Методические рекомендации к лабораторной работе по курсу «Детали машин» для студентов специальностей: 190603 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)» (стр. 4 из 5)

В тех случаях, когда выход подшипников приводит к тяжелым последствиям, следует устанавливать непрерывно работающие диагностические приборы с соответствующим программным обеспечением для быстрой и точной диагностики и оценки результатов, а также автоматической остановкой механизма.

2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

При выполнении лабораторной работы студенту предоставляется возможность изучить конструкции и характеристики основных видов подшипников качения по натурным образцам, представленным на стенде и в учебно-методическом пособии, ознакомиться с их классификацией и условными обозначениями.

Цель лабораторной работы: экспериментальное определение момента сопротивления вращению в подшипнике качения в зависимости от величины и направления приложенных сил и угловой скорости вращения подвижного кольца. Лабораторная работа завершается составлением отчета с последующей его защитой.

Для определения момента сопротивления вращению в подшипниках качения в лабораторной работе использован прибор ДП 11А (рисунок 2).

1 – плита; 2 – стойка; 3 – основание; 4 – панель передняя; 5 – электродвигатель;
6 – ремень; 7 – шкив ведомый; 8 – шпиндель; 9 – корпус; 10 – пружина;
11 – тахогенератор; 12 – устройство измерительное; 13 – микроамперметр;
14–18 – тумблеры; 16 – регулятор скорости вращения

Рисунок 2 – Прибор для определения момента трения в подшипниках
качения ДП 11А

В каждом опыте производят определение момента сопротивления вращению одного радиального шарикоподшипника при вращающемся внутреннем и неподвижном наружном кольце.

Мерой момента служит сила, которая определяется измерительным устройством по степени деформации плоской пружины. Для измерения деформации на конце пружины укреплена шторка, перекрывающая световой поток, направленный на фотодиод.

Сила тока в цепи фотодиода, в первом приближении пропорциональна деформации плоской пружины и, следовательно, моменту сопротивления в шариковом подшипнике. Измерение величины тока выполняется с помощью микроамперметра в положении тумблера – «момент».

Скорость вращения внутреннего кольца шарикоподшипника определяют с помощью тахогенератора, кинематически связанного с ним и включаемого в цепь микроамперметра в положении тумблера – «скорость».

Нагрузка на подшипник создается сменными грузами.

Соотношение между осевой и радиальной нагрузками определяется наклоном оси вращения внутреннего кольца, устанавливаемого поворотом вертикальной плиты в заданное положение.

Прибор ДП 11А (см. рисунок 2) состоит из привода, шпинделя 8, установленного в корпусе 9.

Механические узлы прибора установлены на вертикальной плите 1, которая в свою очередь смонтирована на литой стойке 2, закрепленной на основании 3 прибора.

Органы управления, микроамперметр и другие элементы электрической схемы расположены на передней панели 4.

Привод прибора осуществляется электродвигателем 5 постоянного тока. Электродвигатель заключен в корпус и соединен с вертикальной плитой 1.

На выходном валу электродвигателя закреплен ведущий шкив, который посредством ремня 6 передает движение на ведомый шкив 7, закрепленный на валу (шпиндель 8) прибора.

Шпиндель 8 установлен на двух шариковых подшипниках в корпусе 9, закрепленном на вертикальной плите. Верхняя часть шпинделя выполнена с внутренним резьбовым отверстием, в которое ввинчивается валик узла испытуемого подшипника.

Прибор укомплектован подшипниками, внутренние диаметры которых равны 5, 8 и 12 мм. Внутреннее кольцо испытуемого подшипника установлено на валике, который соединяется с помощью резьбы со шпинделем. Наружное кольцо установлено в стакане, на которые надевают прилагаемые к прибору грузы. Вес стаканов испытуемых узлов одинаковый и равен 1,265 Н. Центры тяжести грузов и стаканов в собранном виде совпадают с центром тяжести подшипника. Нагрузка на подшипник будет равна сумме весов стакана и груза. Груз закрепляется на стакане винтом с рифленой головкой, а поводок, укрепленный на грузе, устанавливается в седловину плоской пружины.

При вращении внутреннего кольца подшипника, приводимого в движение шпинделем, наружное кольцо подшипника вместе с надетыми на него стаканом и грузом силами трения увлекаются в сторону вращения внутреннего кольца, при этом поводок груза воздействует на верхний конец плоской пружины 10 и изгибает ее пропорционально величине момента сопротивления вращению в подшипнике.

Тахогенератор 11 механически связан со шпинделем прибора и служит для определения угловой скорости внутреннего кольца испытуемого подшипника.

Плита 1 с установленными на ней механизмами и измерительным устройством 12 может поворачиваться относительно своей горизонтальной оси в пределах 90°, чем достигается изменение соотношения радиальной и осевой нагрузок на подшипник. Поворот плиты осуществляют рукояткой с пружинным фиксатором. На задней стороне стойки укреплен сектор с пазами, позволяющий фиксировать положение плиты через 15°.

После изучения и тщательного осмотра прибора ДП 11А приступают к его опробованию и тарировке измерительных устройств. До включения прибора в сеть следует убедиться в установке микроамперметра на «нуль» (в случае отклонения стрелки прибора от нулевого положения следует обратиться к преподавателю).

Для измерения угловой скорости подвижного кольца и момента сопротивления вращению испытуемого подшипника использован один измерительный прибор – микроамперметр. Соответствие между показаниями микроамперметра (мкА) и измеряемыми с его помощью угловой скоростью (рад/с) и моментом сопротивления вращению (Н×мм) определяется тарировкой.

Тарировку микроамперметра для измерения угловой скорости шпинделя (внутреннего кольца испытуемого подшипника) произведена предварительно при отладке прибора ДП 11А. Результаты тарировки приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты тарировки микроамперметра для измерения угловой скорости рабочего вала

Показания микроамперметра, мкА	Угловая скорость рабочего вала, рад/с
10	71,2
20	104,7
30	141,4
40	172,9
50	203,15
60	232,5
70	259,7
80	288,0
96	319,4

При выполнении лабораторной работы удобнее пользоваться тарировочным графиком, построенным на миллиметровой бумаге по данным приведенной таблицы 1.

Лабораторная работа выполняется для первого диапазона измерения прибора, положение тумблера «диапазон» – 1 (поз.14, рисунок 2).

Тарировку микроамперметра для измерения момента сопротивления вращению выполнить следующим образом.

Убедитесь, что измерительная пружина имеет свободу движения при ее деформации.

При включенном в сеть приборе (включить тумблер «сеть» – поз.15 рисунок 2) и вертикальном положении шпинделя и измерителя стрелка микроамперметра должна занимать в начале шкалы (3–10 делений) условно принимаемое за начало отчета «нулевое» положение (в случае отклонения стрелки прибора от нулевого положения следует обратиться к преподавателю).

Установить измерительное устройство в горизонтальное положение, повернув его относительно верхнего шарнира и закрепить винтом к плите. Под действием собственного веса плоская пружина деформируется, шторка, связанная с ней, приоткроет отверстие на пути светового потока и стрелка микроамперметра отклонится от «нулевого» положения на несколько делений, которые следует зарегистрировать для последующего использования. Положив имеющийся в комплекте прибора грузик весом 0,01 Н на конец плоской пружины, снять приращение числа делений показания микроамперметра. Эти операции повторить не менее двух раз, увеличивая каждый раз нагрузку на пружину на 0,01 Н (в качестве грузиков можно использовать монеты равного или кратного им веса). Результаты занести в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты тарировки микроамперметра для измерения силы действия на пружину

Наименование показателей	Номер опыта
	1	2	3	4
Нагрузка на пружину F, Н
Приращение показаний микроамперметра от «нулевого» положения, мкА
Плечо L (расстояние от оси рабочего вала до середины ширины пружины), мм
Момент Т=F×L, Н×мм

3 Экспериментальное исследование
характеристик подшипников

По полученным результатам построить тарировочные графики (предпочтительнее на миллиметровой бумаге). Пример графика на рисунке 3.

В результате выполнения лабораторной работы должно быть выявлено влияние угловой скорости подвижного кольца подшипника, величины, направления и соотношения осевой и радиальной составляющих приложенной нагрузки на величину момента сопротивления вращению в подшипнике качения.