8_лаб (Лаба 8 - исследование моментов сопротивления вращению приборных шариковых подшипников), страница 2

- измерение момента сопротивления вращению при горизонтальном поло­жении оси.

В зависимости от конструкции установки измерения могут производиться для одного шарикоподшипника или пары шарикоподшипников как без на­грузки, так и при различных условиях нагружения, наличия или отсутствия смазки и разных скоростях.

В настоящей лабораторной работе студентам предлагается практически оп­ределить момент сопротивления вращению шарикоподшипников методом сво­бодного выбега.

Для повышения достоверности результатов испытаний в лабораторной ус­тановке могут используются две методики: полного выбега и частичного вы­бега.

Первая методика заключается в том, что вращающаяся часть опорного узла разгоняется до определенной начальной скорости и регистрируется число пол­ных оборотов и время, за которое происходит ее полный останов. При этом мо­мент сопротивления вращению шарикоподшипника вычисляется по формуле

Т = (4**N*J) / t² (2)

где N - полное число оборотов до останова;

J - момент инерции вращающейся части кгм²;

t - время от начала измерения до полного останова, сек.

Вторая методика основана на измерении нескольких значений угловой ско­рости вращающейся части опоры через определенные промежутки времени. При этом значительно сокращается время и повышается точность экспери­мента, что очень важно для высококачественных приборных шарикоподшип­ников. Момент сопротивления вращению шарикоподшипников в этом случае определяется для любого отрезка времени выражением

T = J(_ - _ ) / (t₁ – t₂ ) (3)

где _ и _ - угловые скорости вращения испытуемого шарикоподшип­ника или подшипникового узла в моменты времени t₁ и t₂ (рис 3).

Р
ис.4. График изменения угловой скорости шарикового шарикоподшип­ника во времени при испытании методом частичного выбега

4.Описание лабораторной установки

Испытуемый шарикоподшипник 4 свободно устанавливается наружным кольцом в сменной оправке 3 на общем основании 1. Внутреннее кольцо шари­коподшипника крепится на специальной оправке (валике) 5 гайкой 7. На этой же оправке с помощью гайки 7 крепится кодовый диск 6 измерительной сис­темы, смонтированной на кронштейне. Измерительная система включает в себя кодовый диск 6 с прорезями или отверстиями, излучателя 9 и приемника свето­вой энергии 10.

Рис5. Схема установки

Тарированные грузы №1, №2 и другие создают нагрузку на шарикопод­шипник (момент инерции этих грузов обязательно должен учитываться в расчетах момента трения по формулам (2) и (3).

5.Последовательность выполнения работы.

1.Изучите основные теоретические сведения о шарикоподшипниках, описа­ние лабораторной установки и порядок выполнения работы. Ознакомьтесь с конструкциями различных типов шарикоподшипников на демонстрацион­ных стендах.

2.Запишите основные формулы, начертите схему установки, подготовьте необходимые таблицы для оформления отчета.

3.Получите у преподавателя комплект шарикоподшипников для экспери­ментального исследования.

4.Подберите специальную оправку 5 по внутреннему диаметру шарикопод­шипника (промывку, сушку, очистку и смазку шарикоподшипников прово­дить по указанию преподавателя).

5.Установите испытуемый шарикоподшипник 4 в сменную оправку 3.

6.Полученную сборку установите в колонке основания 2.

7.Осторожно установите на место кодовый диск 6.

8.С помощью регулировочных винтов выставьте основание примерно в го­ризонтальное положение (на глаз).

9.Включите питание установки тумблером блока управления, нажмите кнопку «СБРОС» и придайте вращение подвижному узлу установки. Сле­дите за показаниями счетчиков на панели блока управления и регистрации. Повторите операцию несколько раз, пока не освоите методику экспери­мента.

10.Проведите три контрольных испытания, записывая каждый раз показа­ния счетчиков в таблицу результатов эксперимента (таблица 2).

11.Повторите контрольные испытания, установив сначала один, а затем два груза 11 с записью результатов эксперимента.

12.Проведите все необходимые расчеты и занесите результаты расчета в таблицу 3.

13.Постройте по трем точкам примерные графики изменения угловой ско­рости вращения шарикоподшипника без грузов, с одним грузом и с двумя грузами. Проанализируйте и объясните характер полученных графиков.

6.Содержание отчета.

1.Фамилия И.О. студента, группа, дата выполнения работы.

2.Наименование и цель работы.

3.Схема установки.

4.Краткие теоретические сведения и расчетные формулы.

5.Таблицы с результатами экспериментов и расчетов.

6.Графики.

Таблица 1.

Параметры испытуемых шарикоподшипников

(Указать наличие или отсутствие смазки)

Таблица 2.

Результаты эксперимента

(Указать наличие или отсутствие смазки)

Таблица 3.

Момент сопротивления вращению шарикоподшипников

Примечание:

при расчетах принять:

момент инерции вращающихся частей J = 0,92*10 кг м ²;

масса вращающихся частей без грузов = 100 г.

7. Определение и исключение грубых погрешностей

результатов измерений

Для повышения точности определения момента сопротивлению вращения шарикоподшипников рекомендуется повторять эксперимент при неизменных условиях от 5 до 10 раз. В этом случае очень часто встаёт вопрос о том, следует отвергнуть или нет некоторые результаты измерений времени t от начала изме­рения числа оборотов шарикоподшипников до полного останова, резко выде­ляющиеся от остальных. Если известно, что этот результат получен из-за грубой ошибки, то его необходимо отбросить, не подвергая никаким статистическим оценкам. В тех случаях, когда имеется лишь подозрение на то, что один или не­сколько результатов измерений получены ошибочно, необходимо проверить это подозрение.

Выдвигается гипотеза: результат измерения t_i не содержит грубой погреш­ности, т. е. является одним из значений случайной величины t, распределённой по закону F(t), параметры которого предварительно определены. Но нужно проверить, не было ли допущено ошибок при получении отдельных значений результатов измерений.

При однократном измерении ошибка может быть обнаружена только путём логического анализа или сопоставления результата с априорным представле­нием о нём. Установив и устранив причину ошибки, измерение можно повто­рить.

При многократном измерении сомнительным могут быть либо t_min, либо t_max из ряда измерений t, поэтому для проверки гипотезы определяют величину:

=(t_max-t_ср)/S и =(t_ср-t_min)/S,

где: S – среднеквадратичное отклонение результатов наблюдений опреде­ляют по формуле:

здесь: t_i – i-ый результат наблюдения;

t_ср – среднее арифметическое результатов наблюдений;

n – число наблюдений.

Распределения этих величин приведены в таблице 4 для заданного уровня значимости  =10%. По этой таблице можно определить предельное значение _. Тогда, если _, гипотеза принимается. В противном случае гипотеза отклоняется, а результат измерения рассматривается как содержащий грубую погрешность и отбрасывается.

Таблица 4