Контрольные вопросы

1. Почему для крепежных изделий (болтов, винтов) применяют­ся резьбы с треугольным профилем?

2. Как производится расчет болтов, нагруженных силой затяж­ки и крутящим моментом затяжки?

3. Как выражается условие нераскрытия стыка соединения, нагружен­ного поперечными силами (болты поставлены с зазором)?

4. Какова зависимость между осевой силой на винте и силой, момент которой скручивает винт?

5. Каково условие самоторможения винтовых пар?

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ В РЕЗЬБЕ И НА ТОРЦЕ ГАЙКИ

Цель работы

1. Определение коэффициента трения в резьбе f_p .

2. Построение графика зависимости f_p от среднего давления на витках резьбы P_р .

3. Определение коэффициента трения на торце гайки f_т .

4. Построение графика зависимости f_т от удельного давления на торце гайки P_т .

5. Установление зависимости .

Основные правила по технике безопасности

1. Торсионный динамометрический ключ вращать плавно, без перекосов, остановок и рывков.

2. Наибольшая сила для динамометрической пружины не долж­на превышать 4∙10⁴ Н; наибольший момент на торсионном динамо­метрическом ключе не должен превышать 78,4∙10⁸ Н∙мм; наибольшее суммарное усилие на двух рукоятках торсионного динамометрическо­го ключа не должно превышать 320 Н.

Общие сведения

Момент завинчивания гайки T_зав преодолевает момент сил тре­ния в резьбе Т_р и на торце гайки Т_т :

.

В развернутом виде уравнение имеет вид

где F_зат – сила затяжки, Н (см. рис. 1.1 лабораторной работы № 1);

D_ср – средний диаметр опорной кольцевой площадки, мм;

f_т – коэффициент трения на торце гайки;

d₂ – средний диаметр резьбы;

β – угол подъема винтовой линии градус;

φ₁ – приведенный угол трения в резьбе, градус.

В приспособлении для нагружения болтов под гайкой установлен упорный шарикоподшип­ник, момент трения в котором незначительный, поэтому T_зав ≈ Т_р. В таком случае возника­ющее в результате затяжки болта осевое уси­лие F_зав и момент Т_р связаны уравнением

. (2.1)

Здесь где p − шаг резьбы, мм.

Из уравнения (2.1) определяем приведен­ный угол трения в резьбе:

. (2.2)

Приведенный коэффициент трения в резьбе

. (2.3)

Приведенный коэффициент трения и действительный коэффи­циент трения в резьбе связаны зависимостью

.

Угол профиля метрической резьбы . Поэтому коэффициент трения в резьбе

. (2.4)

При испытании со специальной втулкой упорный шарикоподшипник в приспособлении не работает. Момент трения на торце гайки определяется как разность момента завинчивания и момента сил трения в резьбе:

. (2.5)

Известно, что

отсюда коэффициент трения на торце гайки

. (2.6)

Средний диаметр опорной кольцевой площадки

где D₁ – наружный диаметр опорного торца гайки, равный размеру зева ключа, мм;

d₀ – внутренний диаметр опорной поверхности, равный отверстию под болт или диаметру отверс­тия в шайбе, мм.

Допускаемая сила затяжки болта определяется по уравнению

(2.7)

где d₃ – внутренний диаметр болта по дну впадины, мм;

[σ_р] – допускаемое напряжение на растяжение, МПа;

1,3 – коэффициент, учитывающий скручивание тела болта.

Для болта, изготовленного из стали Ст 3, принимаем σ_т = 220 МПа и коэффициент безопасности n = 2, тогда

МПа.

Среднее давление на витках резьбы

(2.8)

где z – число витков резьбы по высоте гайки;

H – высота гайки.

Давление на торце гайки

. (2.9)