Контрольные вопросы

По выполненной работе ответить на следующие вопросы:

1. Для чего под гайку ставился упорный шарикоподшипник?

2. Чем объяснить возможную нелинейную зависимость от ?

3. Как теоретическое отношение , равное 1,3, отличается от вычисленного по результатам эксперимента?

Методические указания к лабораторной работе №3 изучение работы болтового соединения, нагруженного отрывающей силой

Рис.6. Схема исследуемого соединения

Предварительно затянутое болтовое соединение нагружают осевой силой , отрывающей детали друг от друга. Направление внешней силы перпендикулярно плоскости стыка соединенных болтом деталей.

Затянутое болтовое соединение относится к числу статически неопределимых систем. Определение усилий, действующих в болте и в соединяемых им деталях, возможно только с учетом упругих деформаций болта и деталей (рис.7.)

Рис.7. Сравнение упругих деформации болта и соединяемых деталей при различных случаях нагружения соединения

Если - усилие затяжки болта, то после приложения к соединению внешней нагрузки усилие в болте возрастет до , а усилие, действующие в стыке соединяемых деталей уменьшится до .

Условие равенства дополнительных деформаций болта и соединяемых им деталей

(1)

или иначе

,

где и - податливости болта и деталей.

Условие равновесия болта:

. (2)

Совместное решение уравнений (1) и (2) приводит к зависимостям

; (3)

. (4)

В формулах (3) и (4)

. (5)

- называется коэффициентом основной нагрузки.

Следовательно, при действии на затянутое соединение центрально приложенной отрывающей внешней нагрузки только часть ее дополнительно нагружает болт, а остальная часть идет на разгрузку стыка.

Податливости болта и деталей определяют по формулам:

, (6)

, (7)

где и - модули упругости болта соединяемых им деталей;

- площадь поперечного сечения болта;

- суммарная толщина соединяемых деталей;

- расчетная длина болта, равная свободной длине болта между опорными поверхностями головки болта и гайки, плюс половина высоты гайки для учета деформации витков резьбы в пределах гайки.

Площадь является условной. Предполагают, что усилия от головки болта и гайки передаются деталям по конусам, образующие которых наклонены к оси болта под углом

,

а диаметры меньших оснований конусов равны размеру под ключ головки болта или гайки.

Для упрощение расчетов эти деформируемые конусы заменяются полыми цилиндрами. Диаметр отверстия в них равен диаметру отверстия в деталях под болт, а наружный диаметр цилиндров берется равным полусумме диаметров конусов (рис.8.).

Рис.8. Схема замены конусов давления условным цилиндром

При сделанном допущении получаем:

, (8)

где - размер под ключ;

- диаметр отверстия под болт.

Если болт соединяет несколько деталей (например, с подкладкой в стыке), податливость деталей определяется, как сумма податливостей отдельных деталей:

. (9)

Для ответственных соединений коэффициент определяют экспериментально из зависимости (3)

. (10)

В лабораторной установке для возможности определения усилий, растягивающих болт и , на болт наклеены 4 проволочных датчика, которые включены в измерительную мостовую цепь. (рис.9.) Датчики , наклеены вдоль болта, датчики , поперек болта. При растяжении болта проволока датчиков испытывает такие же деформации, что и болт.

Рис.9.Электрическая схема включения датчиков

Это вызывает изменение омического сопротивления датчиков: сопротивление датчиков , возрастает, а датчиков , уменьшается. Балансировка моста нарушается, и по измерительной диагонали через гальванометр потечет ток, величина которого пропорциональна силе, растягивающей болт. Шкала гальванометра протарирована в кгс.

Нагружение соединения внешней отрывающей силой производят на механическом винтовом прессе.