4. Оформление работы.

1. Полученные результаты расчетов и экспериментов внести в бланк отчета.

2. На основании результатов испытаний сделать выводы о влиянии на момент возникновения резонанса:

   • - величины массы груза;

   • - жесткости системы вала;

   • - асимметрии в расположении масс относительно опор;

   • - дисбаланса масс груза.

3. Объяснить возможное отличие критических чисел оборотов, полученных экспериментально и расчетным путем.

5. Вопросы для самопроверки.

1. Принципиальное устройство установки.

2. Каким образом производится расчет вала на колебания?

3. Какое влияние на возникновение резонанса оказывает масса вращающихся частей?

4. Как влияет жесткость на величину критического числа оборотов вала?

5. Каким образом можно увеличить жесткость системы вала?

6. Каким образом влияет на возникновение резонанса дисбаланс масс вращающихся деталей?

7. Каким образом предотвращается возникновение резонанса во вращающихся системах машин?

Лабораторная работа № 7 «Исследование сопротивления в подшипниках качения»

Цель работы: Углубление знаний студентов о физических явлениях, возникающих при работе подшипников, и о величине потерь в подшипниковых узлах.

1. Теоретические предпосылки к работе.

Подшипники качения позволяют заменить трение скольжения трением качения, при этом существенно снижаются потери мощности в подшипниковых узлах. При тщательно проведенной регулировке зазоров и натягов в подшипниках приведенный коэффициент трения удается понизить до 0,0015...0,006. Сопротивление вращению в подшипниках качения складывается из следующих составляющих:

1. трение качения между телами качения и кольцами;

2. трение скольжения между телами качения, кольцами и сепараторами;

3. гидродинамическое сопротивление смазки.

Трение качения (трение второго рода) обусловлено тем, что впереди элементов качения движется волна материала, которая определяет смещение точки приложения реакции в сторону движения на величину плеча трения, которое измеряется в сантиметрах и называется коэффициентом трения качения (рис. 43).

Момент сопротивления трения качения рассчитывается по следующей формуле:

(7.1)

где: f_K - приведенный коэффициент трения качения;

Q - нагрузка на подшипник;

d - диаметр шейки вала.

Согласно формуле (7.1) момент трения качения возрастает с ростом нагрузки по линейной зависимости.

Трение скольжения имеет две составляющие: трение между телами качения и кольцами и трение между телами качения и сепараторами.

План скоростей для случая вращения вала с внутренним кольцом изображен на рис. 44. Из плана видно:

; .

Угловая скорость тела качения (шарика, ролика) вокруг своей оси:

(7.2)

Угловая скорость шарика вокруг оси вала - она же угловая скорость сепаратора:

(7.3)

Из формулы (7.3) видно, что скорость сепаратора зависит от размера шарика. При неточном изготовлении шариков крупные из них будут тормозить, а мелкие ускорять сепаратор. Между сепаратором и шариками может возникнуть значительное давление и силы трения. С этим связаны износ шариков и сепараторов, увеличение потерь в подшипнике и случаи поломки сепараторов.

Контакт шарика с кольцами осуществляется по некоторой дуге a-b-a; окружные скорости точек a и b при вращении шарика различны. Если допустить, что в точке b нет скольжения, то оно будет в точке a. Таким образом, в шарикоподшипниках наряду с трением качения наблюдается трение скольжения, что создаёт дополнительный износ и потери.

В роликовых подшипниках все точки контакта равноудалены от оси роликов. В них можно приложить чистое качение и здесь потери и износ меньше, чем в шариковых подшипниках.

Аналогично формуле (7.1) момент трения скольжения определяется выражением:

(7.4)

f_C - приведенный коэффициент трения скольжения.

Трение скольжения в значительной степени определяется условиями смазки подшипников. Момент силы сопротивления смазки возрастает с увеличением вязкости, уровня масла и скорости вращении подшипника.

Результирующий момент сопротивления подшипника, который условно принято называть моментом трения, определяется по следующей формуле суммой трех составляющих:

(7.5)

где: f_пр - приведенный коэффициент трения, который можно определять, зная общий момент сопротивления:

(7.6)

Испытательная установка ДМ28М позволяет измерить общий момент сопротивления в блоке подшипников.

Для одного подшипника момент сопротивления будет в два раза меньше:

(7.7)

где: Т_ТРΣ - полный момент сопротивления подшипников;

Q - нагрузка, действующая на блок подшипников;

d - диаметр цапфы под подшипник.