтовой паре (f = 0,1); Н - высота гайки (Н = 26 мм); ρ - угол трения; γ - угол подъема винтовой линии; d2 - средний диаметр резьбы (d2 = 13 мм).

Результаты проведенных экспериментов занесем соответственно в таблицу 1 и таблицу 2:

Таблица 1

Q Н	k	Тд мм*Н	Ту мм*Н	ŋд%
1	5	3.5	10.5	5.03	48
2	10	6	18	10.06	56
3	15	6	18	15.09	84

Таблица 2

а мм	К	Тд мм*Н	Ту мм*Н	ŋд%	ŋ%
1	50	17.6	52.8	22.575	43	14
2	60	18.7	56.1	25.075	41	13
3	80	26	78	30.075	39	11
4	100	36.5	109.5	35.075	32	9

Вывод

Достоинства винтовых передач - простота конструкции, компактность, надежность в работе, большая плавность и точность перемещения, возможность получения самотормозящейся передачи и доступность изготовления винтовой пары на любом производстве.

К недостаткам винтовых передач относят наличие больших потерь на трение, а следовательно, большой износ и низкий КПД.

КПД прямо пропорциональна Q, и обратно пропорциональна “а”.

Литература

1. Лабораторный практикум по курсу "Техническая механика".