Лабораторная работа
"Изучение принципиальной схемы и конструкции винтового механизма перемещения каретки и исследование его погрешностей"
Цель работы:
Изучение винтовых передаточных механизмов, основных погрешностей в винтовых механизмах, а также методов устранения этих погрешностей.
Теоретические представления:
Винтовые передачи служат для преобразования вращательного движения в поступательное. Основными деталями винтовой передачи являются винт в виде цилиндра с наружной резьбой и гайка в виде кольца с внутренней резьбой. Винтовые передачи делятся на силовые и кинематические (отсчетные). Силовые передачи работают при больших нагрузках и должны иметь высокий КПД и достаточную прочность, тогда как основной задачей кинематических передач является точная передача движения.
Для передачи движения используется обычно две схемы (см. рис.1): схема а предусматривает передачу вращательного движения винта в его же поступательное движение при неподвижной гайке; в схеме б вращательное движение винта преобразуется в поступательное движение гайки, при этом винт не имеет возможности перемещаться в осевом направлении. В винтовых передачах приборов применяют метрическую, трапецеидальную и прямоугольную резьбы. Также в приборостроение наряду с однозаходными применяют многозаходные резьбы.
 
|
| Рис.1 – два типовых исполнения винтовой передачи. |
Т.к. для соблюдения условия возможности взаимного перемещения винта и гайки, в паре возникает боковой зазор – он становится причиной погрешности мертвого хода. Для компенсации мертвого хода в резьбе, как правило, используют два подхода: применение разрезных гаек (радиальная компенсация) и введение в схему дополнительных элементов силового замыкания в осевом направлении (осевая компенсация).
В целом, из-за погрешностей изготовления винта и гайки, в частности погрешности шага, линейное перемещение l, гайки не пропорционально углу поворота φ винта и передаточное отношение передач не постоянно. Таким образом, одной из целей лабораторной работы является исследование погрешностей, вызванных непостоянством шага.
Экспериментальная установка
На рис.2 приведен внешний вид экспериментальной установки. Установка состоит из: барабана с отсчетным устройством, винтовой передачи, корпуса, устройств радиальной и осевой компенсации мертвого хода, а также штока и образцового датчика. Принципиальная схема установки представлена на рис.3.
|
| Рис.2– внешний вид экспериментальной установки. |
В процессе работы необходимо:
· Вычислить шаг резьбы винтового механизма;
· Найти цену деления и интервал деления отсчетного устройства на барабане винта;
· Выявить и описать основные источники погрешностей, а также указать их степень влияния на точность работы механизма;
· Предложить методы компенсации погрешностей;
|
| Рис.3 – принципиальная схема экспериментальной установки. |
Порядок выполнения работы:
1. Провести серию измерений в двух направлениях (прямом и обратном) в диапазоне 0 … 2 мм (пользоваться красной шкалой), с шагом в четверть оборота барабана (в отчете указать шаг в мм), снимая показания с измерительной головки 2МИГ. Результаты записать в таблицу 1
Таблица 1
| № | Четверть | Отсчет угла поворота винта по барабану, мм | Прямой ход ß | Обратный ход Ý | ||
| Показания измерительной головки, мм | Погрешность положения каретки , мм | Показания измерительной головки, мм | Погрешность положения каретки , мм | |||
| 1 | 0 | |||||
| 2 | ¼ | |||||
| 3 | 2/4 | |||||
| 4 | ¾ | |||||
| . | 4/4 | |||||
| . | 5/4 | |||||
| . | . | |||||
| . | . | |||||
| n | ||||||
2. Провести серию измерений в двух направлениях (прямом и обратном) в пределах одного оборота барабана, с шагом в 10 раз превышающим цену деления шкалы барабана (в отчете указать шаг в мм), снимая показания с измерительной головки 2МИГ.
3. Построить графики, иллюстрирующие погрешности изготовления винтовой пары в диапазоне 2 мм в осевом направлении, а также в пределах одного полного оборота. Дать письменные пояснения и анализ характера погрешностей по графикам.
4. В отчете изобразить принципиальную кинематическую схему установки. По заданию преподавателя выполнить эскизы конструкций указанных узлов винтового механизма, каретки с шариковой направляющей с трением качения.
Контрольные вопросы:
1. Как определить шаг резьбы?
2. Какой характер погрешности вносит биение барабана винтового механизма?
3. Какие методы компенсации погрешности мертвого хода для винтовых механизмов вы знаете? Какие из них реализованы в экспериментальной установке?
4. Каково назначение штока (промежуточного звена между винтовым механизмом и образцовым датчиком)?
5. Как влияет на чувствительность механизма количество заходов резьбы?