[ТехМех]Labaratornaya_metoda

сдвигающей силы Fr от момента завинчивания Тззв.

У

2. Построение графиков зависимости Fr =f(T-at) по теоретиче-

ским и экспериментальным данным.

Т

Н

2. При затяжке болта удерживать приспособление с испытуемым

соединением от скольжения по столу.

Б

Общиевыходитсведения

3. Риска на ползуне не должна

ь за пределы нижней рис-

ки на пластине.

детал

р

й

В настоящей

работе изучается болтовое соединение, нагружен-

и

ои в стыке. Болт установлен в отверстие

ное силой, сдвигающей

з

подвергается

предварительной затяжке, в

с зазором А (рис.

1.1)

результате

й

между деталями

возникают силы трения, пре-

которо

пятствующие сдвигу деталей (раскрытию стыка).

п

е

Р

1Тзав -Т1 р + Тт

»

где Tv -

момент сил трения в резьбе;

Тт — момент сил трения на опорном торце гайки.

В развернутом виде

У

Гзав = ^ f -

К

/

т

+ d 2

• tg(p + ф, )],

(1.1)

где fT -

коэффициент

трения

на

торце гайки. Для условий опыта

(сравнительно гладкие поверхности торца гайки и деталиТпри нали-

чии следов смазки) можно принять fr = 0,2;

Б

Р - у г о л

подъема винтовой линии на среднемНдиаметре, опреде-

ляемый по уравнению

и

f P_

^

tgP = ^ - ,

р

= arctgй

J

nd

2

V ш12

о

Здесь р и d2 соответственн

шаг и средний диаметр резьбы, для

опыта принимаемые из

табл

. 1.1.

з

Таблица 1.1

о

Геометрическиеипараметры резьбы (ГОСТ 24705-81)

Диаметр

Шаг р,

Средний

Внутренний

Внутренний диаметр

е

диаметр d,,

мм

болта по дну впадины

резьбы d, мм

мм

диаметр d2,

мм

<У3, мм

Р

п2

3

4

5

1

12

1,75

10,863

10,106

9,853

1,5

11,026

10,376

10,160

1,0

11,350

10,917

10,773

14

2,0

12,701

11,835

11,546

1,5

13,026

12,376

12,160

1,0

13,350

12,917

12,773

16

2,0

14,701

13,835

13,546

1,5

15,026

14,376

14,160

1,0

15,350

14,917

14,773

Окончание табл. 1.1

1

2

3

4

5

18

2,5

16,376

15,294

14,933

1,0

17,350

16,917

16,773

20

2,5

18,376

17,294

16,933

1,0

19,350

18,917

18,773

Средний диаметр опорной кольцевой площадки

Т

_

А + 4 )

Н

У

°р

2

Б

Здесь А - наружный диаметр опорного торца гайки, равный раз-

меру зева ключа;

й

do-диаметр

отверстия под болт

(см. рис. 1.1). D\ и do следует

и

получить непосредственным измерением.

Приведенный коэффициент

трени

я в резьбе

о

т

и

з

Л = COS (а/2)'

коэффициент трения в резьбе. Для условий

гдеУр-действительный

уго

опыта принять/р

= 0,15. Угол профиля метрической резьбы а = 60° .

п

л трения ср, = arctg/i.

Приведенный

Наименьшая сила затяжки определяется по уравнению

Р

F,

е

^зат —

Г»

('-2)

"7

/ о - '

где Fr- сдвигающая сила (см. рис. 1.1);

fo — коэффициент трения между

соединяемыми

деталями;

его

можно принять 0,15...0,2 при шероховатости поверхностей Ra-

2,5

со следами смазки;

/ - число стыков (поверхностей трения).

Сопоставляя уравнения (1.1) и (1.2), получим

F

2/ 0

• / • Тзав

(1.3)

или иначе

У

JFг =сТ1 зав '

где с =

—т

г - постоянная величина для

заданных

Я е р Л + ^ О З + ф , )

= /(Тзав) является линейнойТ

условий опыта. Таким образом,

зави-

симостью.

Б

завинчивания Тзав

существенноеН

На величину момента

влияние

оказывают коэффициенты

й

и на торце гайки. Эти

трения в резьбе

коэффициенты

и

и их

зависят от материала трущихся поверхностей

В практике знание

величинырГзав

часто необходимо, например,

для проектирования

и динамометрических ключей.

о

деформаций, которые могут

Для предотвращения остаточных

настройк

возникнуть в стержне болта, необходимо ограничить силу затяжки.

Эта сила определяется исходя из условия прочности стержня болта

и

на одновременноезрастяжение и скручивание по уравнению

о

п

Л а т —

L J _ J P .

(1.4)

е

зат

4-1,3

Р

Для болта, изготовленного из стали Ст 3, принимаем ст = 220 МПа,

коэффициент безопасности п = 2 и

1,3 - коэффициент,

учитываю-

щий скручивание тела болта.

Тогда допускаемое напряжение

[ a L = ^ = — =

110 МПа.

п

2

Для болта М16

d3 = 14,160 мм (см. табл. 1.1):

3,14.14Л62-110 = 1 7 8 6 0 r

4

1,3

Этому значению [F3aT] отвечает максимально допустимый мо

мент завинчивания, определяемый по уравнению (1.1).

У

Экспериментальное значение силы Fr

может быть определено nci

уравнению

Т

Fr

= 3 0 , 2 и ,

(1.5)

где 30,2 деление

тарировочный коэффициент,Нполучаемый

при

й

деформировании пружины на силоизмерительнойБмашине;

п -

число делений индикатора динамометра.

р

Описание иустановки

Для исследования

болтовог

испыта-

осоединения применяются

тельная

механиз

ДМ 23 М

машина ДМ

30 М (рис. 1.2) и приспособление

с болтовым соединением, установленным на столе машины.

Машина

о

м установочного (ускоренного)

сближе-

имеет

ния наконечниказ1, закрепленного на динамометрическом кольце 3,

с упором 8, закрепленным в

колодке

приспособления ДМ 23 М.

поперечин

Механизм состоит из маховика 6, винтовой пары 4, смонтированной

в

пе 5, и штока 7, с которым

динамометр соединен

при

помощи захвата и болта.

Нагружение болтового соединения производится посредством!

червячногоР

редуктора 10 и грузового винта 11 поворотом маховика 12.

У

Т

Н

Б

й

и

р

о

т

и

з

о

п

е

Р

с предельным моментом

= 100 Н-м.

Порядок выполнения работы

У

1. По указанию преподавателя подобрать болт для испытуемого

соединения.

2. Измерить наружный диаметр болта. Результат измерения со-

гласовать с ГОСТ 24705-81 и записать в табл. 1.4 отчета.

3. Измерить наружный диаметр опорного торца гайкиТD\ и диаметр

Б

отверстия под болт doРезультаты измерений занести в табл. 1.4 отчета.

4. Записать в табл. 1.4 отчета исходные данныеНдля теоретиче-

ского определения силы сдвига Fr.

й

5. По формуле (1.3) вычислить

значени

я силы Fr

при Т^ = 20; 30;

40; 50; 60; 70; 80 Н-м. Результаты расчетов занести в табл. 1.2 отчета.

того размера.

построит

6. По полученным данным

ь график зависимости Fr = /(Г1ав).

о

7. Собрать приспособление ДМ 23 М, установив болт ранее приня-

затяжки Гзав= 20 Н-м.

Рукоятку

ключа поворачивать плавно и не-

маховик

8. Затянуть гайку болта динамометрическим ключом. Момент

прерывно до

показани

пор

а 6 (см. рис. 1.2) выбрать установочный зазор.

9. Вращением

10. Нагрузить соединение. С этой целью маховик 12 (см. рис. 1.2)

вращать до тех

, пока стрелка индикатора не остановится, а за-

е

тем быстро переместится в обратном направлении.

Р

и силы трения в стыках уравнове-

В этотпмомент сила сдвига Fr

У

Т

Н

Б

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1

й

ИСПЫТАНИЕ БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ,

РАБОТАЮЩЕГО НА СДВИГ

и

р

определение

Цель работы: 1. Теоретическое экспериментальное

о

зависимости сдвигающей силы Fr от момента завин-

Построени

чивания Г3

„.

2.

е графиков зависимости Fr

= f

) по

и

теоретическим и экспериментальным данным.

з

о

п

е

Работу выполнил:

Ф.И.О.

Р

группа

У

Т

Н

Б

Таблица 1.2

й

Результаты расчета силы Fr

по формуле (1.3)

Тгм, Н-м

20

30

40

и

60

70

80

50

Fr, Н

р

о

Таблица 1.31

Результат

ы расчета силы Fr

по экспериментальной зависимости (1.5)

о

30

40

50

60

70

80

Тмв, Н-м

20

w, дел.

п

з

Fr, Н

е

Р

Таблица 1.4

Исходные данные для теоретического определения силы

сдвига Fr по формуле (1.3)

Наружный диаметр резьбы болта, мм

d

Средний диаметр резьбы болта, мм

d2

Внутренний диаметр резьбы болта

d,

по дну впадины, мм

Окончание табл. 1.4

Шаг резьбы, мм

Р

Угол подъема винтовой линии, градус

Р

Угол профиля резьбы, градус

a

Коэффициент трения на стыке деталей

/о

Действительный коэффициент трения в резьбе

У

Л

Коэффициент трения на торце гайки

/ т

Приведенный коэффициент трения в резьбе

Л

Лf Т- cos(а/2)

Приведенный угол трения, градус

Н<р, = arctg/i

й

А +

Диаметр отверстия под болт, мм

площадки

Б

п

, мм

^ср -

do

Средний диаметр опорной кольцевой

2

р

А

Наружный диаметр опорного торца гайки, мм

и

о

= /(Гз а в )

График зависимости Fr

з

по теоретическимти экспериментальным данным

F, А

о

п

е

Р