Исследование винтового механизма (передачи винт-гайка)

2





Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Кафедра инженерной графики















Отчет по лабораторной работе № 2

Исследование винтового механизма (передачи винт-гайка) 







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: 



 = tg / tg( + т),

где  - угол подъема винтовой линии; т - приведенный угол трения. 



Для резьбы приведенный угол трения



т = arctg f = arctg [f / cos( / 2)],

где f - приведенный коэффициент трения скольжения; f - коэффициент трения скольжения между материалами винта и гайки;  - 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".