Учебная экспериментальная установка Советский патент 1992 года по МПК G09B25/02 

Изобретение относится к учебным приборам, а именно к учебным экспериментальным установкам для исследования момента сопротивления вращения подшипниковых узлов методом выбега.

Известны учебные экспериментальные установки для исследования момента сопротивления вращения, например, прибор типа С-24.

Наиболее близкой по технической сущности .к предлагаемой является учебная

экспериментальная установка для исследования момента сопротивления вращения подшипниковых узлов методом выбега,содержащая корпус, опору под испытываемый подшипник, установленный на валу, привод вращения вала и датчик измерения числа оборотов вала,

В этой установке корпус выполнен в виде вертикальной стойки. Наружное кольцо исследуемого шарикоподшипника установлено на стойке так, что его ось расположена

вертикально. Наружное кольцо размещено в промежуточной втулке и может крепиться помощью специального крепежного винта или фиксироваться за счет сил трения. На валу, соединенном с внутренним кольцом шарикоподшипника, закреплен маховик. На маховике намотано несколько витков нити, один конец которой закреплен через блок на гирьке, а второй соединен с маховиком таким образом, чтобы после разматыва- ния нити она могла бы соскочить с маховика.

При выполнении исследования обучающийся фиксирует время свободного вращения маховика и внутреннего кольца шарикоподшипника относительно наруж- ного кольца до полной остановки маховика и число оборотов, которое совершает маховик за этом время.

В качестве датчика измерения числа оборотов вала в этой установке использован фотоэлектрический датчик, позволяющий автоматизировать счет оборотов маховика.

После окончания исследования обучающийся определяет момент сопротивления вращению подшипникового узла Мт по формуле

Мт

Т2

где (О - угол поворота, число оборотов маховика с начала наблюдения до полного останова, об,;

Т - время вращательного движения маховика с начала наблюдения до полного останова, с;

- момент инерции маховика относительно оси вращения, кг-м-с2.

Известная установка имеет следующие недостатки.

Момент сопротивления вращению определяют только одном положении шарикоподшипника, а именно, когда его ось расположена вертикально. В реальных же конструкциях машин и приборов наиболее распространен случай, когда ось подшипника расположена горизонтально, а в ряде конструкций, например летательных аппаратов, ось подшипника меняет сеое положение в пространстве во время всего срока службы устройства.

В реальных конструкциях машин и приборов валики устанавливаются на два подшипника, а не на один, поэтому при исследовании обучающимся важно знать момент сопротивления вращению в двух- опорной конструкции, а не одноопорной, а

этой нельзя исследовать на известной установке.

Момент сопротивления вращению ша- рико-подшипника складывается из двух составляющих момента сопротивления вращению без нагрузки М0 и момента сопротивления вращению при действии нагрузки Мт. В приборных конструкциях, где действующие усилия малы, величина М0

имеет первоначальное значение, она обычно приводится в справочниках. Известная конструкция не позволяет определить ни величину Мо косвенным методом, ни зависимость момента сопротивления вращению

от нагрузки.

Известно, что момент сопротивления вращению зависит от скорости вращения. При помощи известной установки можно определить момент сопротивления вращению шарикоподшипника только при скоростях близких к нулю.

Целью изобретения является расширение функционально-дидактических возможностей учебной экспериментальной

установки.

Поставленная цель достигается тем, что в учебной экспериментальной установке для исследования момента сопротивления вращения подшипниковых узлов методом

выбега, содержащей корпус, опору под испытываемый подшипник, установленный на валу, привод вращения вала и датчик измерения числа оборотов вала, на валу установлен дополнительный испытываемый подшипник, размещенный в дополнительной опоре, при этом установка снабжена поворотной планшайбой, на которой закреплены опоры вала.

Привод вращения вала может быть выполнен в виде высокоскоростного двигателя со шкивом и коромысла, ось качения которого расположена соосно валу двигателя и жестко связана с рукояткой управления,

причем на коромысле смонтирован ролик, который постоянно кинематически связан со шкивом двигателя и имеет возможность периодического взаимодействия с валом подшипникового угла посредством рукоятки управления.

Такбе выполнение установки позволяет исследовать зависимость момента сопротивления вращения подшипниковых узлов методом выбега на холостом ходу, под нагрузкой, в зависимости от положения оси вращения вала относительно горизонтальной плоскости как для подшипников качения, так и для подшипников скольжения.

На установке возможно установить и другие зависимости, например момента сопротивления вращения от типоразмера подшипников и пр.

На фиг. 1 изображена предлагаемая учебная экспериментальная установка; .на фиг. 2 - разрез по оси планшайбы в верти- кальной плоскости; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - образец испытываемого подшипникового узла.

Установка содержит корпус 1 и поворотную планшайбу 2. На планшайбе 2 закреп- лены разъемные опоры 3 и А под испытываемые подшипники 5 и 6, сидящие на валу 7. На валу 7 размещены измерительный 8 и фрикционный 9 диски. Вал 7 выполнен с резьбой, на которую навинчены сменные грузы 10. Привод вращения вала 7 выполнен в виде размещенных на планшайбе 2 высокоскоростного двигателя 11 со шкивом 12 и коромыслом 13. На планшайбе 2 также установлены датчик измерения чис- ла оборотов вала 7, выполненный, например, в виде оптоэлектрическогб преобразоватзля 14, неподвижная 15 и подвижная 16 крышки.

Планшайба 2 соединена с валом 17, си- дящим на двух подшипниках 18, установленных в корпусе 1, Планшайба 2 имеет возможность поворота на 90° с фиксацией через 15°. Привод поворота планшайбы 2 содержит червячную передачу 19 и маховик 20. На планшайбе 2 нанесены риски отсчета угла поворота.

Ось 21 качения коромысла 13 расположена соосно валу двигателя 11 и жестко связана с рукояткой управления 22. На ко- ромысле 13 смонтирован ролик 23, находящийся в постоянном контакте со шкивом 12.

Установка снабжена комплектом испытываемых валов 7 с различными подшипниками качения и скольжения.

Исследование момента сопротивления вращения подшипникового узла методом полного выбега осуществляется следующим образом.

Посредством маховика 20 и червячной передачи 19 поворачивают планшайбу 2 так, чтобы поры 3 и 4 находились в горизонтальном положении. Затем берут один из валов 7 с испытываемым подшипниками 5 и 6 и устанавливают их соответст- венно в опоры 3 и 4. Закрывают крышку 16 и включают питание установки Рукояткой управления 22 поворачивают коромысло 13 до контакта ролика 23 с фрикционным диском 9, при этом включается двигатель 11. Постоянно взаимодействуя со шкивом 12 ролик 23 при контакте с диском 9 передает вращение валу 7. После разгона вала 7 до заданной частоты вращения поворачивают рукоятку управления 22 и отводят ролик 23

от фрикционного диска 9, т. е. отключают привод вращения вала 7. В процессе свободного вращения вала 7 нажимают кнопку Пуск (на чертеже не показана) и оптоэлек- трический преобразователь .отсчитывающий число оборотов измерительного диска 8 за заданный промежуток времени Т,

После этого определяют момент сопротивления холостого хода подшипников М0.

М0;

n

где I - заранее известный момент инерции вала 7, ;

Т - заданный промежуток времени, с;

n - число оборотов вала за время Т, об.

Для определения зависимости момента сопротивления вращения подшипникового узла от положения оси вращения относительно горизонтальной плоскости, поворачивают посредством маховика 20 и червячной передачи 19 планшайбу 2, с установленным на ней валом 7, на заданный угол. Затем проводят действия в описанной выше последовательности.

Для определения момента сопротивления вращению подшипникового узла под нагрузкой Мт, на резьбу вала 7 устанавливают сменные грузы 10 в требуемом количестве. Момент инерции грузов 10 предварительно известен. Затем повторяют действия в описанной выше последовательности.

Для определения зависимости момента сопротивления вращению подшипникового узла от частоты вращения, производят отсчет числа оборотов за короткие промежутки времени несколько раз - на высокой и на низкой частоте вращения. Полученные и обработанные данные дают возможность установить зависимость сопротивления от частоты вращения.

Таким образом, предлагаемая учебная установка позволяет определять момент сопротивления вращения подшипниковых узлов в двухопорных конструкциях при различных положениях осей вращения, определять момент нагрузки и в большом диапазоне скоростей.

Такие широкие функционально-дидактические возможности установки обеспечивают ее повсеместное использование в учебном процессе.

Формула изобретения

1. Учебная экспериментальная установка для исследования момента сопротивления вращения подшипниковых узлов

методом выбега, содержащая корпус, опору под испытываемый подшипник, установленный на валу, привод вращения вала с электродвигателем и датчик измерения числа оборотов вала, отличающаяся тем, что, с целью расширения функционально- дидактических возможностей установки, на валу установлен дополнительный испытуемый подшипник, размещенный в дополнительной опоре, при этом установка снабжена поворотной планшайбой, на которой закреплены опоры вала.

2. Установка по п. 1,отличающаяся тем, что привод имеет связанный с двигателем шкив и коромысло, ось качения которого расположена соосно с валом двигателя и жестко связана с рукояткой управления, причем на коромысле смонтирован ролик, который постоянно кинематически связан со шкивом двигателя и имеет возможность периодического взаимодействия с валом подшипникового узла посредством рукоятки управления.

Использование: учебные устройства и исследования механизмов в приборостроении для расширения функционально-дидактических возможностей известных экспериментальных установок. Сущность изобретения: установка предназначена для исследования момента сопротивления вращения подшипниковых узлов методом выбега, содержит корпус, опору под испытываемый подшипник, установленный на валу, привод вращения вала и датчик измерения числа оборотов вала. Установка снабжена поворотной планшайбой, на которой закреплены опоры вала. Привод выполнен в виде высокоскоростного двигателя со шкивом и коромысла, ось качения которого расположена соосно с валом двигателя и жестко связана с рукояткой управления. При повороте маховика после разгона вала до заданной частоты и отключения его отсчитывают число оборотов измерительного диска, по которому определяют момент сопротивления холостого хода подшипников, поворотом планшайбы, а вместе с ней и вала на заданный угол таким же образом определяют зависимость момента сопротивления вращения подшипникового узла от положения оси вращения. Определяют также момент сопротивления узла под нагрузкой в зависимости отчастоты вращения. 1.з.п.ф-лы, 4 ил. (Л С

Фиг.1

l-гпф

L Ј6932.1

4j

oo «

53

c

i

C

O f Г

fO

7

Фие. 4