Установка для испытания подшипников качения

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
© Хрусталева Н. В. *
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых,
г. Владимир
Предложена конструкция испытательной установки для исследования подшипников качения. В качестве первичного преобразователя использован маятник.
Предусмотрена регулировка чувствительности. Конструкция установки универсальна, позволяет проводить испытания различных типоразмеров подшипников качения: шариковых, роликовых и т. д. Основные технические решения предполагают высокую технологичность.
Ключевые слова: подшипник качения, момент трения, частота вращения, радиальная нагрузка.
Подшипники качения получили широкое распространение в машиностроении. Они выпускаются многих типов — шариковые, роликовые, однорядные, двухрядные, радионные, упорные и т. п. Наибольшее трение получили радиационные подшипники качения. Качество подшипников оценивается по ряду параметров, среди которых важное место занимает момент трения, который определяет температуру нагрева подшипника.
Предлагаем основные технические решения по созданию установки для измерения момента трения в подшипниках при различных нагрузках. Функционально установка состоит из двух блоков — электромеханической части и электронного блока.
Монтажной основой установки служит сварной корпус 1, составленный из листового материала. В верхней части корпуса, во втулке 2, размещен в подшипниках с большой осевой базой посадочный вал 3. Вал 3 приводится во вращение электродвигателем 4, через поводковую муфту 5. Консольная часть посадочного вала выполнена ступенчато, где диаметр и осевая длина ступеньки соответствует внутреннему диаметру, соответствующего испытываемого подшипника 6. С передней стороны корпуса смонтировано устройство измерения. Первичным преобразователем служит маятник — он преобразует измеряемый момент трения в подшипнике в угол поворота маятника. В составе маятника имеется втулка 7, со ступенчатым внутренним отверстием, при этом диаметры ступенек и их осевые длины соответствуют размерам наружных колец испытываемых подшипников. Втулка 7 может
* Студент кафедры Технологического и экономического образования, студенческое конструкторское бюро «Хронос». Научный руководитель: Шарыгин Л. Н., профессор ВлГУ.
иметь продольные пазы для устройства работы со съемником. В верхней части втулки имеется резьбовой штифт 8, на который одеваются сменные грузы 9, массой тв.
Снизу во втулку 7 с помощью резьбы и контргайки 10 прикручена штанга 11. В средней части штанги с помощью переходника 12 установлен горизонтальный резьбовой штифт 13, для установки сменных грузов 14, массой тн. На нижнем конце штанги с помощью переходника 15 закреплен сердечник 16, из магнитомягкого материала. Сердечник входит зазором в отверстие корпуса 17 электрической катушки 18. Катушка 18 наполнена бифи-лярно (в два провода) имеет секцию и секцию Жи. Для ограничения поворота маятника, предусмотрены два резьбовых упора 19, 20.
Рис. 1. Конструктивная схема установки
Рис. 2. Вид, А по рис. 1
Электронный блок 21 размещен в пространстве, образованный листом корпуса 1. Найдем передаточную функцию установки. Для этого воспользуемся расчетной схемой, где ось вращения вала 3 обозначена через О.
Рассмотрим общий случай, когда установлен верхний груз массой тв в тН точке Он схемы и нижний груз массой тН в точке Он схемы. Примем, что центр массы маятника без грузов тв в тН находится в точке Он, и имеет начальную массу то.
Под действием измеряемого момента трения, маятник повернется на угол а. Восстанавливающий момент от сил тяжести составит:
Ме = (то + тн) g 1н -тв g 1е^та (1)
где g — ускорение силы тяжести.
Рис. 3. Расчетная схема
Восстанавливающий момент (1) уравновешивается моментом трения МТ
Мв = Мт. (2)
Формулы (1), (2) дают условия работоспособности маятника, как первичного преобразователя.
К + тн Ун & gt- тв1 В. (3)
При повороте маятника на угол, а перемещение сердечника 16 составит
X = Яа. (4)
Конструктивные размеры элементов вторичного преобразователя (катушка 18 — сердечник 16) выбраны таким образом, что передний торец сердечника не выходит за пределы длины намотка катушки.
Тогда, обобщая парциальные параметры в один интегральный коэффициент К, получаем для индуктивности Ь обмотки Wu
Ь = Ьо + КХ, (5)
где Ьа — индуктивность обмотки Wu при, а = 0. При малых углах поворотах, а можно принять
8 т, а = а. (6)
Очевидно начальное значение индуктивности Ьа может быть учтена электронным блоком, тогда:
Ьк = КХ. (7)
С учетом формул (1)-(7) получаем передаточную функцию:
Ит =[(т0 + шн) 1н — швгв У^Ьи. (8)
Маятник является колебательным звеном с собственной (циклической) частотой
(шо + тн) 1н — т}, (9)
где момент инерции
3 = (т + тн % + т?. (10)
Для гашения колебательного движения на частоте, а предусмотрена секция Wд катушки 18, выполняющая функцию демпфера. Если задать в обмотку Wд постоянный ток, то он образует постоянное магнитное поле. При движении сердечника 16 в его материале индуцируются вихревые токи, которые взаимодействуя с магнитным полем создают тормозящий момент [2]
ыд = нХ, (11)
где И — коэффициент вязкого трения-
X — линейная скорость сердечника.
Вязкое трение, в отличие от постоянного (Кулонова) трения, не создает зоны застоя и не изменяет результат измерения.
Электронный блок предназначен для преобразования исходной информации в цифровое значение измеряемой величины по формуле (8). Основу электронного блока составляет микропроцессор 22 с индикатором 23. Подготовку сигнала для микропроцессора реализует цепь в составе генератора 24 опорной части (десяти кГц), построенного резистора R1, выпрямителя на диоде фильтра нижних частот С1 — И2 — С2. Приращение напряжения на секции Wu катушка 18 пропорционального току генератора G и текущему значению индуктивности.
и, =юг Ь 1 Г.
Ь & amp- и & amp-
(12)
При фиксированных значениях параметров цепи напряжения и2 пропорционально Ьи и, следовательно моменту Мт.
Рис. 4. Схема электронного блока
Для удобства работы оператора предусмотрен ввод во флеш-память микропроцессора значений используемых добавочных масс тв и тн. Оператор вводит эти значения, пользуясь таблицей, ориентируясь на трейцелое значение радиальной нагрузки Е на подшипник. Таблица отражает условие работоспособности (3).
Таблица 1
Комбинация добавочных грузов
Е тв тн
Е — -
Е2 т —
Е — т
Е, т т3
Е т/
Пользуются установкой для испытаний подшипников качения следующим образом:
— Оператор устанавливает подшипник в соответствующие поверхности втулки 7 и вала 3 с некоторым натягом. Для этой операции целесообразно один упор снять.
— В соответствии с программой испытаний по таблице выбирается добавочные грузы и устанавливаются на соответствующие посадочные штифты. Цифровые значения грузов тв и тн вводятся в микропроцессор 22.
— Регулятором питания и4 на блоке питания 25 выбирается необходимая частота вращения электродвигателя 4.
— При появлении колебательного движения маятника (что будет отражено в непостоянстве отсчета на индикаторе 23) резистором R3 увеличивает демпфирование.
— Значение измеряемого параметра считывают на индикаторе 23.
Таким образом, предлагаемая установка для испытаний подшипников
качения позволяет выявить момент трения в широком диаметре частот вращения и радиальных нагрузок ряда типоразмеров подшипников. Установка конструктивно проста и не требует высокой квалификации оператора.
Список литературы:
1. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм: учеб. пособие / А. Н. Матвеев. — СПб.: Изд-во «Лань», 2010. — 464 с.
2. Гулиа Н. В. Детали машин: учеб. / Н. В. Гулиа, В. Г. Клоков, С. А. Юрков. — СПб.: Изд-во «Лань», 2010. — 416 с.
3. Шарыгин Л. Н. Проектирование конкурентоспособных технических изделий: учебник / Л. Н. Шарыгин. — Владимир: Изд-во ВИТ-принт, 2013. -290 с.
ДАТЧИК УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ © Чернышева А. С. *
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых,
г. Владимир
Предложена конструкция датчика угловых ускорений. Приведено теоретическое обоснование, получено аналитическое выражение функции преобразования. Функция преобразования линейна. Датчик генераторного типа, не требует внешнего электропитания. В конструкции применен оригинальный ленточный шарнир. Основное преобразование магнитоэлектрическое. Датчик имеет широкое применение, например, для измерения параметров крутильных колебаний вращающихся валов.
Ключевые слова датчик, угловое ускорение, шарнир, инерционная масса, электрический сигнал.
При экспериментальном исследовании механизмов измеряют ряд параметров движения, среди которых важное значение имеют ускорения отдельных звеньев кинематической цепи.
В качестве первичного преобразователя при измерении ускорений как поступательных, так и вращательных звеньев используют инерционную
* Студент кафедры Технологического и экономического образования, студенческое конструкторское бюро «Хронос». Научный руководитель: Шарыгин Л. Н., профессор ВлГУ.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой