Лабораторные работы по деталям машин

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Детали машин и ПТУ

Лабораторная работа №1

Тема: ВлСортамент крепёжных изделийВ»

Выполнил студент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА 2002 г.

Цель работы: Изучить сортамент крепёжных изделий (болтов, винтов, шпилек, шайб, применяемых в машиностроении) и их условные обозначения по стандартам.

Оборудование и инструмент: Стандартные крепёжные изделия (болт, гайка, шайба и др.), линейка, шаблон резьбовой.

Теоретические предпосылки.

Все машины и механизмы состоят из деталей и сборочных единиц. Деталь (по ГОСТ 2.101-68) тАУ это изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями.

Детали и сборочные единицы связаны между собой тем или иным способом. Эти связи можно разделить на подвижные (шарниры, подшипники, зацепления) и неподвижные (резьбовые, сварные, шпоночные и др.).

Подвижные связи необходимы для передачи движения и изменения положения деталей друг относительно друга. Неподвижные связи (жёсткие или упругие) применяют с целью облегчения сборки и разборки, ремонта, транспортировки, эксплуатации конструкций. Неподвижные связи в технике называют соединениями.

Все виды соединений делятся на разъёмные и неразъёмные. Разъёмные соединения (резьбовые, штифтовые, клиновые, клеммовые, шпоночные, шлицевые и профильные) позволяют собирать и разбирать сборочные единицы без повреждения деталей. В большинстве случаев затяжку разъёмных резьбовых и клеммовых соединений осуществляют крепёжными изделиями: болтами, винтами, шпильками, гайками и шайбами.

Соединение деталей с помощью резьбы является одним из старейших и наиболее распространённых видов разъёмного соединения.

Резьбу получают нанесением на цилиндрическую (реже коническую) поверхность детали резьбовых канавок с сечением согласно профилю резьбы. В зависимости от формы канавок резьба бывает метрическая, трубная, трапецеидальная, прямоугольная, упорная, круглая и др. Наибольшее распространение в СНГ и других странах (кроме США и Великобритании) получила метрическая резьба, которая характеризуется углом профиля а=60 (рис. 1).

Рис. 1. Метрическая резьба.

тАУ наружный диаметр наружной резьбы (болта);

тАУ наружный диаметр внутренней резьбы (гайки);

тАУ средний диаметр болта;

тАУ средний диаметр гайки;

тАУ внутренний диаметр болта;

тАУ внутренний диаметр гайки;

тАУ внутренний диаметр болта по дну впадины;

тАУ шаг резьбы;

тАУ высота исходного треугольника резьбы, ;

тАУ рабочая высота профиля резьбы, ;

тАУ радиус впадины резьбы,

Каждую резьбу характеризуют следующими параметрами: наружным диаметром резьбы болта , наружным диаметром внутренней резьбы гайки , средними и и внутренними и диаметрами резьбы, шагом резьбы , который зависит от диаметра резьбы стержня, углом подъема резьбы , числом заходов резьбы n.

Метрическую резьбу с крупным шагом обозначают буквой М и числом, выражающим в миллиметрах наружный диаметр болта, для гайки , например М6, М12 и т.д. В обозначение резьбы с мелким шагом добавляют число выражающее в миллиметрах шаг например М6х0,6; М24х2 и т.д.

В промышленности наиболее употребляемая резьба с наружным диаметром стержня мм и шагом резьбы мм. В текстильном машиностроении чаще применяют резьбу с диаметром стержня 3, 4, 5, 6. 8, 10, 12, 16, 20 мм и крупным шагом.

Рис. 2. Рабочий чертёж болта М12х40 ГОСТ 7805-72

Рис. 3. Рабочий чертёж гайки М12 ГОСТ5945-72

Рис. 4. Рабочий чертёж пружинной шайбы 13 65Г ГОСТ 6402-70

Рис. 5. Болтовое соединение

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Детали машин и ПТУ

Лабораторная работа №2

Тема: ВлОпределение коэффициента трения в резьбовом соединенииВ»

Выполнил студент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА 2002 г.

Цель работы: экспериментально определить коэффициент трения в резьбовом соединении и сравнить с данными технической литературы.

Оборудование и инструменты: стенд ДМ27М с набором деталей резьбового соединения, штангенциркуль, шаблон резьбовой.

Теоретические предпосылки.

При затяжке резьбового соединения момент на ключе идёт на преодоление момента в резьбе и момента на торце :

Подставив уравнения (2) и (3) в уравнение (1), получим

где F тАУ осевая сила, возникающая в стержне болта при затяжке гайки, H; тАУ средний диаметр резьбы, мм.

или по готовым таблицам по ГОСТ 24705-81;

тАУ угол подъёма резьбы, град.; ;

тАУ угол профиля резьбы, град.; для метрической резьбы ;

тАУ средний диаметр опорного торца гайки, мм.

где тАУ наружный диаметр опорного торца гайки (поз.7 на рис.);

тАУ диаметр отверстия в стопорной шайбе (поз.6 на рис.)

Порядок выполнения работы.

1. Заменяют размеры деталей резьбового соединения, мм: наружный диаметр болта , шаг резьбы , наружный диаметр опорного торца гайки , внутренний диаметр отверстия шайбы .

2. Определяют допускаемые напряжения в болте , МПа

где тАУ предел текучести материала болта, МПа; для стали 3 и стали 10 МПа; тАУ безразмерный коэффициент запаса прочности, для болтов при постоянной нагрузке и контролируемой затяжке рекомендуют [1, с.53].

В данной работе для увеличения долговечности резьбы принимают больший коэффициент запаса прочности, равный 5.

Определяют допустимую для данного болта осевую силу , Н

где тАУ расчётный диаметр резьбы, мм;

3. Определяют деформацию динамометрической скобы 1, выраженную в делениях , индикатора скобы 2, под действием допустимой осевой силы , подсчитанной по формуле (6)

где тАУ коэффициент пропорциональности; Н/дел.

4. Собирают резьбовое соединение на стенде ДМ27М в такой последовательности: на болт 3 надевают сферическую шайбу 5 и вставляют болт в отверстие динамометрической скобы 1. На конец болта надевают стопорную шайбу 6 так, чтобы выступы шайбы вошли в углубления динамометрической скобы, и завинчивают гайку 7 до упора в стопорную шайбу.

5. Проверяют настройку индикатора 2 динамометрической скобы и индикатора 9 динамометрического ключа. Надевают динамометрический ключ 8 на гайку 7 и плавно завинчивают гайку. При этом в стержне болта появляется осевая сила, которая деформирует динамометрическую скобу 1. Когда стрелка индикатора скобы отклонится на заданное число делений , рассчитанное по уравнению (8), записывают число делений , на которое отклонилась стрелка индикатора динамометрического ключа. После этого отвинчивают гайку и повторяют опыт несколько раз. Показания индикатора динамометрического ключа заносят в таблицу.

Подсчитанное среднее значение показаний индикатора 9 на ключе. Определяют момент на ключе , Н∙м

где тАУ коэффициент пропорциональности: НВ·м/дел.

6. После экспериментального определения момента на ключе в уравнении (4) известны все величины, кроме коэффициентов трения в резьбе и на торце. Коэффициент трения зависит от материалов трущихся пар, смазки, шероховатости поверхностей и т.д. Эти факторы практически одинаковы в резьбе и на торце гайки, поэтому принимают коэффициент трения в резьбе, равным коэффициенту трения на торце гайки. С учётом этого допущения

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Детали машин и ПТУ

Лабораторная работа №3

Тема: ВлИсследование прессового соединения с гарантированным натягомВ»

Выполнил студент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА 2002 г.

Цель работы: Определить экспериментально силу запрессовки для группы соединений валиков и втулок, рассчитать минимальный и максимальный натяги и подобрать стандартную посадку, общую для группы соединений.

Оборудование и инструменты: Набор валиков и втулок, штангенциркуль для измерений детаВнлей, стенд ДМ37 для запрессовки и выпрессовки соединений, набор эталонов поверхностей для определения высоты микронеровностей.

Порядок выполнения работы.

1. Измеряют диаметры валика и втулки, длину рабочей поверхности втулки в соответствии с рис.

Соединение с гарантированным натягом

2. Определяют величину микронеровностей по эталонам поверхностей (валик), (втулка).

3. По указанию преподавателя задают глубину запрессовки (см. рис.) и заполняют табВнлицу.

   мм	мм	мм	мкм	мкм	мм	мкм	мкм	мкм
   30	50	30	0,8	0,8	5	59,6	0,05	-0,006

4. На столе машины растяжения-сжатия ДМ30М закреплена болтами специальная подВнставка ДМ37, в которую устанавливают втулку, в отверстие втулки запрессовывают вал.

Запрессовку вала во втулку производят пуансоном, который закреплён на динамометричеВнском кольце машины. Деформацию кольца динамометра измеряют индикатором. Она проВнпорциональна силе запрессовки или выпрессовки. Динамометр предварительно протарироВнван. Вращением верхней рукоятки пресса машины пуансон опускают до соприкосновения с валом и затем (постепенно) запрессовывают его во втулку. При достижении заданной велиВнчины записывают число делений индикатора () без останова пресса.

Коэффициенты трения покоя и движения различаются существенно, поэтому перемещения пуансона должно осуществляться плавно, без рывков на всём участке запрессовки и выВнпрессовки.

После запрессовки вал и втулку переворачивают и выпрессовывают. Полученные резульВнтаты записывают в таблицу.

Глубина запрессовки, мм	Число делений индикатора	Сила запрессовки, Н

5. Рассчитывают силу запрессовки , Н

Н

где тАУ коэффициент пропорциональности, Н/дел.

6. Рассчитывают давление , МПа, на поверхности сопряжения деталей.

Па

где тАУ коэффициент трения для прессовых соединений без нагрева ;

тАУ номинальный диаметр соединения, мм;

тАУ длина запрессовки, мм

7. Рассчитывают действительный натяг , мкм

мкм

где и тАУ коэффициенты

где тАУ коэффициент Пуассона, для стали

тАУ модуль упругости, для стали МПа

8. Определяют расчётный натяг соединения , мкм, до запрессовки с учётом того, что в процессе запрессовки происходит частичная деформация и срезание микронеровностей на поверхности сопряжения деталей

мкм

9. Определяют стандартную посадку по расчётным натягам, вычисленным по данным экспеВнримента. Экспериментальные допуски деталей должны быть меньше или равны стандартным и располагаться относительно нулевой линии (номинального размера) внутри стандартных полей допусков.

Согласно рисунку допуски и посадки деталей соответствуют стандартам, если

где и тАУ максимальные и минимальные натяги стандартных посадок соответстВнвенно

ш30

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Детали машин и ПТУ

Лабораторная работа №4

Тема: ВлИсследование конструкции цилиндрического зубчатого редуктораВ»

Выполнил студент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА 2002 г.

Цель работы: Подготовка к выполнению курсового проекта. Изучение конструкции редуктора и отдельных его элементов, в частности конструкции зубчатых колес, валов и их опор, уплотнеВнний крышек, корпуса редуктора и т.д. Определение основных параметров зубчатых колес и реВндуктора. Изучение приспособлений для контроля уровня масла в корпусе редуктора. Сравнение и анализ полученных результатов.

Оборудование и инструменты: Цилиндрический редуктор, разводной ключ, отвертка, измериВнтельная линейка, штангенциркуль, угломер.

Теоретические предпосылки.

В механизированных приводах машин источником движения являются электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания. Частота вращения ротора двигателя

Частота вращения на входе исполнительного механизма значительно меньше

Создавать двигатели с такой небольшой частотой вращения трудно и экономически нецелеВнсообразно.

Поэтому при передаче движения от двигателя к исполнительному механизму необходимо уменьшить частоту вращения. Одним из передающих механизмов является редуктор.

Редуктор (см. рисунок) тАУ это механизм, служащий для уменьшения частоты вращения и увеличения крутящего момента. Каждый редуктор характеризуют передаваемой мощностью , передаточным отношением i (или передаточным числом U) и крутящими моментами Т на входном и выходном валах редуктора.

В зависимости от вида зубчатых колес различают цилиндрические, конические, червячные, волновые, планетарные редукторы.

В зависимости от числа ступеней редукторы бывают одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые.

В зависимости от отношения частот вращения на выходе двигателя и входе исполнительВнного механизма передачи бывают понижающими и повышающими.

тАУ передача понижающая (1>1);

тАУ передача повышающая; её применяют значительно реже (1<1)

Кинематическая схема редуктора:

1 тАУ одноступенчатого

2 тАУ двухступенчатого

Передача называется мультипликатором.

Все детали и сборочные единицы редуктора располагаются в корпусе, который обычно соВнстоит из двух частей: нижней, называемой основанием корпуса редуктора, и верхней, называеВнмой крышкой корпуса редуктора. Корпус редуктора имеет сложную конфигурацию, и его изгоВнтовляют чаще всего литьем из серого чугуна (ГОСТ 1412-85). На корпусе редуктора имеются следующие элементы: поясок или фланец для крепления крышки корпуса редуктора к основаВннию, лапы редуктора для прикрепления редуктора к основанию, гнезда для установки валов с подшипниками, отверстие для слива отработавшего масла, смотровая крышка для заливки ноВнвого масла и периодического контроля зубчатых колес, ребра жесткости для увеличения жестВнкости корпуса редуктора и другие элементы.

Сборка редуктора осуществляется в следующем порядке. В корпус редуктора устанавлиВнвают валы с насаженными на них колесами, шестернями и подшипниками. Редуктор закрывают крышкой и провертывают болтами к корпусу. Проверяют вращение валов от руки. ПриворачиВнвают болтами крышки подшипников. Завинчивают маслосливную пробку. Через смотровую крышку заливают масло. Уровень масла должен быть таким, чтобы меньшее колесо было поВнгружено в масло на высоту зуба. Закрепляют смотровую крышку. Редуктор готов к работе.

Порядок выполнения работы.

Определяют параметры редуктора и его отдельных элементов, найденные параметры заноВнсят в таблицу.

Расчётные параметры редуктора

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. КОСЫГИНА

Кафедра Детали машин и ПТУ

Лабораторная работа №5

Тема: ВлИзучение конструкции червячного редуктора и всей установкиВ»

Выполнил студент гр.8-99 /Сушкин О.В./

Проверил: /Хейло С.В./

МОСКВА 2002 г.

Цель работы: Изучение конструкции червячного редуктора; аналитическое и экспериментальВнное определение его КПД. Сравнение и анализ полученных результатов.

Оборудование и инструменты: Установка ДМ 41, сборочные единицы червячного редуктора. Изучение конструкции червячного редуктора проводят на стенде, а определение КПД тАУ на усВнтановке ДМ 41. Она состоит из двухскоростного электродвигателя 1, муфты 2, соединяющий вал ротора электродвигателя с валом червяка червячного редуктора 3, тормозного шкива 4, смонтированного на валу червячного колеса, и охватывающих его тормозных колодок 5.

Технические характеристики установки ДМ 41

Теоретические предпосылки.

1. Изучение конструкции червячного редуктора.

Одноступенчатый червячный редуктор состоит (см.рис. и стендовые образцы) из червяка 6, червячного колеса 7, вала червяка 8, вала червячного колеса 9, опирающихся на подшипники 10 и 11, корпуса редуктора 12 и крышек подшипников.

Червяки изготавливают из углеродистых или легированных сталей. Их витки шлифуют и полируют.

При вращении витки червяка скользят по зубьям червячного колеса, поэтому червяк и черВнвячное колесо должны обладать антифрикционными свойствами. Самые лучшие антифрикциВнонные свойства у пары стальной червяк и оловянно-фосфористая бронза типа Бр ОФ 10-1 (OCT 190054-72), ОНФ и др. Однако оловянные бронзы дороги и дефицитны и их применяют для изВнготовления червячных колес со скоростью скольжения 5..25 м/с.

Безоловянные бронзы, например алюминиево-железистые типа БрАЖ 9-4 (ГОСТ 493-79) и др., дешевле оловянных бронз, менее дефицитны и их применяют для изготовления червячных колес, где скорость скольжения 2..5 м/с.

При скоростях скольжения меньше 2 м/с применяют серый (ГОСТ 1412-85) или модифициВнрованный чугун.

Для уменьшения расхода бронзы при изготовлении червячного колеса его делают составВнным: зубчатый венец изготовляют из бронзы, а ступицу тАУ из чугуна или стали.

Корпус червячного редуктора изготовляют из серого чугуна или дюралюминия.

В одной ступени червячного редуктора можно реализовать большие передаточные отношеВнния (до 80). Это достоинство червячных передач.

При скольжении витков червяка по зубьям червячного колеса выделяется много тепла и происходит износ трущихся пар, что является недостатком червячных передач. Поэтому в черВнвячных редукторах надо отводить тепло. Для этого корпуса редукторов делают с ребрами, приВнменяют искусственное охлаждение, например ставят вентилятор.

Внизу у корпуса редуктора имеются лапы, которыми редуктор крепится к основанию.

Валы червяка и червячного колеса вращаются в подшипниках, которые крепятся в гнездах корпуса редуктора.

В червячной передаче возникают радиальные и осевые силы, поэтому устанавливают подВншипники, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки.

Червячные передачи дороже и сложнее зубчатых, поэтому их применяют там, где невозВнможно или нерационально применять зубчатые передачи.

2. Определение КПД аналитическим путём.

КПД всей установки определяется из выражения

(1)

где тАУ КПД опор электродвигателя, ;

тАУ КПД муфты, ;

тАУ КПД опор тормоза, ;

тАУ КПД демпфера, ;

тАУ КПД червячного редуктора.

КПД червячного редуктора определяется по формуле:

(2)

где тАУ КПД червячной передачи;

тАУ КПД на перемешивание масла;

тАУ КПД пары опор валов.

Определяют КПД червячной передачи по формуле:

(3)

где тАУ угол подъёма винтовой линии червяка;

тАУ приведённый угол трения, определяемый по экспериментальному графику, в зависимоВнсти от скорости скольжения витков червяка по зубьям червячного колеса

(4)

где тАУ окружная скорость червяка, м/с

(5)

где тАУ частоты вращения червяка;

тАУ диаметр делительной окружности червяка, мм (6)

тАУ коэффициент диаметра червяка;

тАУ модуль зацепления.

Значение определяют из выражения

(7)

Примечание: значение приведённого угла трения на рис. дано с учётом потерь на перемеВншивание масла и потерь в опорах валов.

Подставив КПД элементов установки в исходную формулу (1), определяем КПД всей устаВнновки.

Порядок выполнения работы.

По формулам (1)..(7) определяют КПД установки аналитическим путем для двух частот вращения тАУ и . Определяют КПД червячного редуктора экспериментально на установке. Для этого устанавливают стрелки индикаторов электродвигателя и тормоза 13 (см. рис.) и 14 на ноль поворотом внешнего кольца индикаторов. Включают установку на одну из частот, наприВнмер . При подаче электрического тока в обмотку статора электродвигателя 1 ротор получает момент вращения, а статор тАУ реактивный момент, ему равный и направленный в противоположную сторону. Так как статор находится во взвешенном состоянии, то под дейстВнвием реактивного момента он в зависимости от снимаемого с вала червячного колеса крутящего момента , отклоняется от первоначального положения. Угловые перемещения корпуса стаВнтора электродвигателя от первоначального положения измеряют числом делений , на которое отклоняется стрелка индикатора. Эксперимент проводит группа студентов. Одновременно заВнписывают число делений с индикатора электродвигателя 13 и число делений с индикатора тормоза 14. Показания обоих индикаторов заносят в таблицу. С помощью рукоятки 15 плавно увеличивают силу прижатая колодок к тормозному шкиву 4, увеличивая момент торможения на выходном валу червячного редуктора. С увеличением момента торможения увеличивается угВнловое перемещение колодочного тормоза, измеряемое числом делений , на которое отклоВннится стрелка индикатора пружины тормоза.

Завинчивают рукоятку 15 винта 16 до тех пор, пока стрелка индикатора 13 не отклонится примерно на двадцать делений. Снова одновременно снимают показания с обоих индикаторов. Нагружение повторяют 5-6 раз и результаты заносят в таблицу. С помощью рукоятки 15 сниВнмают нагрузку на тормозном шкиве. Переключают установку на другую частоту вращения и повторяют опыт.

Обработка результатов эксперимента

Переводят показания индикаторов пружин в крутящие моменты на валу электродвигателя , и на валу тормоза в НВ·м по тарировочным графикам или по формулам:

где и тАУ коэффициенты пропорциональности;

НВ·м/дел., НВ·м/дел.

Определяют передаточное число редуктора

Определяют КПД установки для каждой ступени нагружения по формуле

На основании полученных данны

Вместе с этим смотрят:

11-этажный жилой дом с мансардой

14-этажный 84-квартирный жилой дом

16-этажный жилой дом с монолитным каркасом в г. Краснодаре

180-квартирный жилой дом в г. Тихорецке

2-этажный 3-секционный 18-квартирный жилой дом в г. Мирном