Лабораторная работа №3 Исследование методов затяжки резьбовых соединений.

1. Теоретические положения.

Резьбовые соединения – наиболее распространённый вид разъёмных соединении, в значительной степени определяющие работоспособность изделий. Качество работы резьбового соединения зависит от усилия затяжки, и равномерности этого усилия по всем элементам сопряжения в конструкции.

Для обеспечения длительной надёжности – выносливости элементов крепежа (болтов, шпилек, винтов) и прочности соединения (стыка) необходимо обеспечивать напряжение затяжки до 0,9 . Здесь - предел текучести материала, . Во избежание пластической деформации элементов конструкции крепёжных изделий напряжение затяжки принимается 0,6 .

Зная величину определённого усилия затяжки завертывание соединения можно осуществить следующими способами:

1. Использованием ключа моментного, с контролируемым, крутящим моментом для затяжки гаек и болтов. Значение крутящего момента:

(1)

2. Поворотом гайки на угол , который определяется

(2)

3. По величине удлинения болта, шпильки.

(3)

Рассчитанные параметры во всех трех случаях обеспечивают условия, при которых напряжения растяжения в болте, шпильке:

(4)

В приведённых формулах

- сила затяжки, H

D – наружный диаметр опорной поверхности гайки, см

- диаметр отверстия под болт, см;

f – коэффициент трения по торцу гайки;

- средний диаметр резьбы, см;

α – угол подъёма резьбовой нитки;

- угол трения;

s – шаг резьбы, см;

l – толщина стягиваемых деталей, см;

и - площади сечения болта и стягиваемых деталей, ;

Площадь подсчитывается по наименьшему сечению диаметра болта;

; (5)

- модули упругости материала болта и детали; , .

- предел текучести материала болта;

Допустимое усилие затяжки рассчитывается

(6)

где - внутренний диаметр резьбы из табл.1,см

2. Цель выполнения работы.

Основная цель – освоить методику расчетным способом определять требуемое усилие затяжки резьбовых соединений, обеспечивающее высокую работоспособность изделия.

Освоить практическое выполнение операции соединения и затяжки его на требуемую (расчётную) величину при помощи динамометрического ключа.

3. Технологическое оснащение.

Изделие – гидроусилитель руля автомобиля КамАЗ. Соединение – крышка с корпусом, соединяемые через прокладку с помощью шести шпилек М10X1,25.

Стойка для установки индикатора часового типа ИЗ. 3/87.№2

Индикатор часового типа ИЧ. 0-10 ГОСТ 577-68 с ценой деления 0,01мм.

Ключ моментный шкальный КМШ 1-150 с ценой деления 10 Н*м и диапазоном измерений от 20 до 150 Н*м. Предел допустимой погрешности 5%.

4. Содержание работы.

1. По формуле (1) рассчитать величину крутящего момента, предварительно найдя значение допустимого усилия затяжки по формуле (6).

2. По формуле (3) определить предельно допустимое значение удлинения шпильки.

3. Произвести постановку крышки на корпус, сопрягая по посадочному пояску и наживить гайки вручную до упора. Ключом моментным произвести затяжку до достижения 1/3 рассчитанного М кр. С помощью стойки и индикатора проконтролировать удлинение шпильки, считая за «нулевое» первоначальную (до приложения М кр.) длину шпильки. Зафиксировать измеренное значение в журнале. Продолжить затяжку на 2/3 рассчитанного М кр. Довести усилие затяжки до рассчитанного М кр. Проконтролировать итоговое удлинение

4. Построить график зависимости удлинения шпильки λ от М кр. на полученноым значениям в 3-х точках.

5. Сделать выводы.

6. Составить отчёт по лабораторной работе согласно приложения 2.

Приложение 1

Таблица 1

Основные размеры метрических резьб

с крупным шагом.

Номинальный диаметр, мм	Шаг резьбы, S, мм.	Диаметр резьбы, мм.			Высота профиля
		Наружный	Средний	Внутренний
10	1,00	10	9,35	8,918	0,541

Таблица 2

Величины коэффициентов трения

Состояние трущихся поверхностей	Величина f
Чисто обработанные поверхности, сухие Чисто обработанные поверхности при смазке Грубо обработанные поверхности при смазке Грубо обработанные, сухие	0,1 0,15 0,2 0,3

Таблица 3

Физико-механические характеристики крепежных элементов

Марка стали	Предел прочности при растяжении,	Предел текучести	Предел усталости на растяжение при знакопеременной нагрузке.
Сталь 5	50000-62000	27000	17000
Сталь 45, нормализован.	60000-70000	34000	21000
Сталь 40X, улучшенная	90000-100000	70000	34000
Сталь 30XH	80000-100000	70000	42000
Сталь 30XHB	90000-100000	80000	45000

Таблица 4

Тригонометрическая функция, тангенсы

Градусы	0	10	20	30	40	50	60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16	0,0000 0175 0349 0524 0699 0875 1051 1228 1405 1584 1763 1944 2126 2309 2493 2679 2867	0,0029 0204 0379 0553 0729 0904 1080 1257 1435 1614 1793 1974 2156 2339 2524 2722 2899	0,0058 0233 0407 0582 0758 0934 1110 1287 1465 1644 1823 2004 2186 2370 2555 2742 2931	0,0087 0262 0437 0612 0767 0963 1139 1317 1495 1673 1855 2035 2217 2401 2586 2773 2962	0,0116 0291 0466 0641 0816 0992 1169 1346 1524 1703 1883 2065 2247 2432 2617 2805 2990	0,0145 0320 0495 0670 0846 1022 1198 1376 1557 1733 1914 2095 2278 2462 2648 2836 3026	0,0175 0349 0524 0699 0875 1051 1228 1405 1584 1763 1944 2126 2309 2493 2679 2867 3017

Приложение 2

КамПИ каф., ТМ,МС и И	Отчет по лабораторной работе «Исследование методов затяжки резьбовых соединений»	гр.______
		Ф. И. О. студента

1. Исходные данные и расчёт

2. Исходные данные и расчет М кр.

3. Исходные данные и расчет λ.

4. Схема крепёжного соединения

5. Данные для построения графика

№ п/п
1. 2. 3.

6. Г

   λ

   рафик

М кр

Выводы

Выполнил

Проверил