1.4. Конструкция учебно-исследовательских стендов

Учебно-исследовательские работы не являются обязательными в программе подготовки выпускаемых специалистов. Они рассчитаны на студентов, проявляющих склонность к научно-исследовательской работе. Заинтересованность отдельных студентов в таких работах помогает активизировать подобный интерес во всей учебной группе.

Учебно-исследовательские работы предоставляют возможность заинтересованным студентам познакомиться со способами получения информации о состоянии механизмов и машин; информацию о процессах, протекающих в них; получить навыки обработки и преобразования информации, анализа полученной информации, научиться делать выводы и обобщения; освоить методику работы со специальной измерительной и регистрирующей аппаратурой, познакомиться со специальными стендами, изучить принципы их разработки, изучить практику создания датчиков для контроля различных физических величин и применить ее в исследовательских работах.

Особенность учебно-исследовательских работ состоит в том, что на основе уже существующих стендов студенты получают возможность самостоятельно ставить задачи по исследованию некоторых процессов в рамках изучения курса грузоподъемных машин, разрабатывать методику проведения эксперимента и получать ответы на вопросы, возникающие при исследовании еще не изученных процессов. Для этого в лаборатории действуют несколько стендов: стенд для исследования динамических нагрузок, возникающих при подъеме груза; стенд для оценки влияния формы металлоконструкции на величину ветрового давления; стенд для определения КПД канатного блока; стенд для исследования влияния сварочных швов на напряженное состояние элементов металлоконструкции.

Лабораторный стенд «Исследование динамика подъема груза» (рис. 34) предназначен для изучения динамических процессов, возникающих в элементах грузоподъемного механизма, при различных приемах работы с грузом.

Основу стенда составляет строительная грузоподъемная лебедка Т - 66Д (устройство аналогичной лебедки описано ранее в конструкции стенда «Лебедка грузоподъемная»). Серийная лебедка 1 в сборе на собственной раме установлена на специальной раме 2, имеющей две вертикальные стойки 3, с вязанные по верху рамой 4 с осью для обводного блока 5.

Через блок проходит грузоподъемный канат 6. Канат одним концом закреплен на барабане 7 лебедки, а на другом его конце закреплено динамометрическое кольцо 8. К динамометрическому кольцу шарнирно прикреплена грузовая платформа с размещенными на ней съемными грузами 9. Стенд управляется с отдельного пульта 10 и оборудован ограничителем высоты подъема груза 11 для исключения переподъема груза.

И

Рис. 34. Общий вид стенда

для исследования динамики подъема груза

змерительная часть стенда состоит из наклеенных на динамометрическое кольцо полупроводниковых тензодатчиков, блока питания и мостовой измерительной схемы (рис. 35). Измерительная схема работает следующим образом. Полупроводниковые тензодатчики Т1 и Т2 вместе с резисторами R1 и R2 образуют мостовую измерительную схему. В диагональ моста включен шлейф светолучевого осциллографа. Балансировка моста осуществляется переменным резистором R1 так, чтобы при отсутствии нагрузки на динамометрическом кольце ток в диагонали моста был равен 0. Вольтметр V позволяет контролировать величину питающего напряжения схемы. Микроамперметр подключается временно в диагональ моста для его начальной балансировки перед включением шлейфа осциллографа.

Т1 R1

ш μА

R2 Т2

- + V

Рис. 35. Мостовая измерительная схема

Лабораторный стенд «Аэродинамическая труба» служит для исследования влияния форм элементов металлоконструкции на величину аэродинамического коэффициента, с помощью которого определяют силу ветровой нагрузки на конструкцию. Аэродинамический коэффициент определяют относительно сплошного плоского элемента, расположенного перпендикулярно действию воздушного потока. На рис. 36 показана названная лабораторная установка.

Рис. 36. Учебно-исследовательская установка «Аэродинамическая труба»

Установка состоит из прямоугольной трубы 1. К ней с одного конца присоединен кожух вентилятора 2, а с другого конца – Г- образный консольный кронштейн 3. Тяги 4 одним своим концом шарнирно с помощью шариковых подшипников укреплены на кронштейне. К другим концам тяг шарнирно прикреплено коромысло 5. На кронштейне жестко укреплена мерная линейка 6 и дополнительный кронштейн 7 с роликом 8, расположенным на одной линии с коромыслом. На коромысле укреплена указательная стрелка 9 и нить 10, связывающая коромысло и чашку 11 для разновесов. На коромысло во время эксперимента устанавливаются испытываемые профили 12. Силу давления воздушного потока на испытываемый профиль определяют по силе тяжести разновесов в чашке, вызывающих такое же отклонение стрелки 9, как и действующий на профиль воздушный поток. Студенты могут сами предлагать различные профили для испытаний, разрабатывая соответствующую методику.

Лабораторный стенд «КПД канатного блока» предоставляет студентам возможность практически определить потери механической энергии в канатно-блочных системах. На рис. 37 показан общий вид стенда и его кинематическая схема.

Рис. 37 . Общий вид и кинематическая схема стенда для определения

КПД канатно-блочной системы

Стенд состоит из привода с мотором постоянного тока 1 и червячного редуктора 2. Выходной вал редуктора может быть соединен с помощью электромагнитной фрикционной муфты 3 с ведущим валом 4, на котором установлен приводной канатный блок 5. Блок 5 объединен кольцевым тросом 6 с нагрузочным блоком 7, у которого на оси размещена нагрузочная площадка 8. Электрическая мощность, потребляемая приводом из сети, контролируется с помощью амперметра и вольтметра.

Для учебно-исследовательских работ может быть использован также лабораторный стенд «Кран стреловой», показанный на рис. 11. Этот стенд позволяет изучить перераспределение опорных реакций крана в зависимости от угла поворота платформы крана и сопоставить с расчетными результатами.