Оборудование и принадлежности. 2. Динамометр.

 

1. Стенд.

2. Динамометр.

3. Линейка металлическая.

 

Теоретические положения

 

Некоторые детали и узлы оптико-механических приборов в процессе работы должны выполнять прямолинейные или вращательные движения в заданном направлении, например узел подвижной (визирной) сетки окуляр-микрометра, стол инструментального микроскопа, которые совершают возвратно-поступательные движения в процессе измерений.

Детали, которые обеспечивают движение по сопрягаемым поверхностям других деталей в заданном направлении, называются направляющими. Различают следующие виды направляющих: а) по виду движения - направляющие прямолинейного движения и направляющие вращательного движения; б) по виду трения - направляющие с трением скольжения и направляющие с трением качения.

Например, беговые дорожки наружного и внутреннего колец шарикоподшипника являются направляющими вращательного движения с трением каления. Внутренняя цилиндрическая поверхность зрительной трубы 1 (рис. 7.1, а) служит направляющий прямолинейного движения тубуса 2 при возвратно-поступательном движении окуляра.

Направляющие прямолинейного движения с трением скольжения (рис. 7.1, а, б, в) часто применяют для перемещения сеток окуляров, тубусов микроскопов при грубой и тонкой наводке, различных столиков оптических приборов и т. д.

Направляющие прямолинейного движения с трением качения (рис. 7.1, г) применяют для перемещения столиков микроскопов и других узлов, требующих легкого перемещения.

На рис. 7.1, а, б, в показаны замкнутые направляющие, которые обеспечивают движение перемещаемых деталей в направлении, показанном стрелками, и могут работать при вибрациях, сохраняя требуемую точность. Открытая направляющая, показанная на рис. 7.1 г, может работать только при наличии значительной силы тяжести перемещаемой детали. Такие направляющие работают в стационарных лабораторных приборах, без вибраций.

Рисунок 7.1. Виды направляющих прямолинейного движения

Направляющие вращательного движения с трением скольжения по цилиндрическим поверхностям (рис. 7.2, а) применяют для узлов, вращающихся с небольшими скоростями. Эти направляющие чувствительны к температуре, изменение которой вызывает линейное расширение, а вместе с ним торможение и заклинивание сопрягаемых деталей. Это явление заставляет систематически подавать смазку в зазоры трущихся поверхностей.

Направляющие вращательного движения с трением скольжения по коническим поверхностям (рис. 7.2, б) применяют в точных измерительных приборах, например в теодолитах, окулярных штриховых головках и т. д.

Направляющие вращательного движения с трением скольжения по сферической поверхности (рис. 7.2, в) применяют для закрепления в них шаровых пят приборов, например, закрепления артиллерийской буссоли в направляющей зажимной чашки.

Направляющие вращательного движения с трением качения (рис. 7.2, г) применяют, для узлов, требующих вращения с повышенной скоростью. Эти направляющие имеют малую чувствительность к изменениям температуры и требуют незначительного количества смазки.

Рисунок 7.2. - Виды направляющих вращательного движения.

Все виды направляющих должны отвечать следующим основным техническим требованиям: иметь необходимые точность и плавность движения, малое трение, малый износ.

Эти требования удовлетворяются за счет выбора материалов сопрягаемых деталей с одинаковым или близким коэффициентом линейного расширения, качественной обработки и подготовки поверхностей направляющих, а также за счет применения качественных смазок.

Для качественной сборки узлов с направляющими прямолинейного движения с - рением скольжения и качения важно решить основные конструктивные задачи: выбор нужного сочетания материалов, создание наиболее технологичной конструкции.

Хорошие результаты обеспечивают следующие сочетания материалов: сталь незакаленная или закаленная - бронза, латунь ЛС 59-1 - бронза, сталь закаленная - чугун, сталь незакаленная или закаленная - пластмассы (текстолит, полиэтилен, карболит, капрон).

Рисунок 7.3. - Регулируемая направляющая прямолинейного движения

 

Для обеспечения наибольшей технологичности конструкции узла, с направляющими и уменьшения числа пригоночных работ при его сборке применяют направляющие с регулируемым зазором. Зазор устраняется путем поджатия подвижной детали (каретки) 2 при помощи винтов 3 и полозков 1 к поверхности направляющей 4 (рис. 7.3).

Для уменьшения объема пригоночных работ при сборке узлов с направляющими необходимо хорошо подготовить трущиеся поверхности сопрягаемых деталей шлифованием, тонким точением пли фрезерованием с чистотой обработки поверхности по 7-9-му классам. Это сокращает трудоемкость пригоночных работ.

Плоские направляющие можно обработать с точностью до 0,01-0,02 мм на плоскошлифовальном станке па длине до 1000 мм, а цилиндрические - до 0,003-0,005 мм па круглошлифовальном станке.

Рисунок 7.4. - Сборка узла направляющей типа «ласточкин хвост».

Типовой процесс сборки узла с направляющей типа «ласточкин хвост» ведется в следующей последовательности.

1. Собираемые детали 1, 2, 3 (рис. 7.4, а) зачищают после механической обработки.

2. Устанавливают деталь 2 в деталь 1, при этом деталь 2 прижимают с помощью планки 3 к трущимся плоскостям Б детали 1 с обеих сторон и щупом проверяют зазор между деталями 2 и 3 или 1 и 3 (рис. 7.4, б).

3. При обнаружении зазора подгоняют поверхности А путем притирки плоскостей А и Б в деталях 1, 2, 3.

4. После притирки детали 2 и 3, не разбирая, выдвигают из детали 1, все промывают, смазывают, снова вставляют в деталь 1 (рис. 7.4, б) и проверяют плавность перемещения по направляющей.

Сборку узлов с направляющими прямолинейного движения других видов с трением скольжения и качения ведут приблизительно в такой же последовательности с применением пригоночных работ, которые могут быть сокращены путем рационального выбора допусков и назначения класса чистоты обработки сопрягаемых поверхностей.

Силы при трении скольжения

 Схема сил, действующих при перемещении твердого тела 1 относительно твердой поверхности 2, приведена на рис. 7.5.

 

 

Рисунок 7.5. - Силы при трении скольжения.

Внешняя сила Q,приложенная   к телу 1, состоит из двух: нормальной N и тангенциальной P; со стороны плоскости 2 действует реакция R, теакже имеющая составляющие R_n и R _t; углы при трении: g – угол давления; j _т – угол трения. Согласно (1), тангенциальная R _t, т. е. сила трения, зависит от свойств поверхностных слоев и удельного давления p_c (которое возникает вследствие действия нормальной составляющей реакции R_n). Обычно связывют составляющие полной реакции R с помощью безразмер-ного коэффициента трения f = tan j _т

 

F _т = R _t   = R _n tan j _т= f R _n.                                                       (7.1)

 

Если угол давления g равен углу трения j _т или превышает его, под действием силы P начнется движение тела.

В трущейся паре может возникнуть самоторможение, когда движение под действием внешней силы P становится невозможным, какою бы большой она ни была, т.е. при этом P < F _т; условие самоторможения можно записать в виде: g < j _т.

Влияние формы контактирующих поверхностей.

Это учет влияния третьей группы факторов: вводят приведенный коэффициент трения – соотношение внешних сил – движущей P и сжимающей контактирующие поверхности N:

f ¢ = P / N.

При наличии трения силу P находят через f ¢:

P = F _т= f ¢ N,                                                                                       (7.2)

где F _т – приведенная сила трения в кинематической паре.

 

Ориентировочные значения коэффициентов трения скольжения

Значения коэффициентов трения скольжения, полученные в экспериментах с разными материалами при малых скоростях скольженияя приведены ниже, но необходимо помнить про влияние вышеупомянутых групп факторов – эти значения отвечают определеннымм условиям эксперимента. Если последние будут другими, изменятся и значения коэффициента f, т.е. к подобным данным надо всегда относиться критически.

Ориентировочные значения коэффициентов трения скольжения:

Материалы трущихся пар	коэффициент трения, f
	без смазывания	со смазыванием
сталь по стали	0,1 - 0,2	0,05 - 0,1
закаленная сталь по закаленной стали	0,12 - 0,25	0,06 - 0,12
сталь по бронзе	0,15 - 0,2	0,07 - 0,1
бронза по бронзе	0,15 - 0,2	0,07 - 0,1
сталь по алюминиевому сплаву	0,16 - 0,3	0,08 - 0,2
сталь по текстолиту	0,2 - 0,3	0,12 - 0,18

Порядок выполнения работы

1.  Перед выполнением работы получить у инженера или преподавателя принадлежности к работе и установку.

2. Ознакомиться с принципом работы лабораторной установки.

3. Начертить схему установки.

4. Измерить геометрические параметры направляющих.

5. Снять каретку и произвести ее взвешивание

6. Поставить каретку обратно и нагрузить до момента ее трогания.

 

Содержание отчета

1. Титульный лист.

2. Цели и задачи выполнения работы.

3. Оборудование и принадлежности к работе.

4. Схема установки.

5. Схема нагружения.

6. Результаты расчетов.

7. Выводы.

Контрольные вопросы

 

1. Назначение направляющих.

2. Какие основные конструктивные элементы выделяют в направляющих?

3. Для чего используются тела качения и какого типа в направляющих?

4. Расскажите методику расчета коэффициента трения.

 

Лабораторная работа № 8

 

«Определение кинематических характеристик винтовых механизмов»

 

Цель работы: определить кинематических характеристик винтовых механизмов