Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов инженерно-технических специальностей Павлодар


НазваниеМетодические указания по выполнению лабораторных работ для студентов инженерно-технических специальностей Павлодар
страница1/12
Дата публикации03.05.2013
Размер1.24 Mb.
ТипМетодические указания
referatdb.ru > Право > Методические указания
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова
Факультет металлургии, машиностроения и транспорта
Кафедра двигатели и организация дорожного движения


ДЕТАЛИ МАШИН ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Методические указания по выполнению лабораторных работ

для студентов инженерно-технических специальностей


Павлодар
УДК 621.81(07)

ББК 34.44я7

Д 38
Рекомендовано Учебно-методическим советом факультета ММиТ

Павлодарского государственного университета

им. С. Торайгырова
Рецензенты:
^

к.т.н., профессор Шумейко И.А.


к.т.н., профессор Курманов А.К.

Составители: С.Т. Дузельбаев, Л.Ф. Быстрова, Н.И. Молокова,

В.Ф. Доброродный, С.П. Дюрягин.
Д-38 Детали машин. Лабораторный практикум: методические

указания. – Павлодар, 2008. – 98 с.


Методические указания разработаны в соответствии с рабочей программой дисциплины «Детали машин» и включают в себя учебно-целевые вопросы дисциплины, направляют студентов на самостоятельную активизацию учебного процесса, способствуют выработке у них творческого применения на практике полученных знаний, а также содержат методику проведения работ, описание лабораторных установок, бланки содержания отчетов и рекомендуемую литературу.

УДК 621.81 (07)

ББК 34.44 я7

©Дузельбаев С. Т., 2008

©Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова, 2008

Введение
Лабораторный практикум по курсу “Детали машин и основы конструирования” является учебным пособием для студентов, обучающихся по специальностям: «Транспорт, транспортная техника и технологии», «Машиностроение».

Учебными планами предусмотрено усиление физико-математической подготовки студентов путем введения ряда дисциплин по изучению методов научных исследований; внедрения ЭВМ в учебный процесс, обращено внимание на индивидуализацию обучения. В этой связи лабораторные работы приобретают особую значимость, так как “… испытывать машины и отдельные узлы приходится каждому инженеру, как конструктору, так и технологу”.

Лабораторные работы являются тем действенным средством обучения, посредством которого студентам прививаются навыки проведения научных исследований. Основными задачами лабораторных работ являются экспериментальное изучение работы деталей и узлов машин – познание физической сущности явлений, происходящих в процессе их эксплуатации; подтверждение на практике теоретических положений и выводов, с которыми студенты знакомятся при освоении лекционного материала; развитие навыков и умения самостоятельной работы с приборами и экспериментальным оборудованием – проведение замеров напряжений, деформаций, усилий, крутящих моментов, перемещений; ознакомление с методикой выполнения различных по характеру работ и исследований; использование существующих методов обработки данных для обобщения и анализа полученных результатов.

В настоящее пособие включено 7 лабораторных работ, тематика и содержание которых охватывают разделы программы курса «Детали машин и основы конструирования». Количество и тематика выполняемых работ определяются временем, предусмотренным учебным планом на лабораторный практикум соответственно профилю специальностей.

В пособии описываются методики проведения работ, порядок их выполнения, даются описания конструкций (схем) экспериментальных установок и измерительной аппаратуры, приводятся бланки содержания отчетов, кратко излагаются теоретические положения по теме проводимых исследований. Используемая терминология и трактовка рассматриваемых вопросов отвечает действующим ГОСТ и увязана по содержанию с учебниками и учебными пособиями по деталям машин. По каждой работе сформулированы контрольные вопросы, помогающие акцентировать внимание студентов на основных положениях и результатах исследований; проверить готовность к работе; снизить уровень полученных знаний.

Содержание и объем лабораторных работ рассчитаны на выполнение их двумя – тремя студентами в течение одного занятия (двух академических часов). При этом предусматривается самостоятельная предварительная проработка соответствующих разделов курса и описания работы.

К отдельным работам методики составлены так, чтобы преподаватель мог варьировать содержание работы, изменяя условия эксперимента, уменьшая или увеличивая объем исследований.

С целью получения наиболее точных результатов в ряде лабораторных работ предусматривается повторение опыта. Чтобы уменьшить трудоемкость результатов замеров принимается среднее арифметическое значение нескольких измерений.

Для ознакомления студентов с современными, опирающимися на вычислительную технику методами обработки опытных данных, применяемых в научных исследованиях, в одной или нескольких лабораторных работах следует произвести число измерений, достаточное для обработки результатов эксперимента методами математической статистики.

При подготовке данного пособия наряду с рекомендуемой в каждой работе литературой было использовано пособие «Лабораторный практикум по курсу «Детали машин» под редакцией И.И. Шмайса, издания Казахского политехнического института, 1988г.

^ Лабораторная работа № 1 Определение коэффициентов трения в резьбе и на торце гайки


    1. Цель работы

Цель работы: а) определение коэффициентов трения в резьбе и на торце гайки при различных условиях смазки и установление их зависимости от величины удельного давления; б) установление зависимости силы затяжки от момента на ключе.


    1. ^ Основные теоретические положения и расчетные зависимости

При завинчивании гайки резьбового соединения со стороны ключа на гайку передается крутящий момент Тзав ,преодолевающий

Рисунок 1.1
момент сил трения в резьбе Тр и на торце гайки Тт рисунок 1.1.
Тзаврт . (2.1)
Возникающее в результате затяжки болта осевое усилие Fзат и моменты Тр и Тт , как известно [2, 4] , связаны соотношениями:
Тр=0,5∙Fзат∙d2∙(tg ψ+φ); (2.2)
Тт=0,5∙Fзат∙ dср∙fср, (2.3)
где d2 – средний диаметр резьбы, мм;

ψ – угол подъема резьбы (tg ψ=p/π∙d2, здесь р – шаг резьбы, мм);

φ – приведенный угол трения в резьбе;

dср – средний диаметр опорной поверхности гайки, мм (dср=(D1+d0)/2, здесь D1 – наружный диаметр опорного торца гайки, равный размеру ключа, мм; d0 – внутренний диаметр опорной поверхности, равный отверстию под болт или диаметру отверстия в шайбе, мм);

fт – коэффициент трения на торце гайки.

При определении коэффициентов трения fp и fт по величине крутящих моментов в резьбе Тр и на торце гайки Тт из формулы (2.3) получаем
, (2.4)
а из формулы (2.2) находим
(2.5)
Приведенный коэффициент трения в резьбе
. (2.6)
Для резьб с углом профиля α приведенный коэффициент трения fпр и действительный коэффициент трения в резьбе fp связаны зависимостью
. (2.7)
Угол профиля метрической резьбы α=600.

Следовательно, коэффициент трения в резьбе
. (2.8)
Допускаемое усилие затяжки определяют по формуле

, (2.9)
где d3 – внутренний диаметр болта по дну впадин, мм;

Р] – допускаемое напряжение на растяжение для материала болта, МПА (для болта, изготовленного из стали Ст.3, при принятом пределе текучести σт=220 МПа и коэффициенте запаса прочности S=2, [σт]= σ/S=220/2=110 МПА).

Среднее значение давления Рр, возникающего от осевой силы Fзат на витках резьбы, определяют из соотношения
, (2.10)
где Z – число витков резьбы гайки;

Н – высота гайки, мм.

Давление на торце гайки Рт , возникающее от осевой силы Fзат , определяют по формуле

. (2.11)


    1. ^ Описание лабораторной установки и указания по работе на ней

Экспериментальное определение моментов трения в резьбе и на торце гайки производится на специальной установке ДМ27М.

Установка состоит из приспособления для нагружения болтов, рисунок 1.2, и торсионного, рисунок 1.3, или рычажного динамометрического ключа.

Приспособление для нагружения болтов служит для создания нагрузки на болт и измерения усилия затяжки. Основной частью приспособления является установленная на основании 1 динамометрическая пружина (скоба) 8, сжимаемая болтом 4 с гайкой 3.

Болт устанавливается в корпусе 2 и удерживается от проворачивания сменной колодкой (сухарем) 11. Затяжка гайки испытуемого болта производится динамометрическим ключом. Крутящий момент измеряется по показанию индикатора 12, рисунок 1.2.

Усилие затяжки болта передается динамометрической пружине через сферическую шайбу 10, установленную под головкой болта с целью центрирования осевой нагрузки.



Рисунок 1.2

Рисунок 1.3
Деформация пружины измеряется с помощью индикатора 9. Для определения величин усилия затяжки Fзат и момента на ключе Тзав используются тарировочные графики, рисунок 1.3
Примечание. В результате тарировки динамометрической пружины и динамометрического ключа тарировочные коэффициенты:

- для динамометрической пружины – μ1=350 Н/1 деление индикатора;

- для динамометрического ключа – μ1=225 Н∙мм/1 деление индикатора.

Таким образом, сила затяжки Fзат1∙δ1=350∙δ1∙н, момент на ключе Тзав2∙δ2=225∙δ1∙Н∙мм, здесь δ1 и δ2 – числа делений индикаторов соответственно 9 рисунок 1.2 и 12 рисунок 1.3

При определении коэффициента трения в резьбе для исключения сил трения на торце гайки 3 под нее подкладывается втулка 5, которая опирается на упорный шарикоподшипник 6. При этом сила трения скольжения торца гайки заменяется силой трения качения, который можно пренебречь.

Рисунок 1.4 – Тарировочный график динамометрической пружины и торсионного динамометрического ключа
При определении трения на торце гайки 3 втулка 5 заменяется другой специальной втулкой, опирающейся через фиксирующее кольцо 7 непосредственно на динамометрическую пружину. В этом случае упорный шарикоподшипник не работает и для завинчивания гайки необходимо преодолеть моменты сопротивления (трение) в резьбе Тр и на торце гайки Тт, т.е. определяется суммарный момент завинчивания Тзав (суммарная сила трения).
Техническая характеристика установки ДМ27М
Резьбы испытуемых болтов: М12; М14; М16; М18; М20

Шаг резьбы: 0,75; 1,0; 1,5; 1,75; 2,0; 2,5 мм

Наибольшая допустимая сила

динамометрической пружины 4∙104 Н

Наибольший допустимый момент

на динамометрическом ключе 8,4∙103 Н∙мм

Наибольшее допустимое суммарное

усилие на двух рукоятках торсионного

динамометрического ключа 320 Н

Габариты установки 520х325х170 мм

Масса установки 16 кг


    1. Порядок проведения работы

1.4.1 Подбирают из имеющегося комплекта два одинаковых болта с гайками и шайбами. Один болт обезжиривают бензином и испытывают в сухом виде, другой испытывают с одной из смазок (по указанию преподавателя): индустриальное масло; солидол; графитовая паста.

1.4.2 Измеряют штангенциркулем наружный диаметр резьбы d, шаг резьбы р, высоту гайки Н, наружный диаметр опорной поверхности гайки D1, диаметр отверстия под болт d0. Измеренные величины d и p корректируют по ГОСТ 9150-81– для резьб с мелким шагом, таблица 4.1.

По таблицам ГОСТ принимают внутренний диаметр резьбы d1, средний диаметр d2 и внутренний диаметр болта по дну впадин d3, угол подъема резьбы ψ.

Результаты замеров и принятые размеры заносят в лабораторный журнал или таблицу 1 отчета.

1.4.3 Вычисляют допустимую силу затяжки болта [Fзат] по формуле (2.9).

1.4.4 Вычерчивают схемы сборки установки:

- для определения полного момента на ключе (Тзаврт);

- для определения момента в резьбе Тр т≈0), дают их описание.

1.4.5 Проверяют положение стрелок индикаторов на установке и на динамометрическом ключе.

Для каждого индикатора дают предварительный натяг в 1,5… 2 оборота. Устанавливают стрелки индикаторов на нулевые деления.

1.4.6 Устанавливают болт в приспособление. Под гайку подкладывают втулку 5, опирающуюся на упорный шарикоподшипник, и тем самым исключающую торцевое трение скольжения.

1.4.7 Навинчивают гайку от руки до устранения осевого люфта, что контролируется по стрелке индикатора 9 рисунок 3.1 на установке.

1.4.8 Определяют числа делений δ1 индикатора 9 рисунок 3.1 при четырех значениях силы затяжки Fзат
0,25 [Fзат]; 0,5 [Fзат]; 0,75 [Fзат]; [Fзат].

δ1= Fзат1.
1.4.9 Завинчивают гайку динамометрическим ключом, затягивают болт последовательно до четырех значений силы тяжести Fзат , фиксируя каждый раз показания индикатора 12, рисунок 3.2.

Примечание. Динамометрический ключ следует вращать плавно, без перекосов, остановок и рывков.

1.4.10 Определяют величину момента на ключе при четырех значениях силы затяжки Fзат.

Для большей точности эксперимента момент на ключе при каждой из принятых затяжек замеряют по три раза.
Тзав2∙δ2 ср ,
здесь δ2 ср – среднее значение индикатора 12, рисунок 3.2 при трех замерах.

Так как в испытании с установкой под гайку упорного шарикоподшипника момент трения в подшипнике очень мал, эти показания и являются моментом сопротивления сил трения в резьбе и определяются зависимостью
Тзав≈Тт=Fкл∙lкл ,
где Fкл – усилие, прикладываемое к рукояткам торсионного динамометрического ключа, Н;

lкл – длина (плечо) рукоятки ключа, мм.

1.4.11 По полученным данным, используя методы математической статистики, строят график зависимости силы затяжки Fзат от момента завинчивания Тзав.

1.4.12 По формуле (2.5) для каждого значения силы затяжки Fзат и соответствующего момента завинчивания Тзавр определяют приведенный угол трения в резьбе φ1.

Примечание. Если при построении графика отдельные результаты испытаний резко отличаются от общей закономерности, следует повторить опыт для этих условий.

1.4.13 Вычисляют приведенный коэффициент трения fтр по формуле (2.6) и действительный коэффициент трения в резьбе по формуле (2.8).

1.4.14 По формуле (2.10) вычисляют среднее значение давления резьбы Рр.

Результаты выполненных по п.п.4.9, 4.10, 4.12 – 4.14 измерений и расчетов заносят в лабораторный журнал или таблицу 1 отчета.

Таблица 1.1 - Резьбы метрические



Наружный диаметр резьбы d, мм

12

14

16

18

20

С крупным шагом

Шаг резьбы р, мм

1,75

2

2

2,5

2,5

Внутренний диаметр d1, мм

10,106

11,835

13,835

15,294

17,294

Средний диаметр d2, мм

10,863

12,701

14,701

16,376

18,376

Угол подъема резьбы ψ, град

2о55'

2о52'

2о28'

2о47'

2о29'

Площадь сечения болта по

диаметру впадин , см2


0,762


1,047


1,442


1,751


2,252

Резьбы с мелким шагом

р=0,75мм

Внутренний диаметр d1, мм

11,188

13,188

15,188

17,188

19,188

Средний диаметр d2, мм

11,513

13,513

15,513

17,513

19,513

Угол подъема резьбы ψ, град

1о11'

1о21'

0о53'

0о47'

0о43'

Площадь , см2

0,964

1,345

1,786

2,292

2,86

р=1,0 мм

Внутренний диаметр d1, мм

10,918

10,918

14,918

16,918

18,918

Средний диаметр d2, мм

11,350

13,350

15,350

17,350

19,350

Угол подъема резьбы ψ, град

1о36'

1о22'

1о11'

1о03'

0о57'

Площадь , см2

0,911

1,281

1,714

2,209

2,765

р=1,5 мм

Внутренний диаметр d1, мм

10,376

12,376

14,376

16,376

18,376

Средний диаметр d2, мм

11,026

13,026

15,026

17,026

19,026

Угол подъема резьбы ψ, град

2о28'

2о06'

1о49'

1о36'

1о26'

Площадь , см2

0,811

1,162

1,574

2,051

2,59

1.4.15 По полученным данным строят график зависимости коэффициента трения в резьбе fтр от удельного давления Рр.

1.4.16 Втулку 5 заменяют специальной втулкой (вкладышем), исключающей работу шарикоподшипника.

Повторяют испытания согласно п.п.4.9, 4.10. Момент завинчивания (момент на ключе) в этом случае равен суммарному моменту сопротивления завинчиванию.
Тзаврт.
Строят график зависимости силы затяжки Fзат от момента завинчивания Тзав.

1.4.17 Определяют момент трения на торце гайки, вычитая из полученных значений момента завинчивания Тзав значения момента на резьбе Тр, полученные при испытании с установкой под гайку упорного шарикоподшипника, Ттзав – Тр.

Примечание. Значения Тзав и Тр берут для одной и той же величины затяжки болта Fзат.

1.4.18 По формуле (2.4) вычисляют значения коэффициента трения fт на торце гайки при четырех значениях сил затяжки Fзат.

1.4.19 По формуле (2.11) вычисляют давление на торце гайки Рт.

Результаты выполненных по п.п.4.16 – 4.19 измерений и расчетов заносят в лабораторный журнал или таблицу 2 отчета.

1.4.20 По полученным данным строят график зависимости коэффициента трения на торце гайки fт от давления Рт.

1.4.21. Проводят испытание затяжки болта при условии смазки резьбы. Цикл работ, измерений, расчетов и графических построений производится в вышеописанной последовательности по п.п.1.4.6, 1.4.7, 1.4.9 – 1.4.20.

Результаты проведенных исследований заносят в лабораторный журнал или таблицу 1,2 отчета, оформляемого по прилагаемой форме.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Похожие рефераты:

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине...
Правила техники безопасности при проведении лабораторных работ в специализированных лабораторных аудиториях
Материаловедение
Методические указания к выполнению лабораторных занятий с тестовыми вопросами для студентов технических специальностей
Методические указания по выполнению лабораторных и контрольных работ...
Содержат задания к контрольной работе, методические указания по выполнению контрольной и лабораторных работ
Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов...
Богданович, П. Ф. Электрификация животноводства: методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов зифа заочного...
Методические указания к выполнению раздела «Охрана труда» для студентов...
Методические указания предназначены для студентов технических специальностей и используются при выполнении раздела «Охрана труда»...
Информация для студентов инженерно-технических специальностей заочной...
Методические указания и индивидуальные задания для выполнения контрольных работ №№1-4 оформлены в виде электронных ресурсов и размещены...
Методические указания составлены в соответствии с программой курса...
Метрология, методы и приборы технических измерений. Раздел Измерение физических величин: методические указания к выполнению лабораторных...
Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов...
Макроэкономика: методические указания к выполнению курсовых работ для студентов экономических специальностей
Методические указания по выполнению лабораторных работ по одноименному...
Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета
Методические указания по выполнению лабораторных работ по одноименному...
Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза