Практична робота №2 Контроль затягування різьбових з'єднань

Теоретична частина

Для якісного збирання і монтажу машин контрольоване затягування різьбових з'єднань є однією з важливих умов. Недостатнє затягування й ослаблення з'єднань в процесі роботи чи надмірне затягування є причинами порушень і прискореного зносу.

Застосовують два основних методи контролю затягування різьбових з'єднань:

1. Виміром моменту сил затягування М динамометричним інструментом – ключами, гайковертами, викрутками;

2. Виміром абсолютного подовження болта (шпильки) під дією зусилля затягування Р з допомогою індикаторів (рис. 1)

Рисунок 1 – Контролювання затягування болтів

Умова завдання: клас міцності болта – 12, діаметр різьблення d₁=12 мм; шаг різьблення S – крупний; середній діаметр d_ср=18,8 мм; діаметр опорної поверхні D=34 мм; модуль пружності матеріалу болта Е=2,1*10⁴ МПа.

1) Контроль затягування різьбового з’єднання вимірюванням моменту сил затягування М_з динамометричним інструментом

Верхня межа напруги попереднього затягування деталі обмежується величиною запасу міцності (від границі текучості ):

(2.1)

Тоді верхня границя напруги затягування складе, Па:

, (2.2)

Іноді рекомендують вибирати напругу затягування в межах . Фактичний запас міцності кріпильної деталі буде більше, тому що межа міцності болта (шпильки) у різьбовій (розрахунковій) частині на 10-20% більше, ніж у стержня болта.

За класом текучості 12 із таблиці 1 приймаємо Па.

Отже, верхня границя напруги, Па:

.

Якщо зовнішні (робочі) навантаження не відомі, але мається повна характеристика різьбових деталей по заводських кресленнях і специфікаціям (випадок, характерний для експлуатації машин), зусилля затягування Р визначають безпосередньо по верхній межі напруги затягування

, Н (2.3)

де d₁ (м), F₁ (м²) – відповідно внутрішній діаметр різьблення кріпильної деталі і площа перерізу її різьбової частини

(Н)

Після того, як визначені рекомендовані зусилля затягування, необхідно розрахувати момент М_з затягування контрольований динамометричним інструментом.

Момент М_р, необхідний для створення осьового зусилля тертя в різьбленні, Н м

, (2.4)

Момент М_т сил тертя поверхні гайки (голівки болта) при затягуванні, Н м:

, (2.5)

Момент М_з на ключі, Н м:

, (2.6)

де Р – осьове зусилля затягування, Н;

d_ср – середній діаметр різьблення, м;

D – діаметр опорної поверхні гайки чи голівки болта, який можна приймати рівним розміру під ключ, м;

d_св – діаметр свердління під болт (можна приймати рівним номінальному розміру різьблення болта, м;

γ – кут підйому різьблення (≈2°30')

(2.7)

S – шаг різьблення, м (беремо із таблиці 2) S=2,5 мм;

𝜑 – кут тертя різьбової пари (≈6°30') tg𝜑=f – коефіцієнт тертя матеріалів кріпильних деталей. Звичайно приймають f=0,11-0,12 для різьби досить точно і чисто виготовленої і добре змазаної. Якщо ці умови не забезпечені, варто приймати f=0,14-0,15;

f₁=0,14-0,15 – коефіцієнт тертя на опорній поверхні гайки (голівці болта).

Примітка. Кути γ і 𝜑 порівняно невеликі, тому для спрощення розрахунку допускається брати суму тангенсів, а не тангенс суми.

Отже, момент М_р складає, Н м:

Момент М_т , Н м:

,

Момент М_з , Н м

2) Контроль затягування різьбового з'єднання вимірюванням абсолютного подовження болтового з'єднання

Для розробки системи контролю затягування по абсолютному подовженню болтового з'єднання використовуємо вираження модуля пружності матеріалу Е, обумовлене як відношення напруги в деталі до відповідного їй відносного подовження в межах пружної ділянки розтягу (за умовою розрахунку в цій зоні працює кріпильна деталь), Па:

, (2.8)

Звідки

, (2.9)

де l – початкова довжина деталі, м;

∆l – абсолютне подовження деталі, м (не повинне перевищувати 0,1 мм);

Р – осьове зусилля затягування, Н;

F₁ – площа перерізу різьбової частини деталі, м²

м.

Знаючи режим затягування кріпильних деталей по технологічній карті зборки, збиральник зобов'язаний вибрати динамометричний ключ, межа вимірів якого відповідає режиму (необхідний момент затягування повинний бути в межах середньої третини чи другої половини мірної шкали ключа).

Висновок: на практичній роботі ми навчилися розраховувати момент сили затягування і контролювати цей процес.