Методическая разработка Практических работ по технической механике

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

 «ЕНАКИЕВСКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ»

 

Рассмотрено и одобрено На заседании предметно- цикловой (методической) комиссии «___»__________20__ г.,  протокол №___ Председатель МК ________________ Бойко Л.С.

УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по УПР ГПОУ «ЕнакиевскийПЛ»  ________________ Блинова Н.В.  «____»____________201__ г.

 

 

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

по учебной дисциплине

ОП.02 «Техническая механика»

по профессии

по профессии 23.01.02 Докер – механизатор

 

 

 

 

 

Методические рекомендации для обучающихся по выполнению практических занятий разработаны на основе рабочей программы учебной дисциплины ОП.02 Техническая механика по специальности СПО  23.01.02 Докер – механизатор.

Организация-разработчик:

Государственное профессиональное образовательное учреждение «Енакиевский профессиональный лицей»

 

Разработчики:

Цветкова Ю.С., преподаватель дисциплин общепрофессионального и профессионального цикла ГПОУ «Енакиевский профессиональный лицей»

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине составлены в соответствии с рабочим учебным планом, рабочей программой и календарно-тематическим планом учебной дисциплины ОП.02 Техническая механика по специальности среднего профессионального образования  23.01.02 Докер – механизатор.

Практические занятия относятся к основным видам учебных занятий и составляют важную часть практической подготовки будущих специалистов.

      Ведущей дидактической целью предлагаемых практических работ является закрепление теоретических знаний по дисциплине, формирование практических умений, способствующих формированию общих и профессиональных компетенций, необходимых в последующей  профессиональной деятельности.

В соответствии с ведущей дидактической целью содержанием практических работ являются: решение практических задач, анализ полученного решения, сравнения методов решения, определение границ их применения, работа с Интернет-ресурсами, составление простейших программ с использованием ПК, проведение простейших исследовательских работ.

 Задачами выполнения практических работ являются:

- обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам дисциплины;

- формирование умений применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности;

- развитие интеллектуальных умений: аналитических, проектировочных, конструктивных и др.;

- совершенствование умений и навыков самостоятельной работы с научной, справочной, методической литературой, Интернет-ресурсами и другой информацией, необходимой для повышения эффективности профессиональной деятельности, профессионального самообразования и саморазвития;

- формирование творческого подхода к составлению алгоритмов решения математических задач;

- формирование у студентов навыков исследовательской деятельности;

- выработка при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, коммуникабельность, мобильность, конкурентоспособность, ответственность, точность, творческая инициатива.

В методических рекомендациях представлены 5 тем практических работ, которые включают цели, средства обучения, содержание, алгоритм выполнения, методические указания к их выполнению, контрольные вопросы, список рекомендуемой литературы, критерии  оценивания работы студентов на практических занятиях, контроль и оценка результатов выполнения практических занятий по дисциплине.

Предлагаемые практические работы носят репродуктивный, частично-поисковый и поисковый характер. Формами организации студентов на  практических занятиях являются: фронтальная, групповая и индивидуальная.

При самостоятельной подготовке студентов к практическим работам предусматривается изучение рекомендуемой литературы.

В ходе практических работ студенты в тетрадях для выполнения практических работ записывают задания, решают предложенные задания  и проводят анализ их решения.

 

 

 

 

 

 

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

 

При самостоятельной подготовке к практическим работам необходимо составить план работы, повторить лекционный материал, при необходимости подобрать дополнительную литературу

Для практических работ студенту необходимо завести тетрадь, где на первой странице указываются фамилия, инициалы студента, название изучаемой дисциплины, на второй указывается перечень выполняемых заданий. Оформлять выполненные задания следует аккуратно, не нарушая логики решения задания.

В ходе практических работ студенты в тетрадях для выполнения практических работ записывают задания, выполняют их в соответствии с целями, предложенными алгоритмом и критериями, заносят данные о выполнении, результаты выполненной работы и их анализ.

При подготовке к выступлению на практических занятиях необходимо заблаговременно продумать возможность использования наглядного материала (схем, плана, видеозаписи, конспектов, презентации и др.), который поможет студенту проиллюстрировать свой доклад.

Оценки за выполнение практических работ выставляются по пятибалльной системе и учитываются как показатели текущей успеваемости студентов.

 

 

 

 

 

         ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ВЫПОЛНЕНИЯ  ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ  ОП.02 ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

 

         В процессе подготовки и выполнения практических занятий, обучающиеся должны овладеть следующими умениями:

- выполнять расчеты на прочность, жесткость, устойчивость элементов сооружений;

- определять аналитическим и графическим способами усилия опорные реакции балок, ферм, рам;

- определять усилия в стержнях ферм;

- строить эпюры нормальных напряжений, изгибающих моментов и др.;

знаниями:

- законы механики деформируемого твердого тела, виды деформаций, основные расчеты;

- определение направления реакций, связи;

- определение момента силы относительно точки, его свойства;

- типы нагрузок и виды опор балок, ферм, рам;

- напряжения и деформации, возникающие в строительных элементах при работе под нагрузкой;

- моменты инерций простых сечений элементов и др.

 

Перечень практических занятий

Таблица 1

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Тема: РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ ИЗГИБЕ

Цель: закрепление теоретических знаний по теме «Изгиб» и приобретение практических умений в построении эпюр, в проведении проектировочных и проверочных расчетов на прочность.

Задание 1. Для одноопорной балки, нагруженной сосредото­ченными силами и парой сил с моментом т, построить эпюры попе­речных сил и изгибающих моментов. Найти максимальный изгиба­ющий момент и из условия прочности подобрать поперечное сечение для балки в виде двутавра и прямоугольника с соотношением сто­рон h = 26. Материал — сталь, допускаемое напряжение 160 МПа. Рассчитать площади поперечных сечений и сделать вывод о целесо­образности применения сечения.

 

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Fi,кH	10	12	14	16	18	10	22	4	26	28
F2, кН	4,4	4,8	7,8	8,4	12	12,8	17	18	22,8	24
m, к • Нм	8	7	6	5	4	8	7	6	5	4
а, м	0,2	0,2	0,3	03	0,4	0,4	0,5	0,5	0,6	0,6

 

Задание 2. Для двух опорной балки, нагруженной сосредоточен­ными силами и парой сил с моментом, определить реакции в опо­рах. Найти максимальный изгибающий момент и, используя усло­вие прочности, подобрать необходимые размеры поперечных сече­ний. Материал — сталь, допускаемое напряжение изгиба 160 МПа. Сечение — швеллер.

 

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F\, кН	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
F2,kH	4,4	4,8	7,8	8,4	12	12,8	17	18	22,8	24
т, кН-м	3	4	5	6	7	7	6	5	4	3
а, м	0,2	0,2	0,3	03	0,4	0,4	0,5	0,5	0,6	0,6

 

 

Задание 3. Для изображенных балок построить эпюры по­перечных сил и изгибающих моментов. Сечение балок — сдвоен­ный двутавр. Материал — сталь, допускаемое напряжение изгиба 160 МПа. Проверить прочность балок. В случае, если прочность не обеспечена, подобрать сечение большего размера.

В вариантах 1-5 использован двутавр № 20.

В вариантах 6-10 — двутавр № 30.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
m, кН-м	15	17	19	20	21	23	24	25	26	28
F, кН	60	65	70	75	80	85	90	95	100	105
q, кН/м	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
о, м	0,5	0,6	0,8	0,9	1	1	1,1	0,9	0,6	0,8
b, м	1,5	1,6	1,8	1,9	2	1	2,3	2,1	2,5	2,3
с, м	1,5	1,7	1,9	2	2,1	1,8	2,7	2,5	2,6	2,4

Примеры расчета  балки работающей на изгиб

Пример 1. Для заданной балки  построить эпюры от силы Q и от момента М.

Дано: l₁=3,8 м; l₂=3,6 м; l₃=1,4 м, F=3,8q; M=12,96q

 

 

 

Решение.

Находим реакции опор

  

             

  

Проверка

Реакции опор найдены правильно.

Рассмотрим сечение 1-1:

Рассмотрим сечение 2-2: 

               

 Рассмотрим сечение 3-3:

 

Пример 2.Для заданной балки построить эпюры от силы Q и от момента М

Дано: l₁=2 м; l₂=3,4 м; l₃=2 м, F=2q; M=11,56q

Решение.

Находим реакции опор

   

             

    

Проверка

Реакции опор найдены правильно.

Рассмотрим сечение 1-1:

Рассмотрим сечение 2-2: 

              

 Рассмотрим сечение 3-3:

 

Пример 3.Дано: l=2.4м; F=12кН; q=10кН/м; М=6кНм.

Решение:

 

Схема нагружения балки представлена на рисунке. Определим опорные реакции, записывая уравнения моментов всех сил, приложенных к балке, относительно точек А и В.

Положительные знаки опорных реакций свидетельствуют о том, что предполагаемое направление соответствует истинному. Возьмем на балке характерные сечения и вычислим в них величины Q и М.
Определение значений поперечной силы в характерных сечениях.

По найденным значениям поперечных сил построена эпюра Q
Определение величин изгибающих моментов в характерных сечениях.

По найденным значениям моментов строим эпюру изгибающих моментов М.
Из эпюры изгибающих моментов находим опасное сечение
Из условия прочности

Найдем необходимый момент сопротивления сечения

По сортаменту (ГОСТ 8239-72) принимаем двутавр № 20 с Wx = 184 см3

Опасное сечение в точке,  где М=22.2кНм, Q=12.25кН.
Определим максимальные, нормальные напряжения

VII Контрольные вопросы.

1.Какой изгиб называют прямым?

2.Какие силовые факторы возникают в сечении балки при чистом изгибе?

3.Какие силовые факторы возникают в сечении балки при поперечном изгибе?

4.В чем заключается правило контроля эпюр?

5.Как определить положение экстремального значения изгибающего момента при действии распределенной нагрузки на участке балки?

6.В чем заключается условие прочности при изгибе?

 

Список литературы

1.                  Аркуша, А.И. Техническая механика. Теоретическая механика и сопротивление материалов [Текст]: учебник для СПО  /  А.И. Аркуша – М.: Высшая школа, 2005. – 352с. - (Среднее профессиональное образование).

2.                  Вереина, Л.И. Техническая механика [Текст]: учебник для СПО / Л.И. Вереина, М.М.  Краснов – М.:  Академия, 2010. – 288с. (Среднее профессиональное  образование).

3.                  Винокуров, А.И. Сборник задач по сопротивлению материалов [Текст]: учебное пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов/ А.И.Винокуров – М.:  Высшая школа, 1990. –383с. (Среднее профессиональное образование).

4.                  Эрдеди, А.А. Теоретическая механика. Сопротивление материалов [Текст]: учебное пособие для СПО / А.А. Эрдеди, Н.А. Эрдеди – М.:  Академия, 2010. –320с. (Среднее профессиональное образование).

 

Дополнительные источники:

1.                         Олофинская, В.П. Техническая механика [Текст]: учебное пособие / В.П. Олофинская. – М.: Форум: Инфа-М - 2007. – 346 с. (Профессиональное образование).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Тема: РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Цель: закрепление теоретических знаний по теме «Зубчатые передачи» и приобретение практических умений в проведении проектировочных и проверочных расчетов зубчатых передач.

Задание. Рассчитать одноступенчатый цилиндрический редуктор по данным, приведенным в таблиц

 

Вари- ант	Передаваемая мощность Р1,  кВт	Частота вращения ведущего вала, n1, об/мин	Передаточное число i	Тип передачи	Материал шестерни	Материал колеса
1	4,5	780	4	прямозубая	Сталь 45	Сталь 35
2	14	960	4	прямозубая	Сталь40Х	Сталь 45
3	20	960	5	косозубая	Сталь50Г	Сталь 45
4	25	1440	4,5	косозубая	Сталь40ХН	Сталь40Х
5	35	960	5	прямозубая	Сталь40ХН	Сталь 50
6	40	1140	4	прямозубая	Сталь40ХН	Сталь35Х
7	45	960	5	прямозубая	Сталь40ХН	Сталь35Х
8	50	960	4	косозубая	Сталь40ХН	Сталь40Х
9	10	730	2	косозубая	Сталь 55	Сталь 45
10	20	960	3	косозубая	Сталь 50Г	Сталь 40
11	30	1440	5	шевронная	Сталь 40Х	Сталь 45
12	40	960	6	шевронная	Сталь 40Х	Сталь 45
13	50	960	4	шевронная	Сталь40ХН	Сталь40Х
14	60	735	5	шевронная	Сталь40ХН	Сталь40Х
15	70	960	6	шевронная	Сталь 40Х	Сталь 45
16	80	960	5	шевронная	Сталь 40Х	Сталь 45
17	7	1460	3	прямозубая	Сталь 50	Сталь 35
18	14	960	5	прямозубая	Сталь 50	Сталь 35
19	17	730	4	прямозубая	Сталь 50	Сталь 35
20	20	960	4	косозубая	Сталь 50Г	Сталь 45
21	24	720	6	косозубая	Сталь 50Г	Сталь 45
22	30	940	5	косозубая	Сталь 50Г		Сталь 45
23	40	1460	6	шевронная	Сталь30ХГС		Сталь40Х
24	45	960	6,5	шевронная	Сталь30ХГС		Сталь40Х
25	50	730	5	шевронная	Сталь 40ХН		Сталь40Х
26	60	960	4,5	шевронная	Сталь 40ХН		Сталь40Х
27	7	960	5	косозубая	Сталь 40Х		Сталь 45
28	10	1440	4	косозубая	Сталь 40Х		Сталь 45
29	14	730	6	косозубая	Сталь 40Х		Сталь 45
30	7	1440	6	прямозубая	Сталь 45		Сталь 45

 

Материал шестерни улучшен, материал колеса нормализован. Срок службы редуктора неограничен. Характер нагрузки – спокойная с незначительными колебаниями. Для косозубых и шевронных передач углом наклона зубьев задаться.

 

Расчет закрытой цилиндрической прямозубой передачи.

1. Определить передаточное число и.

2. В зависимости от условий работы передачи выбрать материалы ко­лес, назначить термическую обработку и значения твердости рабочих по­верхностей зубьев.

 

 Предпочтительные марки сталей для изготовления зубчатых колес

 

3. Определить базу испытаний N_HO, расчетную циклическую долговеч­ность N_H, вычислить коэффициенты и допускаемые напряжения изгиба.

4.  Выбрать коэффициент длины зуба (ширины венца колеса) и рассчи­тать .

5. Определить межосевое расстояние из условия контактной прочности и округлить его значение до стандартного.

Для стандартных редукторов расчетное значение а_ш округляют до бли­жайшего большего значения: 40, 50, 63, 80, 100, 125, (140), 160, (180), 200, (225), 250, (280), 315, (335), 400, (450), 500, (560), 630, (710), 800, (900), 1000 и т. д. до 25 000 (в скобках значения по 2-му ряду стандарта для ).

6.  Задать модуль из соотношения  и округлить его значение до ближайшего стандартного. При этом в силовых передачах желательно, чтобы модуль был не менее 1,5—2 мм.

7.  Определить суммарное число зубьев , передачи, числа зубьев шес­терни и колеса.

8.  Выбрать коэффициенты формы зубьев Y_Fi и Y_F2 для шес­терни и колеса.

9.  Проверить прочность зубьев по напряжениям изгиба. При неудовле­творительных результатах ( или ) необходимо путем соот­ветствующего изменения числа зубьев и модуля; при том же межосевом расстоянии добиться уменьшения напряжений изгиба, не нарушая при этом условия контактной прочности.

10.  Произвести геометрический расчет передачи.

11.  Определить окружную скорость колеса v и назначить соответствующую степень точности зацепления.

 

Значения окружной скорости колес

Примечание. Во избежание получения чрезмерно высоких значений коэффициентов нагрузки рекомендуется степень точности назначать на единицу выше, чем указано в таблице.

 

Расчет открытых передач. Иногда открытые передачи рассчитывают так же, как закрытые. Рекомендуется следующая последовательность расчета.

1.  Определить передаточное число и.

2. В зависимости от условий работы передачи выбрать материалы колес, назначить их термическую обработку и значения твердости рабочих поверхностей зубьев.

3.  Определить расчетную долговечность, вычислить коэффициенты режима работы и определить допускаемые напряжения изгиба.

4.  Задать число зубьев шестерни  и по передаточному числу определить число зубьев колеса z₂.

5.  Определить  коэффициенты формы зуба Y_F.

6.  Выбрать коэффициент длины зуба (ширины венца колеса ).

7.  Из условия прочности на изгиб определить модуль передачи т и округлить его до ближайшего большего стандартного значения.

8.  Произвести геометрический расчет передачи.

9.  Определить окружную скорость колес и  соответствующую ее степень точности зацепления.

 

Последовательность расчета закрытой цилиндрической косозубой передачи.

1.  Определить передаточное число .

2. В зависимости от условий работы передачи выбрать материалы ко­лес, назначить термическую обработку и твердость рабочих поверхностей зубьев.

3. Определить базовое число циклов ,  расчетную циклическую долговечность, определить допускаемые напряжения изгиба и контактные напряжения.

4.  Выбрать коэффициент  длины зуба (ширины венца колеса).

5. Определить межосевое расстояние из условия контактной прочности.

6.  Задать    значение    нормального    модуля    из    соотношения  и округлить его до ближайшего стандартного значения. При этом для силовых передач желательно иметь модуль не ме­нее 1,5—2 мм.

7.  Задать угол наклона зубьев  и определить суммарное число зубьев , передачи, числа зубьев шестерни и колеса  и .

8. Определить эквивалентные числа зубьев  и  и коэффициенты фор­мы зуба  и .

9. Проверить прочность зубьев по напряжениям из­гиба. При неудовлетворительных результатах ( или ) необ­ходимо путем соответствующего изменения числа зубьев и модуля при том же межосевом расстоянии добиться определенного изменения напряжения изгиба, не нарушая условия контактной прочности.

10.  Произвести геометрический расчет передачи. Опре­делить окружную скорость колес и назначить соответствую­щую степень точности, выбрать .

Расчет открытых передач (часто открытые передачи рассчитыва­ют так же, как закрытые).

1.  Определить передаточное число и.

2. В зависимости от условий работы передачи выбрать материалы для колес, назначить их термическую обработку и твердость рабочих поверхно­стей зубьев.

3.  Определить базу испытаний базового числа циклов , расчетную циклическую нагрузку, вычислить коэффициенты и определить допускае­мые напряжения изгиба.

4.  Задать угол наклона зубьев  и число зубьев шестерни

5. Определить число зубьев колеса

6. Определить числа зубьев эквивалентных колес, шестерни и колеса  и  по табл.6 коэффициенты формы зуба  и .

7.  Выбрать — коэффициент длины зуба (ширины венца).

8.  Из условия прочности на изгиб определить  значе­ние нормального модуля  и округлить до ближайшего большего стан­дартного значения.

9.  Произвести геометрический расчет передачи.   

10.  Определить окружную скорость колес  и  назначить соответствующую ей степень точности.

VII Контрольные вопросы.

1. Каковы основные достоинства и недостатки  зубчатых передач  по сравнению с другими передачами?

2.По каким признакам классифицируют зубчатые передачи?

3.Чем отличается закрытая передача от открытой?

4.Перечислите достоинства зубчатой передачи по сравнению с фрикционной передачей.

5.Почему в зубчатых передачах сохраняется постоянным передаточ­ное отношение?

6.Что такое эвольвента окружности и какими свойствами, полезными для зубчатых зацеплений, она обладает?

7.Какие окружности называют начальными, какие делительными?

8.Что называется шагом, модулем и углом зацепления?

9.Какие факторы влияют на выбор степени точности зубчатых передач? Какие степени точности передач применяют в общем машиностроении? Какие нормы характеризуют степень точности? Для чего необходим боковой зазор в зубчатой передаче?

10.С какой целью производят смазывание зубчатых передач?

11.Какие основные факторы влияют на КПД зубчатых передач?

12.Каковы области применения прямозубых и косозубых передач?

13.Каковы сравнительные достоинства прямозубых и косозубых колёс?

14.Как определяется передаточное отношение  и передаточное число?

15.Каковы главные виды разрушений зубчатых колёс?

16.Какие силы действуют в зубчатом зацеплении?

17.Какие допущения принимаются при расчёте зубьев на контактную прочность?

18.По какой расчётной схеме выполняется расчёт зубьев на изгиб?

19.Где применяются прямозубые цилиндрические передачи?

20.Каким образом в прямозубой передаче можно уменьшить контактные напряжения?

21.Почему для изготовления шестерни берут более твердый материал, чем для изготовления колес? В каких случаях это обосновано?

22.Почему в шевронных передачах угол наклона зубьев выше, чем в косозубых?

23.Почему косозубые передачи прочнее, чем прямозубые?

 

Список литературы

 

Основные источники:

1. Вереина, Л.И. Техническая механика [Текст]: учебник для СПО / Л.И. Вереина, М.М.  Краснов – М.:  Академия, 2010. – 288с. (Среднее профессиональное  образование).

2.      Винокуров, А.И. Сборник задач по сопротивлению материалов [Текст]: учебное пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов/ А.И.Винокуров – М.:  Высшая школа, 1990. –383с. (Среднее профессиональное образование).

3.      Романов,М.Я. Сборник задач по деталям машин [Текст]: учебное пособие для учащихся техникумов / М.Я.Романов, В.А.Кнстантинов, Н.А.Покровский.А.А.– М.: Машиостроение, 1984. – 240с. (Среднее профессиональное образование).

 

Дополнительные источники:

2.                         Олофинская, В.П. Техническая механика [Текст]: учебное пособие / В.П. Олофинская. – М.: Форум: Инфа-М - 2007. – 346 с. (Профессиональное образование).

3.                         Вереина, Л.И. Основы технической механики [Текст]: учебное пособие для СПО/ Л.И. Вереина - М.: Академия, 2009. – 80 стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

 

Тема: РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ

 

Цель: закрепление теоретических знаний по теме «Механические передачи» и приобретение практических умений в проведении проектировочных и проверочных расчетов червячных передач.

Задание. Рассчитать червячный редуктор по данным, приведенным в таблице

 

 

 

 

 

Вариант	N1, кВт	i	ω1 , рад/с	Материал червяка	HRC	Материал венца червячного колеса	Характер передачи	Срок службы, ч	Коэффициент нагрузки (предварительное значение)
1	2	20	75	Сталь40Х	<45	Бр.ОФ10-1	реверсивная	20000	1,2
2	5	16	98	Сталь40Х	<45	Бр.ОФ10-1	реверсивная	20000	1,2
3	7	30	150	Сталь40Х	<45	Бр.ОФ10-1	реверсивная	20000	1,2
4	10	20	98	Сталь40Х	<45	Бр.ОФ10-1	нереверсивная	неограничен	1,3
5	14	20	150	Сталь40Х	<45	Бр.ОФ10-1	нереверсивная	неограничен	1,3
6	17	50	300	Сталь40Х	<45	Бр.ОФ10-1	нереверсивная	Неограничен	1,3
7	20	40	100	Сталь 45	>45	Бр.ОНФ	реверсивная	неограничен	1,1
8	25	30	151	Сталь 45	>45	Бр.ОНФ	реверсивная	неограничен	1,1
9	4	20	98	Сталь 45	>45	Бр.ОНФ	реверсивная	неограничен	1,1
10	6	31	151	Сталь 45	>45	Бр.ОНФ	реверсивная	25000	1,25
11	8	25	100	Сталь 45	>45	Бр.ОЦС6-6-3	реверсивная	25000	1,25
12	10	25	75	Сталь 45	>45	Бр.ОЦС6-6-3	реверсивная	25000	1,25
13	12	49	98	Сталь 40	>45	Бр.ОЦС6-6-3	нереверсивная	неограничен	1,3
14	14	25	150	Сталь 40	>45	Бр.АЖ9-4	нереверсивная	неограничен	1,3
15	16	30	300	Сталь 40	>45	Бр.АЖ9-4	нереверсивная	неограничен	1,3
16	18	75	150	Сталь 40	>45	Бр.АЖ9-4	реверсивная	неограничен	1,25
17	5	15	75	Сталь 40	>45	Бр.АЖ9-4	реверсивная	неограничен	1,25
18	10	24	98	Сталь 40	>45	Бр.АЖ9-4	реверсивная	неограничен	1,25
19	15	49	150	Сталь 45	>45	Бр.ОФ10-1	реверсивная	25000	1,1
20	20	40	98	Сталь 45	>45	Бр.ОФ10-1	реверсивная	25000	1,1
21	25	40	150	Сталь 45	>45	Бр.ОФ10-1	реверсивная	25000	1,1
22	30	25	300	Сталь 45	>45	Бр.ОФ10-1	нереверсивная	10000	1,15
23	3	50	98	Сталь 45	>45	Бр.ОФ10-1	нереверсивная	10000	1,15
24	6	19	150	Сталь 45	>45	Бр.ОФ10-1	нереверсивная я	10000	1,15
25	9	38	100	Сталь40Х	>45	Бр.ОНФ	нереверсивная	неограничен	1,25
26	12	20	150	Сталь40Х	>45	Бр.ОНФ	нереверсивная	неограничен	1,25
27	15	16	76	Сталь40Х	>45	Бр.ОНФ	реверсивная	неограничен	1,25
28	18	30	76	Сталь40Х	>45	Бр.ОЦС6-6-3	реверсивная	20000	1,3
29	21	25	150	Сталь40Х	>45	Бр.ОЦС6-6-3		20000	1,31,3
30	24	75	98	Сталь40Х	>45	Бр.ОЦС6-6-3	реверсивная	20000

 

 

Для закрытых и открытых червячных передач проектным является расчет на контактную прочность.

Расчет зубьев червячного колеса на изгиб является проверочным за исклю­чением открытых передач при .

Исходные данные те же, что и в зубчатой передаче: передаваемая мощ­ность Р, вращающий момент Т, передаточное число и, угловые скорости валов червяка  (частота вращения л,) и червячного колеса , режим работы передачи.

Последовательность проектировочного расчета.

1. В зависимости от условий работы передачи и дополнительных требо­ваний задать скорость скольжения и выбрать материал червяка и червячного колеса (зубчатого венца), рассчитать допускаемые напряжения  и .

2. Определить передаточное число (или угловые скорости валов), а в за­висимости от передаточного числа выбрать число витков червяка  и чис­ло зубьев колеса . При этом принимают .

3. Из условия  задать коэффициент диаметра червяка ( — оптимальные пределы), коэффициенты , , КПД и определить межосевое расстояние из условия контактной прочности.

4. Определить модуль зацепления  и округлить его до ближайшего стандартного значения.

5. В зависимости от полученного модуля т уточнить межосевое рас­стояние по формуле  округлив его до целого числа.

6. Произвести геометрический расчет передачи, найти , ,  и другие раз­меры, определить ее конструктивные элементы , , .

Тело червяка проверяют на прочность и жесткость (расчет валов на кручение).

7.  Из условия , (м/с) вычислить скорость скольже­ния  и  определить угол трения.

8. Вычислить КПД передачи и сравнить его значение с предварительно принятым. При значительных расхождениях произвести повторный расчет передачи.

9. По окончательно установленным параметрам передачи уточнить ве­личину расчетной нагрузки, определить фактические контактные напряже­ния и сравнить их с соответствующими допускаемыми значениями (допус­кается недогрузка не более 10 % и перегрузка до 5%).

10. Определить число зубьев эквивалентного колеса , вы­брать коэффициент формы зуба ,  рассчитать фактиче­ские напряжения изгиба в зубьях колеса и сравнить их с допускаемыми.

11. Провести тепловой расчет передачи.

VII Контрольные вопросы.

  1. В чём заключается принцип конструкции червячной передачи?

2. Каковы достоинства и недостатки червячных передач?

3. Каковы материалы и виды термообработки для деталей червячных передач?

4.В чем состоит тепловой расчет передач? Почему он особенно важен для червячных передач?

5. Почему червячная передача работает с повышенным скольжением? Как скольжение влияет на работу передачи?

6. Из каких материалов изготовляют червяки и зубчатые венцы червячных колес? Ка­кие факторы определяют выбор материала?

7. Каковы основные виды разрушения зубьев червячных колес?

8. Из каких материалов изготовляют червяк и колесо?

9. Каковы основные виды разрушений червячной передачи?

10. На чем основан расчет червячных передач на прочность?.

11. В каких случаях и почему целесообразно применять червячную передачу?

12. По каким критериям работоспособности рассчитывают червячную передачу? Какой вид разрушений является более распространенным для закрытых зубчатой и чер­вячной передач?

13. К чему приводит повышение скорости скольжения в червяч­ной передаче?

 

 

Список литературы

 

Основные источники:

1. Вереина, Л.И. Техническая механика [Текст]: учебник для СПО / Л.И. Вереина, М.М.  Краснов – М.:  Академия, 2010. – 288с. (Среднее профессиональное  образование).

4.      Винокуров, А.И. Сборник задач по сопротивлению материалов [Текст]: учебное пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов/ А.И.Винокуров – М.:  Высшая школа, 1990. –383с. (Среднее профессиональное образование).

5.      Романов,М.Я. Сборник задач по деталям машин [Текст]: учебное пособие для учащихся техникумов / М.Я.Романов, В.А.Кнстантинов, Н.А.Покровский.А.А.– М.: Машиостроение, 1984. – 240с. (Среднее профессиональное образование).

 

Дополнительные источники:

4.                         Олофинская, В.П. Техническая механика [Текст]: учебное пособие / В.П. Олофинская. – М.: Форум: Инфа-М - 2007. – 346 с. (Профессиональное образование).

5.                         Вереина, Л.И. Основы технической механики [Текст]: учебное пособие для СПО/ Л.И. Вереина - М.: Академия, 2009. – 80 стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5

 

Тема: РАСЧЕТ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАИ

Цель работы

1.Экспериментально установить зависимость коэффициента упругого скольжения и коэффициента полезного действия ременной передачи от величины начального натяжения ремня и величины внешней нагрузки.

2.Определить режимы рационального нагружения ременных

передач.

3.Ознакомиться с принципом испытания плоскоременной передачи на основе использования циркуляции мощности в замкнутом контуре.

В результате выполнения работы студент

должен знать:

конструкцию и принцип работы ременных передач;силовые и кинематические зависимости, характеризующие

работу ременной передачи;назначение и методику построения кривых скольжения;

особенности испытания ременных передач и пути повышенияих тяговой способности;

должен уметь:

методически грамотно проводить испытания тяговой способности ременных передач в автоматизированном режиме;

анализировать причины изменения тяговой способности

передачи;

обосновывать принимаемые проектные решения, направленные на повышение тяговой способности и эксплуатационной надежности ременных передач.

Краткие теоретические сведения

Ременная передача содержит ведущий шкив 1 и ведомый шкив 3, охватываемые гибким ремнем 2 (рис. 10.19). Она предназначена для передачи механической энергии в кинематической цепи от двигателя к исполнительному механизму, как правило, с изменением частоты вращения и вращающего момента (нагрузки).

103

 

Рис. 10.19. Схема ременной передачи

Нагрузка передается силами трения, что обеспечивается предварительным натяжением ремня.

Достоинства ременных передач:

простота конструкции;

плавность работы;

возможность передачи движения на значительные расстояния. Недостатки ременных передач:

большие габариты;

низкая тяговая способность;

низкая долговечность;

большие нагрузки на валы и опоры;

небольшое передаточное отношение, оптимальное значение

и= 2…4;

отсутствие жесткой кинематической связи.

По форме поперечного сечения ремни различают: плоские, клиновые, поликлиновые, круглые и зубчатые.

Особую группу составляют ременные передачи с зубчатым ремнем, являющиеся передачами зацеплением гибкой связью.

Ветвь, набегающая на ведущий шкив, является ведущей, сбегающая с него – ведомой.В состоянии покоя каждая ветвь ремня нагружена одинаковой силой начального натяжения F0 . Это усилие

практически сохраняется и на холостом ходу передачи, т.к. потери (1 η) незначительны.

Под нагрузкой натяжение ветвей ремня перераспределяется: ведущая ветвь дополнительно натягивается до значения F1 , а ведомая ветвь при этом разгружается от начального натяжения до величиныF2 .

104

увеличением усилия предварительного натяжения ремня окружное усилие и нагрузочная способность передачи возрастают.

достаточно сложный, и поэтому выбор рациональных режимов работы ременной передачи проводится, как правило, расчетноэкспериментальным методом.

В работающей ременной передаче упругое скольжение ремня на шкивах происходит в зонах упругого скольжения, ограниченных

углами β1 иβ2 . С увеличением нагрузки значения этих углов возрастают, достигая предельных значений, равных углам обхвата

105

коэффициент полезного действия

и–передаточноеотношение передачи.

Эффективность сцепления ремня со шкивом обусловлена многими факторами: типом и конструкцией ремня, величиной начального натяжения ремня, материалом и состоянием взаимодействующих поверхностей и т.д. Оценивается тяговая способность передачи коэффициентом тяги

который наглядно показывает, какая часть начального натяжения ремня используется для передачи полезной окружной силы.

По результатам расчетно-экспериментальнойоценки тяговой способности передачи строят графики кривых скольжения и КПД (рис.

10.20).

Кривые скольжения строят по данным, полученным экспериментально. Для конкретного конструктивного исполнения

передачи при заданном начальном натяжении ремня F0 повышают полезную окружную силуFt (или моментT2 ), вычисляют при фиксированном значенииFt по формуле (3) коэффициент тяги , экспериментально замеряют нагрузку на валахT1 ,T2 и частоты вращения валовn1 , n2 и по формулам (1) и (2) определяют коэффициент упругого скольженияε и КПД передачиη .

 

До некоторого критического значения коэффициента тяги к

скольжение ремня вызывается его упругими деформациями, которые согласно закону Гука пропорциональны нагрузке (зона упругого скольжения ремня по шкивам), и кривая скольжения имеет соответственно прямолинейный участок. При дальнейшем увеличении нагрузки появляется частичное буксование ремня по шкивам, прямая пропорциональность нарушается, кривая скольжения резко поднимается вверх, и при некотором предельном значении коэффициента тяги max , наступает полное буксование ремня на

одном из шкивов.

С увеличением нагрузки КПД передачи вначале растёт вследствие незначительного влияния потерь на холостом ходу, достигает максимума при критическом значении коэффициента тягик , затем резко снижается в связи с дополнительными потерями на буксование.

Кривые скольжения и КПД показывают, что рационально работать в зоне критических значений коэффициента тяги, где наиболее высокий КПД. Переход за критическое значение коэффициента тяги допустим только при кратковременных перегрузках. Работа передачи в этой зоне связана с повышенным износом ремня.

Отношение max характеризуетспособность ременной передачи

Рис. 10.20 Кривые скольжения и КПД Ременной передачи

 

Порядок выполнения практической работы

Перед началом работы проводится индивидуальный автоматизированный контроль знаний. К выполнению работы допускают студентов, успешно прошедших тестирование.

Лабораторную работу выполняют в диалоговом режиме с компьютером и в режиме реального времени физического процесса.

Автоматизированный режим включает в себя следующие этапы: 1.Внесение сведений об исполнителях работы .

2.Выбор лабораторной работы «Исследование ременной передачи» .

3.Формирование исходных данных. Необходимые сведения о передаче высвечиваются на дисплее.

4.Сохранение или восстановление исходных данных. Расчет выполняют на ЭВМ в автоматизированном режиме. 5.Проведение эксперимента с последовательным выбором этапов работы:

–ослабить ремень; включить электродвигатель и нажать клавишу «Enter»;

 

 

 

 

–подготовка оборудования;

–измерение экспериментальных данных.

 

Вопросы для самоконтроля

1.Укажите назначение, достоинства и недостатки ременных передач.

2.Какие профили ремней применяют в машиностроении?

3.С какой цельюи какими способами создают начальное натяжение ремня?

4.Какие параметры передачи оказывают влияние на её тяговую способность?

5.Укажите причину упругого скольжения ремня на шкивах?

6.Предложите наиболее эффективные конструктивные мероприятия для увеличения тяговой способности ременной передачи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ

 

 Оценка «отлично» ставится, если обучающийся:

- самостоятельно и правильно выполнил все задания;

- правильно, с обоснованием сделал выводы по выполненной работе;

- правильно и доказательно ответил на все контрольные вопросы.

Оценка «хорошо» ставится в том случае, если:

- правильно выполнил все задания;

- сделал выводы по выполненной работе;

- правильно ответил на все контрольные вопросы.

Оценка «удовлетворительно» ставится, если обучающийся:

- правильно выполнил задание, возможно кроме одного;

- сделал поверхностные выводы по выполненной работе;

- ответил не на все контрольные вопросы.

Оценка «неудовлетворительно» ставится, если обучающийся:

- неправильно выполнил задания;

- не сделал или сделал неправильные выводы по работе;

- не ответил на контрольные вопросы.