Лабораторная установка для растяжения образца и измерения растягивающего усилия

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛИ

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

2.2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГАЙКИ

2.3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ

2.4 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРУЖИНЫ

2.5 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РЫЧАГА

2.5.1 РАБОТА С МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛЬЮ РЫЧАГА

2.6 РАСЧЕТ ЗАХВАТА

2.6 РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Задание

1.Тема проекта: Конструирование экспериментальной лабораторной установки для растяжения образца и измерения растягивающего усилия

2.Исходные данные к работе: Вариант в соответствии с шифром студента: 150244

3.Содержание пояснительной записки: Введение, расчетная часть, заключение.

4.Перечень графического материала: Рисунки, таблицы.

Функциональная и физическая модели

Опишем функциональные и физические модели элементов установки.

1) Рычаг. Рычаг служит для создания усилия на тяге, соединяющей захваты установки и шарнир короткого плеча рычажного механизма посредством увеличения усилия, действующего на шарнир длинного плеча рычага со стороны винта. Представляется жёсткой балкой прямоугольного поперечного сечения. Критерием работоспособности рычага является способность передавать усилие от винта на испытываемый образец, при этом не испытывая изгиб.

2) Винтовая передача. Винтовая передача состоит из винта и гайки, предназначена для преобразования подведённого к гайке момента в усилие на винте посредством взаимодействия деталей по винтовой поверхности. Это усилие поднимает винт вертикально вверх, винт принимает переданную ему энергию механического движения от гайки.

3) Винт. Винт предназначен для создания длительного осевого сжимающего усилия посредством преобразования вращательного движения в поступательное движение и подведенного момента благодаря взаимодействию с гайкой по винтовой поверхности. Представляется в виде сложной детали цилиндрической формы с винтовой поверхностью. В передаче винт-гайка винт должен предотвращать:

износ винта;

разрушение винта по опасным сечениям или витков резьбы;

отсутствие необходимого самоторможения винта (может возникнуть при большом угле профиля резьбы);

потеря устойчивости при максимально выдвинутом положении.

4) Гайка. Гайка предназначена для выполнения функции передачи вращения винту. Воспринимает действующий по внешней цилиндрической поверхности гайки момент сил трения и реакцию опоры, передаваемую через упорный подшипник и корпус узла червячной передачи на чувствительный элемент установки (пружину сжатия). Представляется втулкой с внутренней резьбой на сквозном отверстии, наружной цилиндрической поверхностью. В передаче винт-гайка должно предотвращаться:

разрушение гайки по опасным сечениям корпуса гайки, витков резьбы;

проскальзывание гайки внутри корпуса, что не является критическим, но ведет к неудобствам в эксплуатации механизма, а также может снизить сопротивление гайки разрушению.

5) Пружина. Пружина служит чувствительным элементом, который воспринимает усилие от сжатия винта. Расчет пружин сводится к расчету на касательные напряжения и сравнения этих напряжений с допустимыми.

6) Червячный механизм. Червячный механизм служит для существенного увеличения крутящего момента. Состоит из червяка и червячного колеса, взаимодействующих по поверхностям зубьев червячного колеса и винтовой линии червяка. Ведущим звеном является червяк. Расчет червячных передач сводится к расчету на контактные напряжения и напряжения изгиба зубьев червячного колеса.

7) Червячное колесо. Червячное колесо передаёт созданный на нём момент его соединению с гайкой. Соединение гайки с колесом осуществляется посредством посадки с натягом.

8) Узел вала червяка. Вал червяка предназначен для передачи крутящего момента от рукоятки к червяку. Все остальные составляющие силового воздействия на вал червяка со стороны червячного колеса уравновешиваются реакциями опор вала, функцию которых выполняют радиально-упорные подшипники качения вала червяка.

9) Соединение гайки с колесом осуществляется посредством посадки с натягом.

10) Отсчётное устройство. Отсчётное устройство – совокупность деталей, предназначенных для зрительного определения измеряемой величины посредством наблюдения за положением указателя относительно системы штрихов и цифр, расположенных на шкале. Основными деталями отсчётных устройств являются шкалы и указатели.

11) Шкала. Шкала – совокупность отметок (штрихов, цифр, букв), расположенных по прямой линии или по дуге окружности и изображающих ряд последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой величины. Деталь, на которую нанесена шкала, называется циферблатом.

12) Указатель. Указатель – стрелка, которая занимает определённое положение относительно шкалы и тем самым отмечает численное значение измеряемой величины.

13) Рукоятка. Рукоятка предназначена для преобразования усилия рук исследователя в крутящий момент, воздействующий на винт, преодолевающий моменты сил сопротивления вращению. Представляется рычагом цилиндрической формы.

Исходя из сформулированных определений, переходим к математической модели деталей, формулируя критерии их работоспособности и выражая их через определённые количественные соотношения. Определение неизвестных (как правило, геометрических) параметров этих моделей составляет суть расчёта деталей установки.

Математическая модель

Исходные данные:

максимальное усилие F = 230 кН.

2.1 Математическая модель винта

Основным критерием работоспособности винтовой передачи является износостойкость резьбы. Интенсивность изнашивания зависит от: нагрузки на единицу площади, материала, температуры, наличия смазки, шероховатости поверхности, скорости скольжения.

Для того чтобы деталь была износостойкой, необходимо, чтобы интенсивность изнашивания была не очень высокой, что гарантирует её длительную работу.

Поэтому в упрощенном виде условие износостойкости можно записать в виде:

p≤p

Заключение

В данном курсовом проекте была сконструирована экспериментальная установка для растяжения образца и измерения растягивающего усилия. При этом были произведены расчеты винта, гайки, пружины, червячной передачи, рычага, захватов, а также подобраны подшипники.