Добавил:
Rife_User
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Му к лаб работам по Деталям машин
.pdf
Про долж ен ие та бл .6 .1
Сре дний ди ам етр d?, мм
9, 350
11,350
13 ,350 1 5,35 0' 17,35 0
19 ,350
21,3 50
о
Вн утр . диа мет р dj , мм
8,91 8
10 ,9 18
12,918 1 4,91 8 16 ,918
18 ,9 18
20 ,91 8
Уго л по дъе ма ре зьбы ч>°
1° 57’
1° 36 ’ 1° 22’
1° 1Г
1°03 ’
0°5 7’
0 ° 51 ’
Пло щадь , мм;
0, 604
0,8 11
1,281
1,714 2 ,20 9 2,765
3, 39
Сре дний ди аме тр d2, мм
-
11 ,0 62 13 ,062
15 ,0 62 17 ,0 62
19 ,0 62
21,0 62
<Г)
Вн утр . диа мет р d i, мм
- 1 0,376 12 ,37 6 14,37 6 16 ,376
18 ,3 76
20,3 76
Уго л подъ ема резьбы
-
2°28 ’
2°0 6’
1°49 ’
1° 36’
1°26' 1° 18’
Пло щад ь, м ма
- ■
0,8 11 1 ,162
1,574
2,05 1
2,39 3,19
1 -стойка,
2-болт,
3-упорный шариковый
подшипник,
4 и 4 ’-шайба,
5-гайка,
6-динамом етрическая пружина,
7-индикатор
Рис. 6.2 Схемы установки для испытания болтового соединения
Установка по схеме а) позволяет определить момент сопротивления в
резьбе. При навинчивании гайки 5 на болт 2, гайка опирается через шайбу 4
на упорный подшипник 3, закрепленный на стойке 1. Сила затяжки F3 болта
сжимает динамометрическую пружину 6. Пружина 6 заранее
прокалибрована, что позволяет по индикатору 7 определить силу затяжки
болтового соединения F 3. Гайку 5 завинчивают динамометрическим ключом
(рис.6.3).
3 Схема установки (рис.6.2).
30
2-упругий стержень,
3-индикатор,
4-державка,
5-колодка,
6-сменная головка,
7-зев ключа
1 -рукоятка,
Рис.6.3 Д инамом етрический клю ч
Под действием приложенного усилия рукоятка ключа изгибается.
Прогиб рукоятки замеряют индикатором 3 (показания К2). Зависимость
прогиба рукоятки от момента завинчивания приведена на графике рис.6.4.
Так как гайка опирается на упорный шарикоподшипник, то моментом
трения на торце гайки можно пренебречь. Тогда м омент завинчивания равен
моменту в резьб е гайки, т. е. ТР=Т}
В схеме б) (рис.6.2) гайка 5 через шайбу 4 ’ опирается непосредственно
в стойку 1 и стопорится специальным штифтом, входящ им в прорезь,
имеющую ся в шайбе. Поэтому при завинчивании гайки 5, ее торец скользит
относительно торца шайбы 4’ и м омент завинчивания (момент на ключе)
равен сумме моментов в резьбе и на торце гайки: Т3 = Тр+Т„.
Момент н а торце гайки Т„ определяют как разность моментов
завинчивания при одних и тех же силах затяжки F3 : Tm= Т3 - Т3 .
4 П оря док вы пол н ен и я р а б о т ы .
31
4.1. В ж урнале лабораторных работ вычерчивают схемы установки
(рис.6.2) и записываю т аналитические зависимости, необходимые для
проведения расчетов. Для выданной преподавателем винтовой пары из
табл.6.1 и путем непосредственного замера определяются геометрические
параметры этой пары и заполняется соответствующая таблица журнала.
4.2. Перед проведением эксперимента определяют максимальную
допустимую силу затяж ки болтового соединения [Fj]:
[F rf = nd i2[oP] / 5,2 ,
где di - внутренний диаметр резьбы (рис.6.5 и табл.6.1), мм
[оР] - допускаемое напряжение растяжения, составляю щее 120
Н/мм2 (МПа) для болта из Ст.4.
Н “ 0.866р
Ь = 0,541 р
г Н '6 = 0.144р
с1-1.2/7р
X \ у // Н / Ж 7 . >г у ‘
. f ■ Болт- v /У /У /У У/'/
Рис. 6.5 О бозначение параметров метрической резьбы
4.3 Устанавливают величины затяжки для экспериментов. Например,
целесообразно принять: 0,2 5 [ F J ; 0, 5[F J; 0,7 5[F J; 1,0 [FJ .
4.4 Для каждого значения силы затяжки находят величины прогиба
K i-[F J/ 5 3 мкм динамометрической пружины (рис.6.6), записывают в журнал
испытаний.
Рис.6.6 График калибровки динамометрической пружины установки
32
4.5 При выполнении эксперим ента опытную установку первоначально
собирают по схеме (рис.6.2а) и производят замер показаний К? индикатора на
динамометрическом ключе, затем установка собирается по схеме (рис.6.2б) и
такж е снимаются показания К 2 индикатора на динамометрическом ключе.
Показания К2 соответствуют моменту 7> в резьбе, а показания К2
сумм арному моменту завинчивания Т3.
На экспериментальной установке работают как минимум два студента.
Один, держась за рукоятку ключа, шарнирно укрепленную на рычаге,
медленно и равномерно завинчивает гайку, одновременно наблюдая за
показаниями индикатора, укрепленного на ключе. Другой студент следит за
показаниями индикатора динамометрической пружины. Как только
показания индикатора пруж ины достигнут значения, соответствующего
принятой величине силы затяжки, по сигналу второго студента первый
студент фиксирует показания индикатора динамометрического ключа,
которые заносятся в журнал испытаний.
Снятие показаний с индикатора на ключе следует производить в
процессе движения гайки, а не в состоянии покоя, так как коэффициент
трения покоя больше коэф фициента трения движения.
Перед началом эксперимента необходимо проследить за тем, чтобы
большие стрелки индикаторов были установлены на нуле.
Перевод показаний К2 и К 2 индикатора на ключе, выраженных в
микрометрах, в значения момента, выраженные в Нм, осуществляется по
графику (рис.6.4) или приближенно по формуле Т3 = 0,31 К2, Нм.
4.6 Выполнив необходимые расчеты по определению коэффициентов
трения, следует построить графики зависимости моментов в резьбе и на
торце гайки и коэффициентов трения от силы затяжки.
5. Выводы:
1) Кратко сформулировать условия проведения эксперимента;
2) Дать оценку полученным средним значениям коэффициентов трения
в резьбе и на торце гайки, отметив степень соответствия их коэффициентам
трения, рекомендуемы м в литературе;
3) Охарактеризовать зависимость полученных коэффициентов трения
от силы затяж ки.
33
Лабораторная работа №7
ИСПЫТАНИЕ БОЛТОВОГО СОЕД ИНЕНИ Я, РАБОТАЮ Щ ЕГО НА СДВИГ
Условием надежности соединения является отсутствие сдвига деталей
в стыке. К онструкция м ожет быть выполнена в двух вариантах:
- болт поставлен с зазором. При таком соединении внешняя нагрузка не
передается на болт. Поэтом у болт рассчиты вают только на статическую
прочность по силе затяжки;
- болт поставлен без зазора. При расчете прочности соединения не
учитывают силы трения в стыке, так как затяжка болта необязательна.
Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия.
Первый вариант установки болтов дешевле второго, т.к. он не требует
точных размеров болта и отверстия. О днако условия работы болта,
поставленного с зазором, хуже из-за того, что расчетная нагрузка такого
болта в 7,5 раз превышает внеш нюю нагрузку. Кроме того, вследствие
нестабильности коэффициента трения и трудности контроля затяжки, работа
таких соединений при сдвигаю щ ей нагрузке недостаточно надежна.
1 Цель работы. Экспериментальное исследование максимальны х
сдвигающ их сил, возникающих в стыке соединяемых деталей при различных
величинах силы затяж ки F 3 болта.
2 Расчетные зависимости. Болтовое соединение, нагруженное силами,
сдвигающ ими детали в плоскости стыка, м ожет быть выполнено в двух
вариантах: болт поставлен с зазором и без зазора.
В данной работе исследуют соединение, когда болт поставлен с
зазором (рис.7.1). В этом случае неподвижность соединения обеспечивается
силами трения в стыках, пропорциональными силам затяжки болтов. Для
предельных сдвигающих сил соблюдается равенство:
F = F jfzi,
где F - предельная сдвигающая сила - наибольшая сила, при которой
еще отсутствует относительное перемещ ение стягиваемых деталей 1, 2, 3
(рис.7.1);
/ - коэфф ициент трения скольжения на поверхности стыков;
z - число болтов;
i - количество стыков.
34
YJ2 2
Р.2
Рис. 7.1 Схема болтового соединения с зазором.
Последнее равенство является основной расчетной зависимостью
сдвигающ ей силы от усилия затяж ки болтового соединения. Но поскольку в
настоящей работе нельзя непосредственно измерить усилия
F3 , а можно
измерить момент завинчивания Т3 динамометрическим ключом, то
используют из лабораторной работы №6 зависимости между Т3 и F3. Они
позволяют получить окончательное расчетное уравнение, связы вающее
предельную сдвигающ ую силу F и мом ент завинчивания Т3 на ключе:
F=
_______ __________
0,5 d 2tg fy + р ')+ 0 ,25 (В +Й 0) / Г ’
Р = arc tg l,15 f Р.
Последние уравнения (обозначения приведенных в них параметров см.
в лаб. Раб. №6) позволяю т построить расчетную зависимость F от Т3,
задаваясь коэффициентами трения / р и / т. Эту расчетную зависимость
сравнивают с экспериментальной в заключении работы.
При выполнен™ данной работы рекомендуется принимать значения
коэффициентов трения в резьбе и на торце гайки по результатам
лабораторной работы №6. При отсутствии результатов этой работы можно
ориентировочно принимать следующие значения коэффициентов трения:
- чисто обработанные поверхности при наличии смазки . . . 0,15;
- чисто обработанные поверхности без смазки . .. 0,2;
- грубо обработанные поверхности без смазки . . . 0,3.
Для определения параметров стандартных резьб используют таблицу
6.1 (Лаб.р.№6). Максимально допустимое усилие затяжки болта определяется
из условия прочности по напряжениям растяжения с учетом скручивания
болта:
[ F J = icd 2[а р ]/ 5 ,2 ,
где d l - внутренний диаметр резьбы (рис.6.5 и табл.6.1), мм
[ар] - допускаем ое напряжение растяжения, составляющее 120
Н/мм’ (МПа) для болта из Ст.4.
35
3 Схема установки. Схема нагружения при испытании болтового
соединения на сдвиг представлена на рисунке 7.2. Нагружение болтового
соединения производится прессом ДМ-30 (рис.7.3). Устройство и описание
этого пресса приведены в лаб.р.№ 1, п.З.
F/2 I IF 2
Рис.7.2 С хема нагружения болтового соединения
1 - упор;
2 - стол пресса;
3 , 4 - пластины;
5 — стягивающий (соединительный)
болт;
6 - динамометрическая пружина;
7 - маховик;
8 - индикатор;
9 - контрольные риски.
Рис. 7.3 Схема экспериментальной установки
Пластины 3 и 4 приспособления стягивают болтом 5. К средней
пластине 4 крепят динамометрическую пружину 6 пресса. Пластина 4
во с п ри ни ма е т у си ли е о т пр ес с а и п ри д ос ти ж ен ии п ре де ль но й ве л и чины
происходит сдвиг ее относительно крайних пластин 3.
На пластины нанесены контрольные риски 9, указывающие
расположение зазора между болтом 5 и отверстием в пластине 4. Совпадение
средних рисок является свидетельством равномерности этого зазора по всем
направ л ен и ям . Бо лт ов ое с ое ди не н ие затя ги ваю т д и на мом ет ри че ск им кл юч ом
(Лаб.р.№6, рис.6.3). Калибровочная характеристика динамометрического
ключа приведена в Лаб.р.№ 6, рис.6.4
(Т3= 0,31К2, Нмм) . Калибровочная
характеристика пружины пресса приведена в Лаб.р.№1 (F - ЗОК,), где K h K 2 -
36
показания индикаторов динамометрической пружины пресса и
динамометрического ключа соответственно, мкм,
4 П ор ядо к вы по лн ен и я работы .
4.1 В журнале лабораторных работ вычерчивают схему
экспериментальной установки (рис.7.3), в таблицу журнала заносят основные
параметры исследуемого соединения, определенные по таблице (Лаб.р.№ 6,
табл .6.1), измеренные ш тангенциркулем или рассчитанные.
4.2 Исходя из рассчитанной величины [FJ, задаются несколькими
усилиями затяжки болта из условия F S<[F,], например, по следующим
соотношениям: 0 ,25F3; 0,5F,; 0.75F j; I,OF,. П риняты е значения усилий
заносят в таблицу журнала.
4.3 Для всех принятых значений усилий затяжки болтового соединения
записывают в таблицы журнала м оменты завинчивания, рассчитанные по
формуле:
Т3= ТР + Тт=- 0,5F3d 2tg(y/ + р ') + 0,25F3fi(D+Do ).
4.4 По калибровочному графику динамометрического ключа
(Лаб.р.№6, р ис.6.4) или по формуле К 2=3,22Т} находят значения деформаций
ключа К 2, соответствующие приняты м моментам завинчивания в Нм, и
записывают в таблицу журнала.
4.5 Для принятых значений момента Т3 получают расчетные значения
предельной сдвигающей силы F и записывают их в таблицу журнала.
4.6 П еред проведением эксперимента, вращая маховик 7 (рис.7.3)
пресса, необходимо добиться совпадения средних контрольных рисок 9
пластин 3 и 4, а индикатор 8 пружины 6 установить с максимальным натягом,
совместив стрелку с началом отсчета на шкале.
4.7 Эксперимент начинаю т с затяж ки болта с усилием 0,2 5F3 (момент
на ключе Г/) контролируя это значение по индикатору на
динамометрическом ключе.
4.8 Создают предельную сдвигающую нагрузку 0 . 2 5 F Для этого
медленно вращают маховик 7 пресса в направлении, указанном на рис.7.3
стрелкой до тех пор, пока стрелка индикатора 8 не начнет перемещ аться.
Начало перемещения стрелки свидетельствует о выборке всех зазоров в
соединениях 1-4-5. Далее сдвигаю щ ую нагрузку создаю т подъемом стола 2
пресса путем вращения маховика 11 (Лаб.р.№1, рис. 1.1).
В мом ент начала относительного сдвига пластин 3 и 4 достигается
предельное значение сдвигающей силы. Поэтому стрелка индикатора
останавливается, а при дальнейшем подъеме стола начинает перемещаться в
обратном направлении. Показание стрелки индикатора пресса K j в момент ее
остановки фиксируют как предельное значение сдвигающей силы 0.25F, и
записы ваю т в соответствую щую таблиц у журнала.
4.9 П роизводят поочередно затяжку болта усилиями 0,5F,; 0,75F3;
1,0F„ и определяют соответствую щие предельные сдвигающие силы, по
37
методике, изложенной в п. 4.8. Пересчет показаний в усилия производят по
формуле F ~ 30 Ki, где K t мкм F, Н.
4.10 По расчетным и экспериментальным данным строят зависимости
F и /о т F3 и сравнивают между собой.
5 Выводы в виде ответов на следую щие вопросы:
1) Достаточно ли хорошо расчетная зависимость F от F 3 совпадает с
экспериментальной?
2) Чем объясняется несоответствие расчетной и экспериментальной
сил сдвига, если таковое имеется?
3) Как влияют коэффициенты т р е н и я / , /р и / т на величину расчетной
силы сдвига F
38
Лабораторная работа № 8
АН АЛИЗ ЧЕРВЯЧНОГО РЕД УКТО РА
Червячным редуктором (ГОСТ3675-81, ГОСТ18498-73) называю т
механизм, состоящий из одной или нескольких червячных передач,
смонтированных в едином корпусе и предназначенных для уменьшения
частоты вращения при соответствующем повышении крутящего момента.
Червячная передача (рис.8.1) состоит из червяка 1, червячного колеса 2
подшипников 3 и корпуса 4. Червяк, как правило, изготовляют из стали,
термообрабатываемой до высокой твердости (объемная или поверхностная
закалка). С целью уменьшения потерь на трение поверхность червяков
шлифуют или полируют. При этом повыш ается также стойкость к заеданию.
Иногда (при отсутствии оборудования для шлифовки червяков) с целью
облегчения взаимной приработки поверхностей червяка и колеса вместо
закалки применяют улучшение.
4
Червячные колеса выполняю т с ободом (венцом) из антифрикционных
материалов (бронзы, латуни, чугуна) и чугунным центром.
Бронзовый венец на чугунный центр устанавливаю т с натягом. При
нагреве посадка может ослабнуть, так как коэфф ициент линейного
расширения бронзы больше, чем чугуна. Поэтому в торец колеса на диаметре
сопряжения венца и центра ввертывают винты, у которых после ввертывания
срезаю т головки. Подробно червячные передачи, основы их расчета и
проектирования представлены в соответствующей технической литературе
[1,2,3].
1 Цель работы. Ознакомить студентов с червячными редукторами, их
основными узлами и деталями, с важнейш ими требованиями,
предъявленными при конструировании червячных редукторов и методикой
определения параметров червячного зацепления, изготовленного
стандартны м режущим инструментом.
39
Соседние файлы в предмете Детали машин и основы конструирования