Будь умным!

У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

практикум по дисциплине Механика Направление подготовки бакалавров 260100 Продукты питания из раст

Работа добавлена на сайт samzan.net:


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

имени К.Г.Разумовского

Кафедра теоретической механики и инженерной графики

  

Лабораторный практикум

по дисциплине

Механика

Направление подготовки бакалавров 260100  «Продукты питания из растительного сырья»

профили: «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий», «Технология сахаристых продуктов», «Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов», «Технология консервов и пищеконцентратов», «Технология хранения и переработки зерна»

                        

Форма обучения: для студентов всех форм обучения

Сроки обучения: полный, сокращенный

Москва – 2011

УДК  621.81

Обсужден и одобрен на заседании кафедры «Теоретической механики и инженерной графики» Московского государственного университета технологий и управления (протокол № ___от «__»__________ 2011г.).

Утвержден на заседании Совета института «Управления и информатизации» Московского государственного университета технологий и управления (протокол № ___от «__»__________ 2011г.).

Составитель:  

                                      

Балакин Юрий Александрович – кандидат технических наук, доцент кафедры теоретической механики и инженерной графики

Буторин Леонид Васильевич – кандидат технических наук, профессор кафедры теоретической механики и инженерной графики

        Рецензенты:

Харитонов Александр Олегович – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической механики и инженерной графики

Цыганова Татьяна Борисовна– доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитеского производств.

Балакин Ю. А., Буторин Л. В.

Механика: лабораторный практикум.  – М.: МГУТУ, 2011. – 32 с.

Лабораторный практикум дисциплины «Механика» базовой части профессионального цикла учебного плана составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров «Продукты питания из растительного сырья»  

Лабораторный практикум предназначен для студентов всех форм обучения.

©Московский государственный университет      технологий и управления, 2011.

109004, Москва, Земляной вал, 73                                                                      

                                                                        

©Балакин Ю.А., Буторин Л. В

Содержание

Введение…………………………………………………………………………4

Тематический план лабораторных занятий……………………………………5

Матрица компетенций…………………………………………………………..6

Лабораторная работа №1………………………………. ………………………7

Лабораторная работа №2. ……………...……………….……………………..14

Лабораторная работа №3……………………………………………... ………17

Лабораторная работа №4....................................................................................24

Литература……………………………………………………………………...29

Приложения…………………………………………………………………….30

ВВЕДЕНИЕ

При изучении курса «Механика» особую роль играют лабораторные работы.

Целью лабораторных работ является:

  1.  Овладение методами экспериментальных исследований по изучению механических характеристик материалов, изучение испытательной оснастки, измерительных приборов.
  2.  Проверка адекватности расчетных моделей по определению напряжений и деформаций, созданных на основе упрощающих допущений и гипотез и фактическими экспериментально измеренными величинами.
  3.  Овладение методами экспериментального определения напряжений и деформаций для сложных элементов конструкций, когда определение этих величин теоретическим способом затруднено.
  4.  Овладение методами обработки результатов эксперимента и их обобщение на основе полученных данных.

Успешные результаты лабораторных работ предопределяются умением обоснованно поставить эксперимент, обработать его результаты, сделать выводы.

Перед лабораторными работами студенты должны самостоятельно проработать необходимый теоретический материал и настоящее пособие.

Перед началом лабораторной работы производится проверка знаний студента по контрольным вопросам по теме лабораторной работы (входной тестовый контроль знаний). Все это способствует формированию нижеследующих компетенций, приведенных в матрице компетенций.

В помещении лаборатории производится инструктаж по техники безопасности.

По окончании лабораторной работы оформляется отчет по установленной форме, формулируется вывод на основе полученных результатов, отчет представляется преподавателю. После собеседования и ответа студента на вопросы выходного контроля знаний лабораторная работа считается зачтенной.

Тематический план лабораторных занятий

№

п/п

Наименование темы

Количество часов по формам обучения

Полная

Сокращенная

очная

заочная

очная

заочная

1

Испытание образца на растяжение

2

-

1

-

2

Определение модуля продольной упругости и коэффициента поперечной деформации

2

-

1

-

3

Изучение конструкции и определение основных технических характеристик цилиндрического зубчатого редуктора

3

-

2

-

4

Изучение конструкции и определение основных технических характеристик червячного редуктора с цилиндрическим червяком

3

-

2

-

5

Всего

10

-

6

-

Матрица компетенций

№

п/п

РЕЗУЛЬТАТЫ

ОБУЧЕНИЯ

Номера  лабораторных занятий

1

2

3

4

1

Профессиональные компетенции:

1.1

– использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);

*

*

*

*

1.2

– осуществлять управление действующими технологическими линиями и выявлять объекты для улучшения технологии пищевых производств из растительного сырья (ПК-10);

*

*

*

*

1.3

– способность обосновывать и осуществлять технологические компоновки, подбор оборудования для технологических линий и участков производства продуктов из растительного сырья (ПК-27).

*

*

*

*

Лабораторная работа №1

Испытание образца на растяжение

Цель работы: изучение процесса растяжения образца из малоуглеродистой стали вплоть до его разрушения (разрыва), изучение диаграммы растяжения, определение механических характеристик.

Рекомендуемая литература: [3]. Раздел 2. Глава 2. Растяжение и сжатие, с. 167-170.

                                Теория работы

Испытание при осевом статическом растяжении образца является наиболее распространенным способом механических испытаний материала, что объясняется следующими преимуществами.

При одноосном растяжении в образце возникает однородное напряженное состояние. Во всех точках поперечного сечения рабочей части образца напряжения одинаковы и независимо от того, деформируется образец упруго или пластически, вычисляются по одной и той же формуле:

,

где   – осевая сила,   – площадь поперечного сечения образца.

Механические характеристики материалов, определяемые при испытании на растяжение, считаются основными.

Испытание на статическое растяжение производится путем плавного непрерывного возрастающего нагружения образца круглого или прямоугольного сечения на испытательной машине. При этом процесс деформирования развивается обычно в такой последовательности: упругая деформация, упруго-пластическая деформация и разрушение.

Упругими деформациями тела называются такие, которые исчезают после снятия нагрузки, пластическими или остаточными – деформации, остающиеся после снятия ее.

В зависимости от поведения при статическом растяжении в условиях нормальной температуры материалы делят на пластичные и хрупкие. Пластичные материалы разрушаются лишь после значительной остаточной деформации. Такое деление в известной мере условно, так как, во-первых, не существует резкой границы между пластичными и хрупкими материалами; во-вторых, пластические свойства материала изменяются в зависимости от ряда условий (температура, скорость нагружения, вид напряженного состояния и др.).

При проведении испытания на растяжение записывается диаграмма растяжения образца, график зависимости удлинения образца от нагрузки .

Различают два типа диаграмм (рис.1.1):

   Рис. 1.1. Диаграммы растяжения образцов

а) Диаграмма растяжения пластичных материалов, имеющих резкий переход из упругой области деформирования в пластическую. На диаграмме этот переход отражается появлением «площадки» или «зуба» текучести. Такой тип диаграммы характерен лишь для некоторых металлических сплавов (малоуглеродистые стали, некоторые латуни, отожженные марганцовистые и алюминиевые бронзы). Для этих сплавов существует физический предел текучести.

б) Диаграмма растяжения пластичных материалов, имеющих плавный переход из упругой области деформации в пластическую, свойственна большинству чистых металлов и металлических сплавов. Для них можно определить лишь условный предел текучести по заданному допуску на остаточную деформацию ().

в) Диаграмма растяжения хрупких материалов (серые и белые чугуны, закаленные и не отпущенные стали, литые алюминиевые и цинковые сплавы, а также многие неметаллы: камень, кирпич, бетон, некоторые пластмассы и др.). Диаграмма таких материалов весьма коротка в направлении удлиннений, что иллюстрирует их хрупкость (малую пластичность).

Диаграмма растяжения дает наглядное представление о свойствах образца при растяжении. По диаграмме можно определить следующие механические характеристики материалов:

  Характеристики прочности

1. Предел пропорциональности - наибольшее напряжение, до которого деформации пропорциональны нагрузке (выполняется закон Гука)

,

где - нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности;

- начальная площадь поперечного сечения образца, .

Значение  определяется по диаграмме как ордината точки   рис.1.1., расположенной в конце прямолинейного участка кривой деформаций. Приближение этой точки на диаграмме находится с помощью линейки, прикладываемой к начальному участку кривой растяжения.

2. Предел упругости - наибольшее напряжение, до которого материал не получает остаточных деформаций

 

                   .

3. Предел текучести - напряжение, при котором образец деформируется без увеличения нагрузки.

  ,

где - нагрузка, соответствующая площадке текучести ВС.

Для металлов, не имеющих площадки текучести, определяют условный предел текучести - напряжение, при котором остаточная деформация (относительное удлинение) достигает 0,2%.

  ,

где - нагрузка, при которой остаточная деформация

  

(соответственно обозначается , ).

Здесь - первоначальная длина расчетной части образца;

абсолютное удлинение, т.е. разность конечной и начальной длин образца.

4. Временное сопротивление или предел прочности - условное напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке , предшествующей разрушению образца.

,

где - максимальная нагрузка, которую выдерживают образец (ордината точки D).

Напряжение  считается условным потому, что оно вычисляется по отношению к начальной площади поперечного сечения образца , которая в действительности уменьшается при деформировании. Для ,  и  это уменьшение незначительно, поэтому условность этих характеристик обычно не оговаривается.

5. Истинное сопротивление разрушению или истинный предел прочности - напряжение, определяемое как отношение нагрузки в момент разрыва к площади поперечного сечения образца в месте разрыва (площади шейки).

,

где - нагрузка при разрыве образца (ордината точки Е рис.1.1);

     - площадь поперечного сечения (шейки) разрушенного образца в месте разрыва, .

У пластичных материалов всегда , а у хрупких .

Характеристики пластичности

1.Относительное остаточное удлинение

 ,

где - конечная длина расчетной части разрушенного образца.

2. Относительное сужение

 .

Величины  и  характеризуют пластичность материала при растяжении, т.е. его способность получать остаточные деформации до разрушения. При больших значениях  и  материал считается пластичным, при малых (обычно ) – хрупким.

Величина  вычисляется путем непосредственных замеров на образце, так как диаграммным аппаратом испытательной машины или  ЭВМ по оси абсцисс диаграммы фиксируется удлинение всего образца, а не только его расчетной части.

По полученной диаграмме растяжения легко строят диаграмму условных напряжений в координатах: ,

где  - напряжение;- деформация (относительное удлинение),  (рис.1.2).

  

 Рис. 1.2. Диаграмма напряжений материала образца

Диаграмма условных напряжений полностью подобна диаграмме растяжения, но характеризует процесс деформирования не образца данных размеров, а материала. На ней имеются те же характерные точки. А, В, С, D и Е, что и на диаграмме растяжения.

В практических инженерных расчетах используются обычно условные характеристики , , .

В целях сравнимости результатов испытаний техника и условия испытаний на растяжение, а также форма и размеры образцов стандартизированы (ГОСТ 1497-73). Образцы могут быть круглого или (для листового материала) прямоугольного поперечного сечения:

Рис. 1.3. Образцы для испытаний круглого и прямоугольного

поперечных сечений

Площади поперечных сечений образцов вычисляют по известным формулам: ;   .

ГОСТом установлены следующие соотношения для образцов:

1. - для десятикратных образцов (для плоских образцов );

2. - для пятикратных образцов (для плоских образцов ).

Диаметр круглых образцов  назначается обычно в пределах 5 и более миллиметров; толщина плоских образцов – в пределах от 0,5 и более миллиметров.

Выбор формы и размеров образца обуславливается возможностями изготовления, а также мощностью и конструкцией применяемой испытательной машины.

Вопросы входного контроля

  1.  Что называется прочностью материала?
  2.  Дайте определение упругости пластичности.
  3.  Какие деформации называются упругими?
  4.  Какие деформации называются пластичными?
  5.  Что называется напряжением?
  6.  Каковы единицы измерения напряжений?
  7.  Как формулируется закон Гука?
  8.  Что называется образцом материала?  
  9.  

Оборудование, приборы, принадлежности

1. Универсальный учебный комплекс для статических испытаний материалов   КСИМ-40.

2. ПЭВМ типа IBM PC.

3. Испытуемый образец.

4. Штангенциркуль.

     а) до испытаний                                       б) после испытаний

Рис.1.4. Эскизы образца

Основные задачи исследования

Изучить процесс растяжения образца из малоуглеродистой стали вплоть до его разрушения (разрыва), изучить диаграммы растяжения, определить механические характеристики.

Последовательность выполнения работы

  •  Замерить диаметр образца  и длину его рабочей части .
  •  Установить образец и захваты испытательной машины и настроить ПЭВМ для записи диаграммы растяжения образца.
  •  Произвести нагружение образца вплоть до его разрыва.
  •  Произвести замеры образца после разрыва: длины  и диаметра шейки .
  •  Обработать диаграмму растяжения и вычислить:
    •  предел пропорциональности ;
    •  предел упругости ;
    •  предел текучести ;
    •  предел прочности (временное сопротивление) ;
    •  определить истинное напряжение разрыва .
  •  Определить остаточное удлинение образца и сужение шейки образца.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Оборудование, приборы, принадлежности.

3. Эскизы образцов до и после испытаний.

  1.  Диаграммы растяжения и условных напряжений.
  2.  Характеристики механической прочности и пластичности материала образца.

7. Выводы.

Вопросы зачетного контроля

  1.  Перечислить характеристики механической прочности материала.
  2.  Какие показатели характеризуют пластичность материала?
  3.  Что называется пределом пропорциональности материала?                  Его связь с законом Гука?
  4.  Что называется пределом упругости?
  5.  Что называется пределом текучести?
  6.  Что называется пределом прочности (временным сопротивлением материала)?
  7.  По величинам, каких показателей можно судить о пластичности материалов?
  8.  Какие материалы называются хрупкими?
  9.  В какой части диаграммы растяжения начинаются остаточные деформации?
  10.  Что называется условным пределом текучести?
  11.  Что называется истинным напряжением разрыва?

Лабораторная работа №2

Определение модуля продольной упругости и коэффициента поперечной деформации

Цель работы: определить экспериментально модуль продольной упругости (модуль Юнга) и коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона).

Рекомендуемая литература: [3]. Раздел 2. Глава 2. Растяжение и сжатие, с. 167-170.

Краткие теоретические сведения

 

Закон Гука устанавливает пропорциональную зависимость между напряжениями и деформациями тела. Для осевого растяжения или сжатия (линейное напряжение состояние) этот записывается в виде

,

где - нормальное напряжение в поперечном сечении;  - относительное удлинение или укорочение; - коэффициент пропорциональности между напряжением и деформацией, называемый модулем упругости 1 рода.

Закон Гука справедлив лишь в области упругих деформаций (см. рис.1.1.).  На диаграмме растяжения это иллюстрируется наличием начально-го,  прямолинейного участка ОА. Только некоторые материалы (латунь, медь, камень, бетон и др.) обнаруживают заметные отклонения от закона Гука и их диаграммы растяжения не имеют прямолинейного участка.

 Модуль упругости  на диаграмме растяжения представляется тангенсом угла наклона прямой пропорциональности к абсцисс (удлинений) . Чем больше угол наклона, тем меньше деформации при одинаковых напряжениях. Следовательно, модуль упругости характеризует жесткость материала при растяжении.

При одноосном растяжении – сжатии коэффициент поперечной деформации или коэффициент  Пуассона  это абсолютная величина отношения относительной поперечной деформации  к относительной продольной деформации :

             ,   ,   ,  

 

где  и  - соответственно, первоначальные продольный и поперечный размеры образца, на которых измеряются удлинение  и сужение .

Модуль продольной упругости  и коэффициент Пуассона  наряду с модулем упругости при сдвиге  являются характеристиками упругих свойств материала. Для изотропных материалов, обладающих одинаковыми свойствами по всем направлениям, эти характеристики связаны между собой соотношением

                       ;

                                            

в частности, для стали .

Таким образом, из трех упругих характеристик материала ,  и  независимыми и подлежащими определению из опыта являются только две, а третью можно вычислить аналитически.

У анизотропных материалов число независимых упругих характеристик больше двух.

Упругие характеристики относятся к числу наиболее стабильных, сравнительно слабо зависящих от внешних факторов (температуры, скорости деформации, наклепа и др.), поэтому они условно называются упругими постоянными константами материала.

Значение модуля упругости и коэффициента Пуассона могут быть получены из опыта как при испытании на растяжение, так и при испытании на сжатие.

В данной работе эти характеристики определяются на образце прямоугольного поперечного сечения при сжатии. Такой образец удобен для установки тензодатчиков (тензорезисторов) (рис.2.1).

  Рис. 2.1. Схема образца с тензорезисторами

Тензорезисторами A измеряют продольную деформацию (удлинение), тензорезисторами B – поперечную (сужение).

Вопросы входного контроля

  1.  Как формулируется закон Гука при растяжении-сжатии?
  2.  Как выражается закон Гука через напряжения и деформации?
  3.  Что называется коэффициентом Пуассона?
  4.  В каких пределах находится коэффициент Пуассона?
  5.  Значение коэффициента Пуассона для металлов.
  6.  Почему берется абсолютная величина коэффициента Пуассона?
  7.  Теоретическая взаимосвязь между коэффициентом Пуассона и модулями упругости, продольным и сдвиговым?

Оборудование, приборы,  принадлежности

  1.  Универсальный учебный комплекс по сопротивлению материалов СМ1.
  2.  Плоский образец.
  3.  Прибор для измерения усилий (БИУ).  
  4.  Прибор для измерения деформаций (ИД) модели ИТЦ-01.
  5.  Тензорезисторы проволочного типа.
  6.  Штангенциркуль.

Основные задачи исследования

Определить экспериментально модуль продольной упругости и коэффициент поперечной деформации.

Последовательность выполнения работы

  1.  Выполнить наладку учебного комплекса СМ1 согласно ее схемы и описания, приведенных в приложении  (рис. П1).
  2.  Установите стержень, зафиксируйте штифтами и произведите предварительное нагружение стержня для устроения зазоров в шарнирах нагруженной 0,5 кН и снимите показания с табло ИД для четырех тензорезисторов.
  3.  Нагружайте образец последовательно силой 1,5 кН, 2,5 кН, 3,5 кН,

4,5 кН, контролируя значение силы по табло блока измерения усилий. На каждом уровне силы снимайте показания ИД для четырех тензорезисторов.

  1.  Подсчитайте среднюю разность показаний табло ИД (nx , n'z) для ступени нагрузки  F=1кН.
  2.  Определите приращение продольной и поперечной деформаций x,  

 z, соответствующие приращению силы  F=1кН по формуле:

       x=Кg*nx,   z=Кg*nz,

где Кg- цена единицы дискретности ИД.

  1.  Вычислите модуль нормальной упругости по формуле:

Е = F/(А  x),

заменив силу и деформацию значениями их приращений.

Здесь F - усилие, растягивающее стержень, Н; А - площадь поперечного сечения стержня, мм2; x  - продольная деформация.

  1.  Вычислить коэффициент Пуассона по формуле:

 =  z / x,

где  z - поперечная деформация;    x - продольная деформация.

  1.  Сравните результаты с табличными данными.

Вопросы зачетного контроля

  1.  Как располагаются тензорезисторы при деформировании образца?
  2.  Опишите схему наладки установки для данной работы.
  3.  Как графически выражается закон Гука?
  4.  Что такое жесткость образца и как ее определить по диаграмме?
  5.  Почему в данной лабораторной работе используется плоский образец прямоугольного сечения?
  6.  Каков порядок выполнения работы?
  7.  Как найти величину модуля сдвига?

Лабораторная работа №3

Изучение конструкции и определение основных технических характеристик цилиндрического зубчатого редуктора

Цель работы: получить представление об устройстве, правилах и нормах проектирования и конструирования автономных узлов машин (редукторов); получить навыки в измерении основных параметров зубчатых передач.

Рекомендуемая литература: [1], Раздел второй. Механические передачи, с. 111-113, Глава 8. Зубчатые передачи, с. 113-149.

Краткие теоретические сведения

Редуктором называют механизм, служащий для уменьшения угловой скорости выходного вала по сравнению с входным и соответствующего увеличения вращающего момента. В корпусе размещены одна или несколько передач зацеплением с постоянным передаточным отношением.

Редукторы широко применяют в различных отраслях машиностроения, поэтому число разновидностей их велико (рис. 3.1.)

 

Рис.3.1. Классификация редукторов

Чтобы уменьшить габариты привода и уменьшить его внешний вид, в машиностроении широко применяют мотор редукторы, в которых объединены электродвигатель и редуктор в один моноблок.

Различают редукторы общемашиностроительного и специального применения. Редуктор общемашиностроительного применения – редуктор, выполненный в виде самостоятельного агрегата, предназначенный для привода различных машин и механизмов и удовлетворяющий комплексу технических требований, общему для большинства случаев применения без учета каких-либо специфических требований, характерных для отдельных областей применения.

В соответствии с ГОСТ 29067-91 редукторы и мотор – редукторы общемашиностроительного применения классифицируют в зависимости от:

вида выполняемых задач, числа ступеней и взаимного расположения осей входного и выходного валов (параллельное, соосное, пересекающееся, скрещивающееся);

взаимного расположения геометрических осей входного и выходного валов в пространстве (горизонтальное, вертикальное);

способа крепления редуктора (на приставных лапах или на плите, фланец со стороны входного выходного вала насадкой);

расположение оси выходного вала относительно плоскости основания и оси входного вала (боковое, нижнее, верхнее) и числа входных и выходных концов валов.

Условное цифровое обозначение по ГОСТ 20373-94 варианта сборки редуктора и мотор редуктора характеризует взаимное расположение выходных концов валов, их количество и должно входить в условное обозначение изделия.

Общие технические условия регламентированы: для редукторов общемашиностроительного применения – ГОСТ Р 50891-96; для мотор редукторов – ГОСТ Р 50968-96.

Важнейший характеристический размер, в основном определяющий нагрузочную способность, габариты, массу редуктора, называют главным параметром редуктора. Главным параметром цилиндрических, червячных и глобоидных редукторов – межосевое расстояние аw тихоходной ступени, конических – номинальный внешний делительный диаметр de2 колеса.

Реальный диапазон передаточных отношений (чисел) редукторов – от 1 до 1000. Значения передаточных отношений должны соответствовать ряду R 20 предпочтительных чисел (ГОСТ 8032-84).

Критерием технического уровня редуктора служит относительная масса. Относительная масса редуктора или редукторной части мотор редуктора – есть частное от деления массы m в килограммах на номинальный вращающий момент Твых на выходном валу в Ньютон метрах.

При значении γ = 0,1…0,2 – средний уровень; при γ = 0,06…0,1 – высокий уровень.

Определение массы и значения γ производят по специальным методикам и графикам.

Вопросы входного контроля

1.Как обозначают на кинематических схемах цилиндрические зубчатые передачи (прямозубые, косозубые, шевронные), валы, подшипники качения и скольжения?

     2.Что такое модуль зацепления и как его можно определить?

3. Укажите отличие между нормальным и торцевым модулями в косозубом зацеплении (обосновать ответ и привести расчетные формулы)? Который из этих модулей стандартизирован?  

4. Что такое передаточное число и как его можно определить всеми известными способами?

5. Как определяют общее передаточное число многоступенчатого редуктора?

6. Дайте определение начального и делительного диаметров зубчатых колес. В каком случае они совпадают?

7. Как определяют главный параметр зубчатой цилиндрической передачи – межосевое расстояние (геометрический расчет)?

8. Дайте определение термину «Редуктор». В какой механизм можно его преобразовать, не меняя конструкции?

9. Какими основными параметрами характеризуют редуктор?

10. Назовите основные разновидности цилиндрических зубчатых редукторов по кинематическим схемам и вариантам сборки.

Оборудование, приборы и принадлежности

Цилиндрический одно- или двухступенчатый (предпочтительно стандартный) редуктор с прямо- косозубыми колесами; набор гаечных ключей, отвертки,  масштабную линейку, штангенциркуль, штангензубомер, угломер универсальный, кронциркуль, транспортир школьный, сборочный чертеж редуктора, таблицы основных параметров стандартных редукторов.

Основные задачи исследования

На примере цилиндрического редуктора ознакомиться с назначением деталей, принципом их действия, нормами их конструирования; схемой установки и способом смазывания подшипников; измерить параметры зубчатых колес и составить их сводную таблицу, получить навыки регулировки подшипниковых узлов.

Последовательность выполнения работы

  1.  Произвести внешний осмотр редуктора, сверить соответствие редуктора и сборочного чертежа.
  2.  Изучить конструкцию корпуса, наметить план разборки редуктора.
  3.  Редуктор цилиндрический разбирать в следующем порядке: отвинтив соединительные болты, снять крышку  редуктора и крышки подшипниковых узлов.

4. Ознакомиться с внутренним устройством редуктора и назначением деталей (с наименованием деталей ознакомиться по спецификации чертежа), обратить внимание на способ смазывания зацепления и подшипников.

5. Снять входной и выходной  валы редуктора с  деталями и подшипниками, установленными на них;

6. Замерить угол наклона зубьев непосредственно по диаметру выступов с помощью универсального угломера или по отпечаткам зубьев на бумаге, предварительно нанеся на них тонкий слой краски посредством школьного транспортира. Разумеется, такое измерение даст ориентировочное значение угла наклона зубьев.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Название и тип исследуемого редуктора.

3. Кинематическая схема редуктора (выполненная в масштабе согласно с требованием ГОСТ 2.402-68).

4. Эскиз одного из элементов зацепления (шестерня или колесо).

5. Характеристика конструкции редуктора (перечень основных деталей; конструкция колес, способ соединения их с валами и способы осевой фиксации их на валах; конструкция подшипниковых узлов, схема их установки и способ смазки, наблюдение за состоянием редуктора и др.) уплотнения на выступающих концах валов редуктора.

6. Таблица основных параметров редуктора (см. табл. 3.1.);

7. Сравнительная характеристика данного редуктора с другими однотипными, стандартными конструкциями.

    8. После выполнения всех замеров, необходимых для заполнения таблицы 3.1., эскизов и кинематической схемы редуктора, собрать редуктор до рабочего состояния.

Вопросы зачетного контроля

  1.  Конструкция и принцип работы универсального угломера. Как измеряют угол наклона линии зуба?
  2.  Какие предельные значения угла наклона для косозубых и шевронных колес? Какие положительные свойства придает этот угол характеристике зубчатого зацепления?
  3.  Дайте характеристику одного из узлов (быстроходного, промежуточного или тихоходного валов) редуктора; охарактеризуйте конструкцию тихоходного колеса, способ его соединения с валом и фиксирование вдоль оси вала.
  4.  Какой способ смазывания предусмотрен для подшипников редуктора?
  5.  Какая цель применения, и какая конструкция уплотнений на выступающих концах валов?
  6.  Как определить передаточное число редуктора?
  7.  Почему диаметр выступающего конца выходного вала больше диаметра конца быстроходного вала?
  8.  В каких случаях выполняют вал заодно с шестерней?
  9.   По какой схеме установлены подшипники на валах редуктора?
  10.   С какой целью применяют отдушину? Где ее устанавливают?
  11.   Исследуемый редуктор с врезными крышками подшипниковых узлов или привертными? Дайте оценку этим типам крышек.
  12.   Приведите сравнительную характеристику конструкции исследуемого редуктора с другими однотипными конструкциями.

          Таблица 3.1.

Основные геометрические, кинематические и силовые параметры исследуемого редуктора

Наименование параметра и его единица

Обозначение

Способ определения

Результаты измерений и вычислений

Быстроходная ступень

Тихоходная ступень

1

2

3

4

5

Число зубьев шестерни

z1

Сосчитать

Число зубьев колеса

z2

>>

Передаточное число ступени

u1

u2

Общее передаточное число редуктора

uобщ

Межосевое расстояние

aω

Измерить

Угол наклона зуба по вершинам, град

βα

Измерить

Угол наклона по делительному диаметру, град

β

Модуль нормальный, мм

mn

Модуль торцевой, мм

mt

Делительный диаметр, мм

d1

d2

Диаметры вершин зубьев, мм

da1

da2

1

2

3

4

5

Ширина венцов колес, мм

b1

b2

Измерить

КПД

η

Крутящий момент на ведомом валу

TT

Мощность и частота вращения ведущего вала

P1

ω1

Задается

>>

Силы в зацеплении

Окружная

Ft

Радиальная

Fr

Осевая

Fa

Примечания: 1. Межосевое расстояние сравнить со стандартным для данного типа редуктора.

2. Модуль зацепления округлить до ближайшего стандартного значения.

3. Если редуктор одноступенчатый, то Uобщ = U1.

4. Кинематическая схема исследуемого редуктора (выполнить на обороте листа).

5. Эскиз вал шестерни или колеса (выполнить на обороте листа).

6. Анализ сравнительной характеристики исследуемого редуктора со стандартными параметрами.

Лабораторная работа №4

Изучение конструкции и определение технических характеристик червячного редуктора с цилиндрическим червяком

Цель работы: получить представление о правилах и нормах проектирования и конструирования автономных узлов машин (редукторов). Получить навыки в измерении параметров червячной передачи, регулировке ее зацепления и подшипников.

Рекомендуемая литература: [1], Раздел второй. Механические передачи, Глава 9. Червячные передачи, с. 198-212.

Краткие теоретические сведения

Общие сведения о редукторах приведены в работе №3. Червячные передачи отличаются от зубчатых своим происхождением: они содержат в себе свойства передачи «винт-гайка» и зубчатых. Это определяет условия их работы и выдвигает требования к конструктивно-технологическим решениям. Надежность работы червячной передачи зависит от равномерности контакта зацепления, т.е. от точности взаимного расположения червяка и колеса; трения, которое зависит от свойств материалов венца колеса и винтиков червяка, шероховатости их рабочих элементов и качества смазки.

Одноступенчатые передачи применяют при необходимости редуцирования угловой скорости между перекрещивающимися валами в диапазоне передаточных отношений u = 8…63. Вследствие сравнительно низкого значения КПД червячные редукторы применяются для передачи мощности, как правило, до 50 кВт.

Вопросы входного контроля

1. Как обозначают на кинематических схемах червячные передачи, валы, подшипники?

2. Пояснить суть параметра «число витков червяка». Какие значения этого параметра регламентированы стандартом?

3. Дайте определение и поясните суть параметра «коэффициент диаметра червяка»; при определении каких параметров используют его значения?

4. Как влияет число витков червяка на значение КПД червячной передачи?

Оборудование, приборы и принадлежности

Для выполнения данной работы необходимо иметь: червячный редуктор (предпочтительно стандартный), набор гаечных ключей и отверток, штангенрейсмас, штангенциркуль, масштабную линейку, графитную краску для проверки пятна контакта, набор регулировочных прокладок, сборочный чертеж редуктора, справочные таблицы параметров червячных передач.

     Основные задачи исследования

На примере заданного редуктора ознакомиться с его устройством, конструкцией и взаимодействием деталей, нормами их проектирования. Измерить параметры зубчатого колеса и червяка, определить заданные в таблице 4.2. параметры и занести их в таблицу отчета, выполнить кинематическую схему и эскиз червяка (колеса).

 

Последовательность выполнения работы

Осмотреть редуктор и наметить план его разработки.

Замерить 2-3 раза расстояние между осями валов  и округлить его до ближайшего стандартного по ГОСТу, если оно лежит в пределах последнего. Значения aw занести в таблицу 4.2. отчета.

Отвинтить крепежные элементы крышки корпуса и крышек подшипниковых узлов, снять крышки и ознакомиться с внутренним устройством редуктора. Особое внимание обратить на способ регулировки подшипников и правильность зацепления червячной пары.

 Вынуть червячное колесо редуктора вместе с валом, а также червяк с деталями на нем (детали и подшипники с валов не снимать).

Ознакомиться с конструкцией колеса и червяка. Путем замера, осмотра и расчета определить их размеры и параметры. Результаты занести в таблицу 3.2. отчета.

Параметры червячной пары, регламентируемые стандартом, сверить с ГОСТ 2144-93.

Выполнить кинематическую схему редуктора и эскизы элементов зацепления (червяка и колеса) в соответствии со СТ СЭВ 859-78.

Собрать редуктор в последовательности, обратной разборке.

     Вопросы зачетного контроля

  1.  Как измеряются межосевое расстояние aw  и осевой шаг червяка px?
  2.  Как определяют количество витков Z1 реального червяка?
  3.  Дайте характеристику одного из узлов (червяка или вала червячного колеса) рассмотренного редуктора; поясните конструкцию червяка и колеса, способ крепления на валу, тип подшипников и т.д.
  4.  В редуктор заливают определенное количество масла. Почему необходимо контролировать уровень масла в процессе эксплуатации редуктора? Как определяют уровень масла? Как обеспечивают поддержание рабочих качеств масла на стадии проектирования?
  5.  Почему подшипники червяка редуктора преимущественно монтируют в стаканах?
  6.  Как осуществляют смазывание подшипников червяка при верхнем и нижнем его расположении?
  7.  Какие конструктивные решения применяют для улучшения теплового режима работы червячных редукторов?
  8.  Выполните возможные схемы установки подшипников на валах червяка и червячного колеса.
  9.   Как обеспечивают точность монтажа червячной пары, и на что она влияет?
  10.   Какие факторы влияют на КПД червячного редуктора?
  11.   Назовите отличительные особенности червячной передачи по сравнению с зубчатой конической.

      

Содержание отчета

Отчет о работе оформить в виде таблицы 4.2., кинематической схемы исследуемого редуктора и эскиза одного из элементов кинематической пары (червяка или колеса). Для определения КПД значения угла трения  приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1.  

Зависимость угла трения  от скорости скольжения

м/с

м/с

м/с

0,1

1,5

3

0,5

2

4

1,0

2,5

7

Примечание: Меньшее значение  относится к передачам с венцом колеса из оловянной бронзы, большее значение  - к передачам с венцом колеса из безоловянной бронзы, латуни или чугуна.

 

Таблица 4.2.

Таблица основных геометрических, кинематических и силовых параметров исследуемого червячного редуктора

Наименование параметра и его единица

Обозначение

Способ определения

Результаты измерений и вычислений

Червяк

Число витков (заходов)

z1

Сосчитать

Шаг осевой, мм

p1

Измерить

Модуль расчетный*

m1

Диаметр вершин витков, мм

da1

Измерить

Делительный диаметр, мм

d1

Диаметр впадин витков, мм

df1

Коэффициент диаметра червяка*

q1

Угол подъема витка винтовой линии, град

γ

Длина нарезной части, мм

b1

Измерить

Колесо

Число зубьев

z2

Сосчитать

Диаметр вершин зубьев, мм

da2

Измерить

Делительный диаметр, мм

d2

Диаметр впадин зубьев, мм

df2

Наибольший диаметр колеса, мм

dam2

Измерить

Ширина венца, мм

b2

Измерить

Редуктор

Межосевое расстояние, мм

aw

Измерить

Передаточное отношение

U

Расчетное значение КПД

Мощность на ведущем валу, кВт

P1

Задается

Частота вращения ведущего вала, мин-1

n1

Задается

Вращающий момент на ведущем валу, Нм

T2

Силы в зацеплении, Н

Окружная

Ft

Радиальная

Fr

Осевая

Fa

Примечания:

  1.  Значения модуля m1 и коэффициента диаметра червяка q1 принять по ГОСТ 2144-93 и уточнить все расчеты, связанные с этими параметрами.
  2.  Значение угла трения  приведены в таблице 4.1.
  3.  Параметры передачи, относящиеся к ведущим звеньям, отмечены индексом 1, а ведомым – 2.

Литература

Основная:

1. Аркуша А.И. Техническая механика. - М.: Высшая школа, 2008.

2. Вереина Л.И. Техническая механика: Изд-во Академия. 2008.

3. Михайлов А.М. Сопротивление материалов : Изд-во Академия. 2009.

4. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2007.

Дополнительная

5. Вагнер В.А.,Звездаков В.П., Тюняев А.В. и др. Детали машин. - М.: Машиностроение, 2007. 

6. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Машиностроение, 2006.

7. Куклин Н.С., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2007.

8. Чернилевский Д.В. Детали машин и основы конструирования. М.: Машиностроение, 2006.

Дополнительная:

  1.  Детали машин. Учебно-практическое пособие для студентов
  2.  Дунаев П.Ф., Леликова О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. М.: Высшая школа, 2006. 399 с.
  3.  Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Высшая школа, 2006. 432 с.

Приложение

Схемы наладок и их описание

Рис.П1.

Описание наладки комплекса СМ1 к работе №2

Установить на плиту стола 1 две опорные стойки 2 и 3 и предварительно закрепить стойки к плите стола болтовыми соединениями – болт 5, гайка 6, шайба 7. Головки болтов 5 предварительно заведите в паз плиты стола 1. Вставьте в отверстие левой стойки 2 неподвижную шарнирную ось 8 и закрепите центральным болтом 9 рукоятки 10. Закрепите к шарнирной оси 8 датчик усилий до 5 кН 11, а к нему вилку 12. В отверстие стойки 3 вставьте подвижную шарнирную ось 13, перемещение которой вдоль оси создается штурвалом 14. Между вилкой 12 и подвижной шарнирной осью 13 установите один из образцов – стержень 15,16, 17 и скобу 18 и зафиксируйте штифтами специальными 19 в зависимости от выполняемой лаб раб. Нагружение образца производите вращением штурвала 14. Контролируйте растягивающую силу по показаниям блока измерений усилий (БИУ) поз. 8.

Разборку наладки производить в обратной последовательности.

Для заметок

Юрий Александрович Балакин

Леонид Васильевич Буторин

МЕХАНИКА

Лабораторный практикум

Подписано к печати:

Тираж:

Заказ №              Изд. №


а

б

в

F,кН

l,мм

Fmax

Fу

Fпц

Fт

А

В

С

D

Fp

E

0

а

,МПа

в

у

пц

т

А

В

С

D

 иp

0

E

d0

b

l0

dш

l0

d0

lр

h

b

l0

А

В

Цилиндро-червячные

Коническо-цилиндрические

Цилиндро-конические

Комбинированные

С нижним , верхним и боковым расположе-нием червяка

Одноступенчатые, двухступенчатые

Соосные и несоосные

Однопоточные и двухпоточные

С вертикальной и горизонтальной компоновкой

Одноступенчатые, двухступенчатые и трехступенчатые

  Червячные

Конические

Цилиндрические

       Редукторы




1. Разработка программы Оптимизация сетевого графика по времени
2. вариантов Параметры расчетной схемы существующей сети приведены в табл.
3. Как уцелеть среди акул
4. публика есть не что иное как рассеянная толпа в которой влияние умов друг на друга стало действием на расс
5. педагогическими особенностями обучающихся с учетом грядущих образовательных стандартов по дисциплине ldquo;
6. І. Болотовского В
7. Типология политических систем
8. модульної системи Термін проведення 2 тижня заочники з 11
9. Путешествие на КонТики Тур ХейердалПутешествие на КонТики Сканирование KPOStti.html
10. тема налогов и сборов в Российской Федерации [2] Раздел II
11.  Становление сущности иудейского права
12. а которую принимают как общую все члены данной группы
13. Экспериментальная и теоретическая физика ИЗУЧЕНИЕ СВЯЗАННЫХ КОЛЕБАНИЙ Методические у
14. тема диспетчерского управления Автоматизированная система диспетчерского управления пассажирским т
15. Отчет о патентных исследованиях по объекты Зубные пасты
16. а музыкальное восприятие отдельных элементов музыкального языка
17. тема 22 My Friend To my mind it~s fine when you hve friends who re ble to understnd nd support you nd help in difficult situtions
18. тематичних моделях економіки біології теорії ймовірностей тощо
19. баллам. Высокий уровень 1012 баллов ~ это результат превышающий норму
20. Економіко-географічна характеристика Миколаїва

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе