SU930345A1 - Лабораторный прибор дл определени коэффициента полезного действи винтовой пары - Google Patents

Description

изобретение относится к учебнонаглядным пособиям, в частности к лабораторным приборам и может быть использовано для определения коэффи- с циента полезного действия винтовой пары.

Наиболее близким к предлагаемому по’ технической сущности и достигаемому эффекту является лабораторный прибор для. определения коэффициента полезного действия винтовой пары, содержащий вертикально установленную на корпусе Г-образную стойку, гайку с винтом, один конец которого укреплен на корпусе, а другой в гори- 15 зонтальной части стойки, равноплечий рычаг для грузов, жестко укрепленный на гайке и привод винта, связанный с блоком управления [1] .

Недостатком его является неудобство в пользовании и неточность измерений вследствие необходимости проведения тарировки плоской измеритель-r ной пружины и использования тарировочного графика при расчетах, неточности изготовления.винтовой пары.

Цель изобретения - повышение удобства в пользовании и точности изме- ,_п рений. -⁵⁰

... Поставленная цель достигается тем, что в лабораторном приборе для определения коэффициента полезного действия винтовой пары, содержащем вертикально установленную на корпусе Гобразную стойку, гайку с винтом, один конец которого укреплен на корпусе, а другой в горизонтальной части стойки, равноплечий рычаг для грузов, жестко укрепленный на гайке и привод винта, связанный с блоком управления, он имеет укрепленные в корпусе П-образные кронштейны, счетчик числа оборотов винта, состоящий из диска со сквозными отверстиями, установленного на винте, источника света и фотоэлемента, укрепленных на ко#Цах одного из кронштейнов по обеим сторонам диска и счетчик числа оборотов гайки, состоящий из установленного на гайке полого цилиндра с продольными прорезями, количество которых соответствует количеству отверстий диска, источника света и фотоэлемента, укрепленных на концах другого.кронштейна, один с внутренней, а другой с внешней стороны поверхности цилиндра, при этом привод размещен в корпусе.

На фиг.1 изображен лабораторный прибор для определения коэффициента полезного действия винтовой пары, общий вид; на фиг.2 - то же,вид сбоку.

Лабораторный прибор для определения коэффициента полезного действия винтовой пары содержит вертикально установленную на основании 1 корпуса 5 2 Х’-образную стойку 3, гайку 4 с винтом 5, один конец которого укреплен на корпусе 2, а другой в горизонтальной части 6 стойки 3, равноплечий рычаг 7 для грузов 8, 9, жестко укреп- Ю ленный на гайке и привод винта, свят занный с блоком управления, укрепленные в корпусе 2 П-образные кронштейны 10 и 11, счетчик числа оборотов винта и числа оборотов гайки. 15

Счетчик числа оборотов винта состоит из диска 12 со сквозными отверстиями, установленного на винте источника света 13 и фотоэлемента 14, укрепленных на концах одного из крон^о штейнов 11 по обеим сторонам диска.

Счетчик числа оборотов гайки состоит из установленного на гайке полого цилиндра 15 с продольными прорезями, количество которых соответ- 25 ствует количеству отверстий диска, источника света 16 и фотоэлемента 17, укрепленных на концах другого кронштейна 10, один с внутренней, а другой с внешней стороны поверхности цилиндра. Привод смонтирован внутри корпуса 2 и содержит электродвигатель 18, связанный через муфту 19 с червячным редуктором 20. Внутри корпуса 1 смонтирован блок 21 питания электронного управления электрическими 35 счетчиками 22 и 23 числа оборотов винта 5 гайки 4, расположенными на передней панели корпуса 1, где расположены также тумблер Сеть 24, индикаторная лампочка 25, тумблер “Ре- .40 вере 26, ручка 27 регулирования числа оборотов электродвигателя 18, тумблер Счет 28. Винт 5 в верхней части закреплен в шарикоподшипниковой опоре 29. На стойке 3 расположен 45 прозрачный защитный кожух 30. Грузы 8 и 9 закреплены на рычагах 7 и 31 при помощи винтов 32 и 33.

Лабораторный прибор работает еледующим образом. 50

При подготовке к работе прибора грузы 8 и 9 устанавливают на рычагах 7, 31 на минимальных расстояниях от оси вращения винта 5 и закреплеют винтами 32 и -33. Гайки 4 вращением 55 перемещают в нижнее положение. Затемвключают тумблер Сеть¹¹ 24 с плавным Вращением ручки 27 винта 5 и гайку 4 разгоняют до произвольного числа оборотов в пределах 0-60 об/мин. Устано-50 вившийся режим вращения после разгона гайки 4 и винта 5 контролируется переключением тумблера Счет 28 в положение I , при этом сигнал через электронный блок управления и пита- 65 ния 21 поступает на электромеханические счётчики 22 и 23, равенство показаний которых определяет установившийся режим вращения и при этом определяется число оборотов η гайки 4 в минуту по формуле _ N ^п - К ' где N - показание электромеханического счетчика числа оборотов гайки 4 в установившемся режиме:· вращения;

К - число прорезей в полом цилиндре 15, равное числу отверстий в диске 12.

• Затем тумблер Счет 28 переключается в среднее положение. Показания электромеханических счетчиков 22 и 23 сбрасываются и тумблер “Счет 28 переводится в положение П , при этом происходит одновременное выключение электродвигателя 18 и сигналы через электронный блок 21 управления питания поступают на электромеханические счетчики 22 и 23 и производится определение чисел оборотов гайки 4 винта 5 до их остановки по формулам: _n =_N&.

^г К ' К где Ν_Γ и - соответственно показания электромеханических счетчиков 22 и 23 чисел оборотов гайки 4 и винта 5 в процессе торможения.

Так как гайка 4 с рычагами 7, 31 и грузами 8, 9 имеет больший, чем винт 5 момент инерции, а винт 5 дополнительно тормозится червячным редуктором 20, то число оборотов гайки 4 пи .до остановки будет больше, чем число оборотов Ць винта 5 до остановки. Вследствие этого гайка 4 поднимается по винту 5 на высоту, определяемую уравнением h - S - (nr — n_fc) где S - шаг резьбы,

т.е. гайка 4 совершит работу при движении по винту 5 и приобретет потенциальную энергию.

В процессе проведения экспериментов путем увеличения числа оборотом электродвигателя 18, и, следовательно* угловой скорости вращения гайки 4 в установленном режиме, увеличением расстояния от оси вращения винта 5 до точек закрепления грузов 8, 9 или увеличения их веса достигается максимальная разность чисел оборотов гайки 4 и винта 5 до их остановки в процессе торможения.

При определении КПД передачи винтгайка при перемещении гайки 4 вниз по винту 5, ее устанавливают в верхнее положение, тумблером Реверс 26 производят реверсирование электродви5 гателем и производят изменения и вычисления.

Эксцентричная нагрузка на гайку создается при неравенстве расстояний от оси вращения винта 5 до точек закрепления грузов 8 и 9 на рычагах 7 и 31.

Изобретенный лабораторный прибор позволяет определить КПД передачи винт-гайка с относительной погрешностью не более

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к учебнонагл дным пособи м, в частности к лабораторным приборам и может ватъ использовано дл  определени  коэффициента полезного действи  винтовой пары. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  лабораторный прибор дл . определени  коэффициента полезного действи  винтовой пары, содержащий вертикально установленную на корпусе Г-образную стойку, га ку с винтом, один конец которого укреплен на корпусе, а другой в гори зонтёшьной части стойки, равноплечий рычаг дл  грузов, жестко укрепленный на гайке и привод винта, св занный с блоком управлени  tl . Недостатком его  вл етс  неудобст во в пользовании и неточность измерений вследствие необходимости проведени  тарировки плоской измерител ной пружины и использовани  тарирово ного графика при расчетах, неточности изготовлени .винтовой пары. Цель изобретени  - повышение удо ства в пользовании и точности измерений . - Поставленна  цель достигаетс  тем, что в лабораторном приборе дл  определени  коэффициента полезного действи  винтовой пары, содержащем вертикально установленную на корпусе Гобразную стойку, гайку с винтом, один конец которого укреплен на корпусе, а другой в горизонтальной части стойки, равноплечий рычаг дл  грузов, жестко укрепленный на гайке и привод винта, св занный с блоком управлени , он имеет укрепленные в корпусе П-образные кронштейны, счетчик числа оборотов винта, состо щий из диска со сквозными отверсти ми, установленного на винте, источника света и фотоэлемента , укрепленных на одного из кронштейнов по обеим сторонам диска и счетчик числа оборотов гайки, состо щий из установленного на гайке полого цилиндра с продольными прорез ми , количество которых соответствует количеству отверстий диска, источника света и фотоэлемента, укрепленных на концах другого кронштейна, один с внутренней, а другой с внешней стороны поверхности цилиндра, при этом привод размещен в корпусе. На фиг.1 изображен лабораторный прибор дл  определени  коэффициента полезного действи  винтовой пары, об щий вид; на фиг.2 - то же,вид сбоку. Лабораторный прибор дл  определени  коэффициента полезного действи  винтовой пары содержит вертикально установленную на основании 1 корпуса 2 Г-образную стойку 3, гайку 4 с вин том 5, один конец которого укреплен на корпусе 2, а другой в горизонталь ной части б стойки 3, равноплечий ры чаг 7 дл  грузов 8, 9, жестко укрепленный на гайке и привод винта, св г занный с блоком управлени , укреплен ные в корпусе 2 П-образные кронштейны 10 и 11, счетчик числа оборотов винта и числа оборотов гайки. Счетчик числа оборотов винта состоит из диска 12 со сквозными отверсти ми , установленного на винте источника света 13 и фотоэлемента 14 укрепленных на концах одного из крон штейнов 11 по обеим сторонам диска. Счетчик числа оборотов гайки состоит из установленного на гайке полого цилиндра 15 с продольными прорез , количество которых соответствует количеству отверстий диска, источника света 16 и фотоэлемента 17 укрепленных на концах другого кронштейна 10, один с внутренней, а другой с знойней стороны поверхности цилиндра. Привод смонтирован внутри корпуса 2 и содержит электродвигател 18, св занный чесез муфту 19 с iep в чным редуктором 20. Внутри корпуса 1 смонтирован блок 21 питани  электронного управлени  электрическими счетчиками 22 и 23 числа оборотов вин та 5 гаййи 4, расположенными на передней панели корпуса 1, где расположены также тумблер Сеть 24, индикаторна  лампочка 25, тумблер Ревере 26, ручка 27 регулировани  чис ла оборотов электродвигател  18, тум блер Счет 28. Винт 5 в верхней час ти закреплен в шарикоподшипниковой опоре 29. На стойке 3 расположен прозрачный защитный кожух 30. Грузы и 9 закреплены на рычагах 7 и 31 при помощи винтов 32 и 33. Лабораторный прибор работает еледующим образом, При подготовке к работе прибора грузы 8 и 9 устанавливают на рычагах 7, 31 на минимальных рассто ни х от оси вращени  винта 5 и закреплеют винтами 32 и -33. Гайки 4 вращением перемещают в нижнее положение. Затем включают тумблер Сеть 24 с плавным Ьращением ручки 27 винта 5 и гайку 4 разгон ют до произвольного числа обо ротов в пределах 0-60 об/мин. Устано вившийс  режим вращени  после разгон гайки 4 и винта 5 контролируетс  переключением тумблера Счет 28 в положение I , при этом сигнал через электронный блок управлени  и питани  21 поступает на электромеханические счетчики 22 и 23, равенство показаний которых определ ет установившийс  режим вращени  и при этом определ етс  число оборотов п гайки 4 в минуту по формуле . N п -, где N - показание электромеханического счетчика числа оборотов гайки 4 в установившемс  режиме:/ вращени ; К - число прорезей в полом цилиндре 15, равное числу отверстий в диске 12. Затем тумблер Счет 28 переключаетс  в среднее положение. Показани  электромеханически} счетчиков 22 и 23 сбрасываютс  и тумблер Счет 28 переводитс  в положение Ц , при этом происходит одновременное выключение элекчродвигател  18 и сигналы через электронный блок 21 управлени  питани  поступают на электромеханические счетчики 22 и 23 и производитс  определение чисел оборотов гайки 4 винта 5 до их остановки по формулам: --Г- п.-| где NT и N - соответственно показани  электрог/юханических счетчиков 22 и 23 чисел оборотов гайки 4 и винта 5 в процессе торможени . Так как гайка 4 с рычагами 7, 31 и грузами 8, 9 имеет больший, чем винт 5 момент инерции, а винт 5 дополнительно тормозитс  черв чным редуктором 20, то число оборотов гайки 4 Пг до остановки будет больше, чем число оборотов г винта 5 до остановки. Вследствие этого гайка 4 поднимаетс  по винту 5 на высоту, определ емую уравнением h S (пг - %) где S - шаг резьбы/ т.е. гайка 4 совершит работу при движении по винту 5 и приобретет потенциальнзпо энергию. В процессе проведени  экспериментов путем увеличени  числа оборотом электродвигател  18, и, следовательно угловой скорости вращени  гайки 4 в установленном режиме, увеличением рассто ни  от оси вращени  винта 5 до точек закреплени  грузов 8, 9 или увеличени  их веса достигаетс  максимальна  разность чисел оборотов гайки 4 и винта 5 до их остановки в процессе Topf/южени . При определении КПД передачи винтгайка при перемещении гайки 4 вниз по винту 5, ее устанавливают в верхнее положекие, тумблером Реверс 26 производ т реверсирование электродвигателем и производ т изменени  и вычислени . Эксцентрична  нагрузка на гайку создаетс  при неравенстве рассто ний от оси вращени  винта 5 до точек закреплени  грузов 8 и 9 на рычагах 7 и 31. Изобретенный лабораторный прибор позвол ет определить КПД передачи винт-гайка с относитбгльной погрешностью не более 2 %. Формула изобретени  Лабораторный прибор дл  определеНИН коэффициента полезного действи  винтовой пары, содержащий вертикально установленную на корпусе Г-образную стойку, гайку с винтом, один конец которого укреплен на корпусе, а другой в горизонтальной части стой ки, равноплечий рычаг дл  грузов, жестко укрепленный на гайке, и приво вкнта, св занный с блоком управлени , отличающийс  тем,

   Фив./

   Фиг.1 что, с цепью повышени  удобства в пользовании и точности измерени , он имеет укрепленные в корпусе Побразные кронштейны, счетчик числа оборотов винта, состо щий из диска со сквозными отверсти ми, установленного на винте, источника света и фотоэлемента , укрепленных на концах одного из кронштейнов по обеим сторонам диска, и счетчик числа оборотов гайки, состо щий из установленного на гайке полого цилиндра с продольными прорез ми, количество которых соответствует количеству отверстий диска, источника света и фотоэлемента , укрепленных на концах другого кронштейна, один с внутренней, а другой - с внешней стороны поверхности цилиндра, при этом привод размещен в корпусе. Источники информации, прин тые Ео внимание при экспертизе 1. Юденич В.В. и др. Технические средства обучени  и типовое учебнолабораторное оборудование. М., Выс