Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica

WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ I ROBOTYKI

Laboratorium z Podstaw Konstrukcji Maszyn

Temat : Badanie mechanizmu śrubowego

Nowak Bartosz

Nicpoń Paweł

Nawalany Michał

Norys Błażej

Rok IIA, gr5b

1. Cel ćwiczenia

- wyznaczenie zależności między obciążeniem osiowym śruby a momentem obrotowym w mechanizmie śrubowym

- wyznaczenie ogólnej sprawności mechanizmu śrubowego

- eksperymentalne porównanie wyznaczonych wartości momentu obrotowego oraz sprawności mechanizmu śrubowego z wartościami teoretycznymi.

2. Schemat stanowiska pomiarowego

Stanowisko pomiarowe składa się z trzech podstawowych zespołów: praski śrubowej (1,2,3,4,5), mechanizmu obciążenia osiowego śruby (6,7,8) oraz zespołu wywoływania i pomiaru momentu obrotowego na śrubie (10,11,12,13,14). Obciążenia śruby badanej (3) siła osiową Q dokonuje się przy pomocy obciążników (8) i dźwigni dwuramiennej (7) podpartej w przegubie (6). Aby powstrzymać samoczynne wykręcanie się śruby (3), należy przyłożyć do niej moment bierny (M_b) za pomocą śruby napinającej (11) i układu krążków linowych (13). Siłę F w śrubie napinającej (11) mierzy się w sposób pośredni dynamometrem krążkowym.

3. Dane techniczne

• przełożenie dźwigni zespołu obciążającego:

• ciężar dźwigni i szalki obciąża śrubę siłą poosiową Q=500 N

• śruba posiada gwint prostokątny, 3-krotny o następujących wymiarach:

• średnica zewnętrzna śruby d =

• średnica rdzenia dr =

• skok gwintu h = 36 mm

• podziałka gwintu t = 12 mm

• średnica otworu nakrętki Do =

• średnica tarcia powierzchni czołowej śruby

dm =

• średnica krążka linowego Dk =

• średnica linki Dl =

4. Przebieg ćwiczenia

1. Odblokowano dźwignię obciążnika. Obciążono szalkę ciężarem G tak aby obciążenie osiowe śruby badanej wynosiło Q=1000 N przy uwzględnieniu przełożenia dźwigni l₂/l₁=10.

2. Przekręcono pokrętłem w prawo powodując obracanie się śruby, następnie przekręcono w przeciwnym kierunku powodując jej luzowanie.

3. Tę czynność powtórzono trójkrotnie dla kolejnych obciążeń: 2000, 3000 i 4000 [N] a wszystkie pomiary zamieszczono w tabeli.

5. Obliczenia i opracowanie wyników

1. Tabela pomiarowa

Wartości sił F_c i F_b w [N] odczytane z wykresu.

Lp.	Q [N]	Δc [μm]	Δb [μm]	Fc [N]	Fb [N]
1 2 3 4	1000 2000 3000 4000	424 545 667 779	311 337 364 391	202 390 600 774	20 55 110 155

1. Wzory i obliczenia:

• moment czynny dla spowodowania ruchu śruby w dół

$$M_{C} = \frac{1}{2} \cdot F_{C} \cdot \left( D_{k} + D_{l} \right)$$

• moment bierny dla spowodowania ruchu śruby w górę

$$M_{b} = \frac{1}{2} \cdot F_{b} \cdot \left( D_{k} + D_{l} \right)$$

• moment skręcający powodujący ruch śruby w dół

$$M_{C}^{'} = \frac{1}{2} \cdot Q{\lbrack d}_{s}\text{tg}\left( \gamma + \rho^{'} \right) + \mu \cdot d_{m}\rbrack$$

• moment skręcający powodujący ruch śruby w górę

$$M_{b}^{'} = \frac{1}{2} \cdot Q{\lbrack d}_{s}\text{tg}\left( \gamma - \rho^{'} \right) - \mu \cdot d_{m}\rbrack$$

1. Tabela obliczeniowa

L.p.	Q [N]	Mc [Nmm]	Mb [Nmm]	Mc^′ [Nmm]	Mb^′ [Nmm]
1 2 3 4	1000 2000 3000 4000	10302 19890 30600 39474	1020 2805 5610 7905	8009 16018 24027 32036	3575 7150 10724 14299

1. Wykresy

• Wykres momentów czynnych: zmierzonego (M_c) i obliczeniowego (M_C^′) w funkcji obciążenia osiowego Q

• Wykres momentów biernych: zmierzonego (M_b) i obliczeniowego (M_b^′) w funkcji obciążenia osiowego Q

1. Wyznaczenie sprawności pomiarowej mechanizmu

• przy ruchu śruby w dół

• przy ruchu śruby w górę

1. Wyznaczenie sprawności obliczeniowej mechanizmu

• przy ruchu śruby w dół

• przy ruchu śruby w górę

1. Tabela obliczonych sprawności

L.p.	Obciążenie osiowe Q [N]	Sprawność ηc	Sprawność ηb	Sprawność ηc^′	Sprawność ηb^′
1	1000	0,55	0,18	0,72	0,62
2	2000	0,58	0,24	0,72	0,62
3	3000	0,56	0,33	0,72	0,62
4	4000	0,58	0,34	0,72	0,62

6. Wnioski

1. Po przeanalizowaniu wyników obliczeń łatwo zauważyć, iż wartości obliczeniowe momentów czynnych i biernych są niższe od wartości teoretycznych. Spowodowane jest to zużyciem poszczególnych elementów mechanizmu.

2. Obliczona sprawność mechanizmu jest różna od sprawności wynikającej z pomiarów. Podczas ruchu śruby w dół różnice są niewielkie, dlatego można przyjąć, że sprawność jest stała. Sytuacja zmienia się podczas ruchu śruby w górę gdzie wartość sprawności obliczeniowej znacznie różni się od wartości sprawności uzyskanej z pomiarów (która rośnie dość gwałtownie wraz ze wzrostem obciążenia osiowego).