БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра «Детали машин, ПТМ и М»

Лабораторная работа № 1

 

 

ИСПЫТАНИЕ БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ,
РАБОТАЮЩЕГО НА СДВИГ

 

 

Цель работы: 1. Теоретическое и экспериментальное опреде­ление
зависимости сдвигающей силы F_r от момента завинчивания Т_зав .

2. Построение графиков зависимости  по теоретическим и экспери­ментальным данным.

 

                                                             Работу выполнил:        Ф.И.О.

                                                             группа

                                                             Работу принял:

 

 

Минск ____

Схема нагружения соединения

 

Таблица 1.2

 

Результаты расчета силы F_r по формуле (1.3)

 

Tзав, Н∙м	20	30	40	50	60	70	80
Fr , Н

 

Таблица 1.3

 

Результаты расчета силы F_r
по экспериментальной зависимости (1.5)

 

Tзав, Н∙м	20	30	40	50	60	70	80
n, дел.
Fr , Н

 

Таблица 1.4

 

Исходные данные для теоретического определения силы
сдвига F_r по формуле (1.3)

 

Наружный диаметр резьбы болта, мм	d
Средний диаметр резьбы болта, мм	d2
Внутренний диаметр резьбы болта по дну впадины, мм	d3

Окончание табл. 1.4

 

Шаг резьбы, мм	p
Угол подъема винтовой линии, градус	β
Угол профиля резьбы, градус	α
Коэффициент трения на стыке деталей	f0
Действительный коэффициент трения в резьбе	fp
Коэффициент трения на торце гайки	fт
Приведенный коэффициент трения в резьбе
Приведенный угол трения, градус
Средний диаметр опорной кольцевой площадки, мм
Наружный диаметр опорного торца гайки, мм	D1
Диаметр отверстия под болт, мм	d0

 

График зависимости  
по теоретическим и экспериментальным данным

F_r

 

 

Т_зав

Контрольные вопросы

1. Почему для крепежных изделий (болтов, винтов) применяют­ся резьбы с треугольным профилем?

2. Как производится расчет болтов, нагруженных силой затяж­ки и крутящим моментом затяжки?

3. Как выражается условие нераскрытия стыка соединения, нагружен­ного поперечными силами (болты поставлены с зазором)?

4. Какова зависимость между осевой силой на винте и силой, момент которой скручивает винт?

5. Каково условие самоторможения винтовых пар?

 

Лабораторная работа № 2

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ В РЕЗЬБЕ
И НА ТОРЦЕ ГАЙКИ

 

Цель работы

1. Определение коэффициента трения в резьбе f_p .

2. Построение графика зависимости f_pот среднего давления на витках резьбы P_р .

3. Определение коэффициента трения на торце гайки f_т.

4. Построение графика зависимости f_тот удельного давления на торце гайки P_т .

5. Установление зависимости .

 

Основные правила по технике безопасности

 

1. Торсионный динамометрический ключ вращать плавно, без перекосов, остановок и рывков.

2. Наибольшая сила для динамометрической пружины не долж­на превышать 4∙10⁴ Н; наибольший момент на торсионном динамо­метрическом ключе не должен превышать 78,4∙10⁸ Н∙мм; наибольшее суммарное усилие на двух рукоятках торсионного динамометрическо­го ключа не должно превышать 320 Н.

 

Общие сведения

 

Момент завинчивания гайки T_зав преодолевает момент сил тре­ния в резьбе Т_ри на торце гайки Т_т :

 

.

 

В развернутом виде уравнение имеет вид

 

 

где F_зат – сила затяжки, Н(см. рис. 1.1 лабораторной работы № 1);

D_ср – средний диаметр опорной кольцевой площадки, мм;

f_т – коэффициент трения на торце гайки;

d₂ – средний диаметр резьбы;

β – угол подъема винтовой линии градус;

φ₁ – приведенный угол трения в резьбе, градус.

В приспособлении для нагружения болтов под гайкой установлен упорный шарикоподшип­ник, момент трения в котором незначительный, поэтому T_зав ≈ Т_р. В таком случае возника­ющее в результате затяжки болта осевое уси­лие F_зави момент Т_рсвязаны уравнением

 

.                          (2.1)

 

Здесь  где p − шаг резьбы, мм.

Из уравнения (2.1) определяем приведен­ный угол трения в резьбе:

 

.                        (2.2)

 

Приведенный коэффициент трения в резьбе

 

.                                     (2.3)

 

Приведенный коэффициент трения  и действительный коэффи­циент трения в резьбе  связаны зависимостью

 

.

 

Угол профиля метрической резьбы . Поэтому коэффициент трения в резьбе

 

.                                   (2.4)

 

При испытании со специальной втулкой упорный шарикоподшипник в приспособлении не работает. Момент трения на торце гайки определяется как разность момента завинчивания и момента сил трения в резьбе:

 

.                                  (2.5)

Известно, что

 

 

отсюда коэффициент трения на торце гайки

 

.                               (2.6)

 

Средний диаметр опорной кольцевой площадки

 

 

где D₁ – наружный диаметр опорного торца гайки, равный размеру зева ключа, мм;

d₀ – внутренний диаметр опорной поверхности,    равный отверстию под болт или диаметру отверс­тия в шайбе, мм.

Допускаемая сила затяжки болта определяется по уравнению

 

                             (2.7)

 

где d₃ – внутренний диаметр болта по дну впадины, мм;

[σ_р]– допускаемое напряжение на растяжение, МПа;

1,3 – коэффициент, учитывающий скручивание тела болта.

Для болта, изготовленного из стали Ст 3, принимаем σ_т= 220 МПа и коэффициент безопасности n = 2, тогда

 

 МПа.

 

Среднее давление на витках резьбы

 

                  (2.8)

 

где z – число витков резьбы по высоте гайки;

H – высота гайки.

Давление на торце гайки

 

.                                (2.9)

 

 

Описание установки

Установка состоит из приспособления для нагружения болтов (рис. 2.1) и торсионного динамометрического ключа.

 

 

Рис. 2.1. Приспособление для нагружения болтов:

1 – болт испытуемый; 2 – гайка; 3 – втулка сменная;

4 – шарикоподшипник упорный; 5 – динамометрическая пружина;

6 – сухарь стопорный; 7 – шайба сферическая; 8 – индикатор

 

Испытуемый болт 1 устанавливается в приспособление для нагружения болтов (см. рис. 2.1). Затяжка гайки 2 испытуемого болта производится торсионным динамометрическим ключом. Крутящий момент измеряется индикатором. В корпусе приспособления помещена динамометрическая пружина 5, позволяющая определить силу на болте по его деформации. Усилие затяжки болта 1 передается
динамометрической пружине 5 через сферическую шайбу 7. Деформа­ция измеряется с помощью индикатора 8. Для предотвра­щения возможности поворота болта устанавливается стопорный су­харь 6.

При определении коэффициента трения в резьбе гайка 2 опирает­ся через втулку 3 и упорный шарикоподшипник 4 на динамометри­ческую пружину. Таким образом трение на торце гайки исключается.

При определении коэффициента трения на торце гайки втулка 3 заменяется другой специальной втулкой. В этом случае упорный ша­рикоподшипник не работает.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Выбрать исследуемый болт.

2. Измерить наружный диаметр болта d, шаг резьбы p, вы­соту гайки H, наружный диаметр опорной поверхности гайки D₁, диаметр отверстия под болт d₀. Результаты занести в табл. 2.1 отчета.

3. Внутренний диаметр резьбы d₁, средний диаметр d₂и внутренний диаметр болта по дну впадины d₃принять по табл. 1.1 лабораторной работы № 1.

4. Вычислить допустимую силу затяжки болта [F_зат]по формуле (2.7).

5. Вычислить значения этой силы:

 

;  ;    

 

и записать их в табл. 2.2 и 2.3 отчета.

6. Задать предварительный натяг индикатора в 1,5...2 обо­рота и установить его большую стрелку на нулевое деление.

7. Установить болт в прибор, завернуть гайку от руки до устранения осевого люфта, что контролируется по стрелке индикатора 8 (см. рис. 2.1) на установке.

 

Примечание. В результате тарировки динамометрической пружины и торсионного динамометрического ключа установлены следующие тарировочные коэффициенты:

 

 для динамометрической пружины;

 

 для динамометрического ключа.

Таким образом, сила затяжки , Н, и момент на динамометрическом ключе , Н·мм. Здесь n₁ и n₂ – соответственно числа делений индикаторов 8 (см. рис. 2.1) и динамометрического ключа.

 

8. Определить число делений n₁индикатора 8 (см. рис. 2.1) по значениям силы затяжки и тарировочному коэффициенту μ₁. Резуль­таты записать в табл. 2.2 отчета.

9. Затянуть болт динамометрическим ключом последовательно до четырех значений силы затяжки. Записать числа делений индика­тора торсионного ключа в табл. 2.2 отчета.

10. Определить величину . Результаты записать в табл. 2.2 отчета.

11. По полученным данным построить график зависимости силы затяжки F_затот момента завинчивания T_зав.

12. По формуле (2.3) для каждого значения силы затяжки и момента завинчивания  вычислить приведенный угол трения в резьбе φ₁ и записать в табл. 2.2 отчета.

13. Вычислить приведенный коэффициент трения f₁по формуле (2.3) и коэффициент трения в резьбе f_pпо формуле (2.4). Результаты записать в табл. 2.2 отчета.

14. Вычислить среднее значение давления p_рна витках резьбы по уравнению (2.8) и записать в табл. 2.2 отчета.

15. По полученным данным построить график зависимости ко­эффициента трения в резьбе f_pот удельного давления p_р.

16. При испытании со специальной втулкой вычислить момент трения на торце гайки по уравнению

 

.

 

Значения Т_рполучены в предыдущем опыте.

17. По формуле (2.6) вычислить значения коэффициента трения f_тна торце гайки и записать в табл. 2.3 отчета.

18. По формуле (2.9) вычислить давление на торце гайки p_т. Результаты занести в табл. 2.3 отчета.

19. Построить график зависимости коэффициента трения на торце гайки от давления .

Образец оформления отчета

 

---

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 201; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!