Главная

Лабораторная работа

Определение момента трения в подшипниках качения

1. Цель работы

- Определение момента трения в подшипниках качения.

- Определение приведенного коэффициента трения в подшипниках качения.

2. Теоретические положения

Основным источником потерь в подшипниках качения является сопротивление перекатыванию тел качения по беговым дорожкам колец, зависящее от нагрузки на подшипник, его размеров, свойств материалов деталей подшипников и т.п.

Кроме того, потери вызываются трением тел качения о сепаратор, трением деталей подшипника о смазку, гидравлическим сопротивлением в смазке и т.п.

Определение составляющих суммарных потерь затруднительно. В настоящей работе определяется суммарный момент сил трения. Основная составляющая потерь в подшипнике, зависящая от чистого качения, определяется по уравнению

где f_к – коэффициент трения качения, мм; например, для шарика из закаленной стали, перекатывающегося по стальной закаленной поверхности, f_к = 0,01 мм;

F_r – радиальная нагрузка на подшипник, Н;

D₀ – диаметр расположения центров тел качения, мм;

d_ш – диаметр шариков, , мм;

d – посадочный диаметр внутреннего кольца подшипника, мм.

Числовой коэффициент в формуле (1):

где F_ir – радиальная нагрузка, действующая на отдельный шарик.

Суммарный момент сил трения M_т1 в подшипнике, учитывающий совокупность всех потерь, определяется по формуле

где f_пр – условный приведенный коэффициент трения при определении суммарного момента сил трения.

Очевидно, M_тк < M_т1, поскольку в M_тк учитываются потери только на перекатывание. M_тк, приведенный к посадочной поверхности внутреннего кольца, можно определить по уравнению

Приравнивая формулы (1) и (3), получим

Из (2) получаем

где M_т1 – суммарный момент сил сопротивления вращению одного подшипника, полученный при измерении:

где M_т – суммарный момент трения в четырех подшипниках, отсчитываемый по шкале 8 (см. рис. 1) в Нм.

В настоящей работе изложена методика определения M_т1 для радиальных однорядных шарикоподшипников, поэтому для опытов необходимо использовать головки с подшипниками 208 и 308.

Необходимые для выполнения работы размеры этих подшипников приведены в табл. 1 отчета.

3. Основные правила по технике безопасности

- Включение установки производить с разрешения преподавателя.

- Нагружение подшипников производить при неработающей установке.

- Для предупреждения падения испытательной головки при нагружении подшипников прижимать ее в осевом направлении (от себя) до упора.

- После окончания работы установку отключить от сети.

- Трубку, соединяющую камеру подшипников со шприцем для подачи масла, и термометр НЕ ТРОГАТЬ!

4. Описание установки

Опытное определение момента трения М_Т в подшипниках и определение приведенного коэффициента трения f_пр производится на установке ДМ 28, (рис.1).

Асинхронный электродвигатель через клиноременную передачу 1 с трехступенчатыми шкивами осуществляет вращение вала и четырех испытуемых подшипников, заключенных в головке 6. Частота вращения подшипников n = 970, 1880 и 2860 мин^-1. Пуск электродвигателя производится с помощью выключателя 10, смонтированного на корпусе установки.

Суммарный момент М_т в четырех подшипниках отсчитывается по шкале 8, градуированной в Нм. На установке предусмотрено измерение М_т методом тензометрирования с помощью пружины и наклеенного на нее проволочного датчика.

Рис.1. Установка ДМ28: 1 – клиноременная передача (закрыта кожухом); 2 – индикатор;
3 – винт нагружения подшипников; 4 – место установки термометра; 5 – шприц; 6 – головка испытательная;

7 – груз; 8 – шкала; 9 – маятник; 10 – кнопки включения-выключения электродвигателя;

11 – тумблер включения сети; 12 – скоба динамометрическая

На рис. 2 показана испытательная головка. Она состоит из корпуса 6, в котором смонтированы два крайних подшипника 14 и средние подшипники 11, маятника 9, груза 7, шприца 5 и термометра 4 для измерения температуры масла. Средние подшипники установлены в обойме 1.

Рис. 2. Испытательная головка: 1 – обойма наружная; 2 – индикатор; 3 – винт нагружения подшипников;

4 – термометр; 5 – шприц; 6 – корпус головки; 7 – груз; 8 – подпружинные шарики; 9 – маятник; 10 – скоба;

11 – подшипники средние; 12 – вал приводной; 13 – скоба динамометрическая; 14 – подшипники крайние

Внутренние кольца испытуемых подшипников посажены на втулке, которая установлена на приводном валу 12 и фиксируется в осевом направлении подпружиненными шариками 8.

Нагружение исследуемых подшипников производится винтом 3, ввернутым в скобу 10. Величина нагрузки устанавливается с помощью протарированной динамометрической скобы 13 и индикатора 12.

Положение груза 7 на маятнике регулируется с целью ограничения отклонения маятника при измерении разных по величине моментов.

5. Методика проведения испытаний и обработка результатов

1) Вычертить в отчете упрощенную схему, показанную на рис.3. Дать краткое описание испытательной головки.

2) Шприцем 5 (см. рис. 2) заполнить испытательную головку маслом до полного погружения в масло нижнего тела качения.

3) Нагрузить подшипники посредством винта 3 (см. рис. 2) усилием 12000 Н.

4) Включить установку и прогреть испытательную головку до температуры 40…50 °С.

5) Выключить установку и снять нагрузку до нуля.

Рис.3. Упрощенная схема испытательной головки: 1 – обойма наружная; 2 – индикатор;

3 – винт нагружения подшипников; 4 – корпус головки; 5 – груз; 6 – шкала; 7 – маятник;

8 – скоба динамометрическая; 9 – подшипники средние; 10 – вал приводной;

11 – подшипники крайние; 12 – стрелка – указатель

6) При нагрузке «нуль» включить установку, снять показание со шкалы 8 (см. рис. 1) и занести в табл. 2 отчета, затем последовательно нагружать силами 1000, 3000, 6000, 9000, 12000 Н и заносить значения момента трения в табл. 2.

Нагружение подшипников производить при выключенной установке.

7) По данным табл. 2 отчета построить график.

8) Снять нагрузку до нуля.

9) Шприцем 5 удалить смазку из подшипниковой камеры.

10) Выполнить действия, указанные в п. 6, данные занести в табл. 3.

11) По данным табл. 3 отчета построить график .

12) По формуле (5) определить приведенный коэффициент трения f_ПР при разных уровнях масла и соответствующих им M_т1 и построить график зависимости этого коэффициента от нагрузки .

Кривые зависимости . по пп. 8, 12 выполнить на одном поле графика. То же сделать и для ..

6. Содержание и оформление отчета

6.1 Титульный лист.

6.2 Цель работы.

6.3 Кинематическая схема установки.

Таблица 1. Основные параметры подшипники

Параметры подшипника	208	308
Диаметр отверстия d, мм	40	40
Наружный диаметр D, мм	80	90
Диаметр по центрам тел качения D0, мм	60	65
Диаметр тела качения dш, мм	12,7	15,08

Таблица 2. Значения М_т при полном погружении нижнего тела качения в масло

Нагрузка Q, Н	0	1000	3000	6000	9000	12000
Число делений индикатора	0	15	45	90	135	180
Суммарный момент четырех подшипников Мт
Нагрузка на один подшипник	0	500	1500	3000	4500	6000
Момент трения для одного подшипника
Приведенный коэффициент трения

Таблица 3. Значения М_т при смазке, удаленной из подшипниковой камеры

Нагрузка Q, Н	0	1000	3000	6000	9000	12000
Число делений индикатора	0	15	45	90	135	180
Суммарный момент четырех подшипников Мт
Нагрузка на один подшипник	0	500	1500	3000	4500	6000
Момент трения для одного подшипника
Приведенный коэффициент трения

График зависимости суммарного момента трения от нагрузки для одного подшипника

(1 – при полном погружении нижнего тела качения в масло, 2 – при удаленной смазке)

M_T1, Нмм

F_r, Н

График зависимости приведенного коэффициента трения f_пр от нагрузки

(1 – при полном погружении нижнего тела качения в масло, 2 – при удаленной смазке)

f_пр, Нмм

F_r, Н

7. Вопросы для самоконтроля

1. От чего зависит сопротивление вращению подшипника?

2. Как изменится момент трения в подшипнике с изменением нагрузки?

3. Как изменяется приведенный коэффициент трения в подшипнике с изменением нагрузки?

4. Как изменяются моменты трения и приведенный коэффициент трения от уровня заполнения подшипниковой камеры маслом?

5. По формуле (4) определить f_кпр и сравнить его с f_пр, полученными при испытании.

6. Выполнить эскизы основных типов подшипников и дать им краткую характеристику (шариковый радиальный однорядный, шариковый радиальный сферический двухрядный, роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами, роликовый сферический двухрядный, роликовый радиальный игольчатый, шариковый радиально-упорный однорядный, шариковый упорный однорядный, роликовый конический однорядный).

---

email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов

00:00:00