Україна

Національний аграрний університет

Кафедра деталей машин та опору матеріалів

ВИВЧЕННЯ СУМІСНОЇ РОБОТИ ЗАТЯГНУТОГО БОЛТА ТА З’ЄДНУВАНИХ ДЕТАЛЕЙ

Методичні вказівки до лабораторної роботи з деталей машин для студентів із спеціальностей:

7.091902 “Механізація сільського господарства”,

7.090215 “Машини та обладнання для сільськогосподарського виробництва”

Київ – 2001 р.

УДК 621.81.001 (07)

Описано лабораторну установку для дослідження сумісної роботи болтового з’єднання та з’єднуваних деталей. Наведено розрахункові залежності для визначення коефіцієнта основного навантаження. Подано послідовність проведення лабораторної роботи та зміст звіту з її виконання.

Іл. 4 Табл. Бібл. 12 назв.

Укладач В.Ф.Ярошенко

Рецензенти: проф. І.А.Цурпал, доц. Шостак А.В.

Навчальне видання

Вивчення сумісної роботи затягнутого болта та з’єднуваних деталей

Методичні вказівки до лабораторної роботи з деталей машин для студентів із спеціальностей:

7.091902 “Механізація сільського господарства”,

7.090215 “Машини та обладнання для сільськогосподарського виробництва”

Укладач Ярошенко Володимир Федорович

Відповідальний за випуск проф. Д.Г.Войтюк.

Редактор Т.П.Хільченко

Комп’ютерна верства Підчибій Н.М.

Комп’ютерний набір Артюшенко Л.В.

Зав. видавничим центром В.В.Кожухало.

Підписано до друку 21.05.2001 р.

Формат 60х84 1/16. Папір друк № 2, Ум. друк арк.0,9. Обл. вид. арк.1,1 Тираж 300 прим. Замовлення № 21.

Видавничий центр НАУ

03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, тел. 267-80-49

Друкарська дільниця УВК НАУ

03041, м. Київ-41, пров. Сільськогосподарський, 4, тел. 267-81-55

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

Вивчення сумісної роботи затягнутого болта та з’єднуваних деталей

МЕТА РОБОТИ: Потрібно визначити сили, що діють у затягнутому болтовому з’єднанні, та експериментально встановити розподілення сил між болтом та стиком при дії зовнішнього навантаження.

2.1. Короткі теоретичні відомості та практичні поради

При дії на затягнуте болтове з’єднання центрального відриваючого зовнішнього навантаження F(Рис.2.1.1) лише одна частина йогододатково навантажує стержні болта, а друга частинарозвантажує стик болтового з’єднання. Тут величинуназивають коефіцієнтом основного навантаження.

Задача про розподіл навантаження між болтом та стиком є статично невизначеною, а тому вирішити її можливо за допомогою умови сумісності деформацій. Відомо, що під дією зовнішнього навантаження в межах до розкриття стику болт подовжується на таку величину, на яку зменшується стиск деталей. Ця умова записується таким рівнянням:

. (1)

де - піддатливість болта, що дорівнює деформації тіла болта під дією сили в 1Н;

- піддатливість з’єднуваних деталей та стику між ними.

Коефіцієнт основного навантаження можна визначити з такої залежності:

.

Величину піддатливості тіла болта можна визначити так:

;

де l– розрахункова довжина болта, що дорівнює довжині тіла болта, яка лежить між опорними поверхнями, плюс половина висоти гайки.

Е– модуль пружності матеріала болта;

А– площа поперечного перерізу болта у ненарізаній його частині.

(4)

Піддатливість з’єднуваних деталей звичайно визначають при умові, що деформація розповсюджується на конусі тиску. (Рис.2.1.2)

Рис.2.1.1 Болтове з’єднання під дією осьових навантажень.

Рис.2.1.2 Конус тиску в деталях, що з’єднані болтом.

Звичайно приймають величину кута у таких межах

(0,4…0,5). (5)

При незначних товщинах з’єднуваних деталей, тобто при конус тиску звичайно замінюють порожнистим циліндром. Піддатливість з’єднання, що подано на Рис.2 визначають так:

(6)

де - діаметр опорної поверхні гайки, головки болта або зовнішній діаметр пружинної шайби.

- модуль пружності матеріалів з’єднуваних деталей.

Якщо між з’єднуваними деталями встановлюють пружну прокладку виготовлену наприклад з картону, пароніту, гуми або іншого ущільнюючого

матеріалу, то піддатливістю з’єднуваних деталей можна нехтувати.

Піддатливість товстостінних деталей визначають на основі експериментів.

Досить просту залежність одержали експериментальним шляхом для моделі, що була виготовлена з органічного скла при

(7)

При великій піддатливості болта та порівняно малій піддатливості деталей і стикукоефіцієнтмає досить мале значення, а тому майже все зовнішнє зусилля витрачається на розвантаження стиску. При великій піддатливості деталей і стику, наприклад, при наявності не товстих пружних прокладок і малій піддатливості болтів більша частина зовнішнього навантаження передається на болти.

Для болтових з’єднань металевих деталей без прокладок середні значення коефіцієнта лежать у межах 0,2...0,3.

Згідно умові збереження щільності стику

(8)

де K – коефіцієнт затяжки, який при постійному зовнішньому навантаженні приймають у таких межах

K=1,3...1,5

а при змінному навантаженні

К = 1,5...4.

Осьова сила, що діє на затягнутий болт після прикладання зовнішнього навантаження

. (9)

Розрахункове навантаження з врахуванням крутного моменту затяжки можна визначити з такої залежності

(10)

2.2. БУДОВА ЛАБОРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ

Для вивчення сумісної роботи затягнутого болта та з’єднувальних деталей використовують гвинтовий прес типу ДМ 30М , до якого додається спеціальне обладнання ДМ-22М, яке виконано в майстернях Одеського СКБ.

Конструктивне виконання вищезгаданого обладнання подано на рис.2.2.1.

Як видно з рисунку до рухомого стола 25 гвинтового преса за допомогою болтів 24 закріплено основу 1. Кріпильні болти 24 заходять до пазів стола, а для усунення само відгвинчування гайок 22 встановлено пружинні шайби 23. До основи 1 за допомогою гвинта 3, що має сферичну головку та проріз для викрутки, кріпиться підставка 6. Щоб уникнути провертання підставки при затяжці гвинта 3 між основою 1 та підставкою 6 встановлено штифти 4.

Досліджуване болтове з’єднання складається із спеціального болта 16, що має наклеєні на стержні його чотири дротяні тензометричні давачі опору, які утворюють вимірювальний міст (два давачі наклеєні вподовж осі болта, а два впоперек). За допомогою гайки 15 стягують циліндричні захоплювачі 8 та 17, між якими встановлено пружну прокладку 7. Нижній циліндричний захоплювач 17, що має зовнішню різьбу, загвинчене у підставку 6, яка має внутрішню різьбу. А верхній циліндричний захоплювач 8, що має опорний бурт, опирається на стакан 14. У верхній частині стакан 14 має циліндричну виточку, в яку розміщують тягу 9. Стакан 14 складається з двох половин, які скріплюються кільцем 13, що у піднятому положенні утримується за допомогою штифтів 10.

Досліджуване болтове з’єднання через тягу 9 за допомогою гвинта 11 кріпиться до кільцевої динамометричної пружини 12.

При затягуванні гайки 15 досліджувальний болт 16 від провертання утримується змінним фіксатором 5, що закріплено в отворі підставки 6 за допомогою гвинта 19.

Зусилля попередньої затяжки досліджуваного болта 14 створюється гайкою 15 і контролюється за показами дзеркального гальванометра. Зовнішнє відриваюче навантаження створюється за допомогою гвинтового пресу і контролюється за показами індикатора годинникового типу, що встановлено в динамометричній пружині 12.

Від вимірювального мосту тензодатчиків опору відведено три проводи 20, які за допомогою наконечників закріплено до клем

Рис. 2.2.1. Будова лабораторної установки

У зв’язку з тим, що до комплекту обладнання ДМ 22М входять болти різних діаметрів, то деталі 5,8,17 та прокладки 7 змінні, тобто мають різні розміри під стержень та головку болта.