![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Кафедра прикладной механики
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 Изучение крепёжных деталей и резьбовых соединений
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Определение коэффициента трения в резьбовом соединении
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Исследование резьбового соединения на сдвиг деталей
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4
- •1.2. Шлицевые соединения
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 Выбор посадки для группы соединений с натягом
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 Исследование прочности сварных соединений
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Содержание
Лабораторная работа № 2 Определение коэффициента трения в резьбовом соединении
Цель работы: расчётно-экспериментальным путем определить коэффициент трения и другие характеристики затянутого резьбового соединения.
Оборудование и инструмент: лабораторный стенд ДМ27М (рис. 2.1) с набором деталей резьбового соединения, штангенциркуль, шаблон резьбовой, динамометрический гаечный ключ.
Рис. 2.1. Конструктивная схема лабораторного стенда ДМ27М:
1 – станина; 2 –динамометрическая скоба; 3 – болт; 4 – стопорная скоба;
5 - сферическая шайба; 6 – стопорная шайба; 7 – гайка; 8 – динамометрический ключ;
9 – индикатор динамометрического ключа; 10 - индикатор динамометрической скобы.
1. Теоретические основы работы
Согласно теории
винтовой пары [1] при
затяжке резьбового соединения вращающий
гайку момент на ключе
идет на преодоление моментов сопротивления
от сил трения в резьбе
и на торце гайки
,
т.е.
,
(2.1)
где
,
(2.2)
.
(2.3)
В свою очередь
,
(2.4)
,
(2.5)
,
(2.6)
где
- осевая сила (сила затяжки), возникающая
в стержне болта при затяжке резьбового
соединения, Н;
- средний диаметр метрической резьбы,
мм;
- номинальный диаметр резьбы, мм;
- шаг резьбы, мм;
- угол трения в резьбе, град.;
- коэффициент трения в резьбе и на торце
гайки;
- угол профиля метрической резьбы;
- угол подъема винтовой линии резьбы,
град;
- средний диаметр опорного торца гайки,
мм;
- внешний диаметр опорного торца гайки,
мм;
- размер гайки под ключ, мм;
- диаметр отверстия в стопорной шайбе
с прямоугольным выступом, мм.
Подставив (2.2) и (2.3) с учетом (2.4), (2.5) и (2.6) в (2.1), получаем базовое для решения поставленной в работе задачи уравнение
.
(2.7)
Очевидно, что
коэффициент трения
в резьбовом соединении можно определить,
решив уравнение (2.7) при известных
значениях всех его остальных членов.
2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
Изучают теоретические основы работы.
С помощью штангенциркуля и резьбового шаблона проводят опытные замеры геометрических характеристик деталей резьбового соединения:
,
,
,
и записывают значения этих параметров.
Используя приведенные выше расчетные зависимости, вычисляют значения параметров
и
.
Исходя из условия прочности установленного с зазором и затянутого болта без дополнительной нагрузки [1]
,
(2.8)
где
-
эквивалентные напряжения;
- допускаемые напряжения растяжения
материала болта;
- предел текучести материала исследуемых
в работе болтов из углеродистой стали
(типа сталь 3);
- допускаемое значение коэффициента
запаса прочности;
- внутренний диаметр резьбы болта,
рассчитывают экспериментальное значение
силы затяжки соединения по формуле
(2.9)
при
- коэффициент уменьшения в ходе
эксперимента максимально допустимой
силы затяжки.
Значение момента на ключе
, необходимое для получения экспериментальной силы затяжки резьбового соединения, определяют опытным путем на стенде ДМ27М (рис. 2.1). При этом значение
, пропорциональное деформации плоской динамометрической скобы 2, фиксируют по показаниям индикатора 10. В делениях прибора значение
составит
,
(2.10)
где
- коэффициент пропорциональности.
Искомое значение
,
пропорциональное деформацииU-образной
скобы динамометрического ключа 8,
определяют при затяжке соединения по
показаниям индикатора 9 в момент, когда
стрелка индикатора 10 отклоняется на
число делений, рассчитанное по (2.10).
Результаты неоднократных измерений
(не менее 5) момента в делениях прибора
заносят в табл. 2.1 и рассчитывают их
среднее значение по формуле
,
(2.11)
где
- число измерений. Окончательно величину
определяют как
,
(2.12)
где
- коэффициент пропорциональности.
Таблица 2.1
Результаты эксперимента
Н |
дел. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подставив все найденные значения параметров в базовое уравнение (2.7), решают его относительно искомого коэффициента трения
в исследуемом резьбовом соединении.
Сначала уравнение (2.7) преобразуют к удобному для дальнейшего решения виду
,
(2.13)
где
;
;
;
- константы уравнения.
Затем используют аналитический или графический метод решения уравнений.
Первый метод
сводится к преобразованию зависимости
(2.13) в квадратное уравнение с применением
известной формулы для тангенса суммы
двух улов
и решению этого уравнения, один из корней
которого даст значение искомого
коэффициента трения
,
а второй не будет иметь физического
смысла.
При втором методе
строят графики функций левой
и правой
частей уравнения в
возможном при сухом контакте стальных
поверхностей диапазоне значений
(рис. 2.2).
Рис. 2.2. Графическое решение базового уравнения
Решением уравнения
(2.13) является значение аргумента,
соответствующее точке пересечения
графиков
и
.
Опустив перпендикуляр из этой точки на
ось абсцисс, получают искомое значение
коэффициента трения в резьбовом
соединении.
Для проверки результатов аналитического или графического решения уравнения и определения других характеристик затянутого резьбового соединения используют компьютерную программу «Rezba_Lab».
Форма вводимых в интерактивном режиме работы исходных данных и получаемых результатов расчёта представлена на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Исходные данные и результаты расчёта программы «Rezba_Lab»