Кафедра «Механика машин и механизмов»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО КУРСУ «ДЕТАЛИ МАШИН»

Составитель В.В.Никифоров

А.Н.Постнов

Е.Н.Терехова

Москва 2001

Настоящие методические указания составлены как руководство к лабораторным работам по курсу « Детали машин», которые проводятся на кафедре « Механика машин и механизмов» МАТИ_РГТУ им. К.Э.Циолковского.

Лабораторные работы № 1,2,3,5 проводятся на типовых лабораторных установках, выпускаемых промышленностью, которые впервые были разработаны под руководством заслуженного работника науки и техника РСФСР, д.т.н. профессора Д.Н.Решетова и в разработке и отладке которых один из составителей этих методических указаний принимал непосредственное участие.

Методическое указания к лабораторной работе №1 испытание болтового соединения, нагруженного сдвигающей силой.

В напряженном болтовом соединении (рис.1) средняя деталь удерживается от сдвига силами трения, возникающими на поверхностях стыков. В рассматриваемом соединении болт поставлен в отверстие деталей с зазором и работает на растяжение от силы предварительной затяжки .

Рис.1 Схема исследуемого соединения

Сила одновременно является силой нормального давления ( ) на поверхностях стыка.

Сила трения

,

где - коэффициент трения на поверхностях стыка. Из рыс.2 видно, что

, (1)

где - предельная сдвигающая сила;

- число поверхностей стыка (здесь )

Сила затяжки может быть определена по величине крутящего момента, приложенного к динамометрическому ключу при завинчивании гайки:

, (2)

где - момент трения в резьбу;

-момент трения на торце гайки;

- средний диаметр резьбы;

- угол подъема резьбы;

- приведенный угол трения:

- коэффициент трения на торце гайки;

- наружный диаметр опорной поверхности гайки (размер под ключ);

- диаметр отверстия под болт.

Рис.2 Схема исследуемого соединения

Для нормальной метрической резьбы, полагая , часто используют приближенную зависимость:

,

где - наружный диаметр резьбы.

Определив из зависимости (2) и подставив ее в значимость (1), получим:

Цель работы заключается в сравнении экспериментально полученной зависимости максимальной сдвигающей силы с теоретически подсчитанной.

Порядок выполнения работы

1. Определение расчетной сдвигающей силы.

1. Определяют непосредственным замером и из таблиц необходимые параметры резьбы ( шаг резьбы ).

2. Определяют допускаемую силу затяжки болта

- расчетный диаметр болта

Коэффициент 1,3 учитывает, что болт не только растягивается, но и скручивается от момента трения в резьбе

,

где - предел текучести материала:

- запас прочности (1,5-2).

Можно принимать для Ст. 3

3. Определяют по зависимости (2) , соответствующий .

2. Экспериментальное определение сдвигающей силы

Исследуемое болтовое соединение представляет две пластины, скрепленные болтом с колодкой, расположенной между ними. Пластины шарнирно соединены с основанием винтового пресса. К колодке через динамометр прикладывается сдвигающая сила при вращении рукоятки пресса. Работа производится в следующей последовательности:

1. Собирают исследуемое соединение. При сборке следят за тем, чтобы риска на колодке располагалась на уровне нижних рисок на боковых планках. Завертывают от руки гайку и, прижимая фиксирующую планку к грани головки болта, устраняют возможность вращения болта.

2. При помощи динамометрического ключа (рис.3) затягивают гайку болта до величины момента, составляющего примерно 0,25 от подсчитанного ранее .

Рис.3 Динамометрический ключ

3. При затяжке гайки динамометрическим ключом изгибается рукоятка ключа пропорционально величине приложенного момента. Прогиб рукоятки фиксируется индикатором часового типа, имеющимся на ключе. Шкала индикатора протарированнна в значениях прикладываемого к ключу момента к кгс см.

4. Нагружают болтовое соединение, медленно вращая в указанном стрелкой направлении рукоятки пресса до начала сдвига колодки относительно пластин. Увеличение прикладываемой к соединению сдвигающей силы фиксируется индикатором динамометра. Начало сдвига определяют по прекращению прироста нагрузки на динамометре. В этот момент сдвигающая сила становится равной силе трения на боковых поверхностях колодки. В бланк отчета заносят эту силу сдвига, соответствующую определенной величине момента завинчивания.

5. Последовательно затягивают болт моментом на ключе, составляющим , , и каждый раз определяют экспериментально силу сдвига, как в предыдущем случае. Необходимо следить при этом, чтобы риска на колодке не выходила за пределы двух рисок на боковых пластинах, иначе выберется зазор между болтом и деталями, и условия работы соединения изменятся.

6. По результатам опытов строят экспериментальную зависимость сдвигающей силы от момента завинчивания.