Kierunek studiów: Mech. i Bud. Masz. specjalność : IZK	Laboratorium z mechaniki precyzyjnej.
Ćwiczenie nr 2 .	Temat ćwiczenia: Wyznaczanie tarciowego momentu kulkowych łożysk tocznych.
Grupa: czwartek 11^15	Imię i nazwisko: Paweł Urban		Rok akademicki: 1996/97
Data wykonania	Ocena	Data zaliczenia	Podpis prowadzącego
14.03.97

Metody wyznaczania momentu tarciowego:

• metoda doświadczalna

W przypadku gdy zadowala nas szacunkowa, mało dokładna ocena oporów ruchu łożysk, można stosować następujący wzór:

gdzie:

M_t- moment oporów ruchu łożyska

μ_o- obliczeniowy współczynnik tarcia wynoszący dla łożysk kulkowych 0,0015

P- obciążenie zastępcze łożyska

d - średnica otworu łożyska.

• metody doświadczalne

W przypadku gdy zachodzi potrzeba dokładnego wyznaczania oporów ruchu łożyska, należy zmienić te opory w warunkach możliwie zbliżonych do warunków ich pracy. Najczęściej stosowane są przyrządy oparte na trzech metodach pomiaru:

- metodzie wahadła,

- metodzie „wybiegu”,

- metodzie „dobiegu”.

1. Metoda wahadłowa.

Schemat stanowiska do pomiaru oporów ruchu łożysk tocznych metodą wahadła.

Badane łożysko 2 jest osadzone na wałku 4 i w głowicy 6 ułożyskowanej w obudowie 7 na łożysku aerostatycznym 3. Obciążenie tego łożyska uzyskiwane jest od sprężyn 5. Moment oporów ruchu M_t łożyska 2 wyznacza się na podstawie pomiaru kąta ϕ wychylenia głowicy od położenia równowagi (w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny rysunku) przy znanym zredukowanym ciężarze Q wahadła 1 i jego zredukowanej długości l_z. Moment M_t oblicza się z zależności:

,

gdzie:

l_z -zredukowana długość wahadła

Q -zredukowany ciężar wahadła

ϕ -kąt wychylenia głowicy od położenia równowagi.

Założono tu, że opory ruchu łożyska aerostatycznego są pomijalnie małe w porównaniu z oporami ruchu badanego łożyska, co jest zwykle zgodne z rzeczywistością.

W opisanym stanowisku mogą być w sposób prosty zmienione: prędkość obrotowa oraz obciążenie wzdłużne i poprzeczne.

2. Metoda „wybiegu”

Schemat stanowiska do pomiaru oporów ruchu łożysk tocznych metodą „wybiegu”

Badane łożysko 1 jest osadzone na wałku 2 i w krążku 3 o znanym ciężarze i momencie bezwładności I_o. Ciężar tego krążka stanowi obciążenie łożyska, które w poziomym położeniu wałka jest równe obciążeniu poprzecznemu, a w położeniu pionowym - obciążeniu wzdłużnemu (przy każdym innym położeniu wałka łożysko jest obciążone wzdłużnie i poprzecznie). Do krążka 3 jest przyłożona tarcza impulsująca 4, która współpracuje z czujnikiem 5 pozwala na pomiar chwilowej prędkości kątowej krążka. Wałek 2 jest ułożyskowany w obudowie 6 i jest napędzany ze stałą, o nastawnej wartości, prędkością kątową. Po wprawieniu w ruch wałka 2, dzięki istnieniu momentu oporów ruchu badanego łożyska, krążek 3 zaczyna się obracać ruchem w przybliżeniu jednostajnie przyśpieszonym. Mierząc czas Δt zmiany prędkości kątowej krążka z dowolnie wybranej prędkości ω₁ do ω₂ możemy wyznaczyć wartość momentu oporów ruchu z zależności:

Opisaną metodę pomiaru oporów ruchu łożysk nazwano metodą „wybiegu”, ponieważ podczas pomiarów prędkości krążka wzrasta, a więc uznano, że krążek wybiega ponad prędkość ω₁.

3. Metoda „dobiegu”

Metoda ta różni się tym od poprzedniej, że tarcza umocowana na łożysku rozpędzana jest na początku do określonej prędkości obrotowej a później po odłączeniu momentu napędzającego obserwowane są zmiany prędkości obrotowej w ten sam sposób co w poprzedniej metodzie tylko,że tu prędkość będzie malała.

• Część praktyczna.

W naszym ćwiczeniu wyznaczamy moment tarciowy kulkowych łożysk tocznych metodą „wybiegu” w trzech układach:

-układzie pionowym (obciążenie wzdłużne),

-układzie poziomym (obciążenie poprzeczne),

-układzie ukośnym (obciążenie wzdłużne i poprzeczne).

Korzystamy ze wzoru:

gdzie:

I_o- masowy biegunowy moment bezwładności

I_o=

ω- prędkość kątowa

ω=

n- przelicznik

Przyjmujemy, że ω₁ jest w każdym przypadku prędkością zerową.

• Tabele pomiarowe i przykładowe obliczenia.

Układ poziomy:

i	ωi [rad/s]	ni [obr/min]	Δt [s]	Mt [Nm]
1	654,17	6250	250	243,35
5	554,00	5293	28	1840,07
2	553,69	5290	133	387,16
6	512,66	4898	42	1135,17
7	492,98	4710	61	751,59
3	442,22	4225	115	357,62
8	358,80	3428	50	667,36
4	294,43	2813	36	760,60

/8 = 767,87 Nm

Układ pionowy:

i	ωi [rad/s]	ni [obr/min]	Δt [s]	Mt [Nm]
1	667,88	6381	190	326,91
2	519,57	4964	94	514,04
5	499,99	4777	45	1033,32
6	484,40	4628	45	1001,09
7	425,57	4066	44	899,51
8	384,75	3676	41	872,74
3	344,04	3287	32	999,86
4	231,42	2211	36	597,83

/8 = 780,66 Nm

Układ ukośny:

i	ωi [rad/s]	ni [obr/min]	Δt [s]	Mt [Nm]
1	671,65	6417	84	743,61
8	667,04	6373	55	1127,91
4	592,62	5662	37	1489,57
5	545,10	5208	38	1334,07
2	507,84	4852	67	704,92
6	424,84	4059	38	1039,74
7	418,67	4000	41	949,66
3	338,81	3237	68	463,37

/8 = 981,60 Nm

• Zestawienie wyników.

układ poziomy:	767,87
układ pionowy:	780,66
układ ukośny:	981,60

• Uwagi i wnioski.

Z przeprowadzonych pomiarów wynika, iż największy moment oporów ruchu łożysko uzyskuje przy ukośnym układzie pomiarowym. W układzie tym występuje zarówno obciążenie wzdłużne, jak i poprzeczne. Najmniejszy moment występuje w układzie poziomym, co wskazuje na to, że działa wówczas na łożysko najmniejsze obciążenie.

Metoda „wybiegu” realizuje przypadek obciążenia według ruchomego wałka (wałek wiruje w stosunku do stałego kierunku działania sił).

---