Испытание болтового соединения, работающего на сдвиг.

Работа 7.

ИСПЫТАНИЕ БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО НА СДВИГ.

1. Цель работы: Экспериментальное исследование максимальных сдвигающих сил, возникающих в стыке соединяемых деталей при различных величинах силы затяжки F₃ болта.

2. Расчетные зависимости. Болтовое соединение, нагруженное силами, сдвигающими детали в плоскости стыка, может быть выполнено в двух вариантах: болт поставлен с зазором и без зазора.

В данной работе исследуют соединение, когда болт поставлен с зазором (рис. 1). В этом случае неподвижность соединения обеспечивается силами трения в стыках, пропорциональными силам затяжки болтов. Для предельных сдвигающих сил соблюдается равенство F = F₃ zi,

где F – предельная сдвигающая сила – наибольшая сила, при которой еще отсутствует относительное перемещение стягиваемых деталей 1, 2, 3 (рис. 1);

- коэффициент трения скольжения на поверхности стыков; z –число болтов; i - количество стыков.

Рис. 1. Схема соединения болтом, поставленным с зазором.

Последнее равенство является основной расчетной зависимостью сдвигающей силы от усилия затяжки 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, связывающее предельную сдвигающую силу F и момент завинчивания Т₃ на ключе.

F_а = ; = arctg1,15 .

Последние уравнения (обозначения приведенных в них параметров см. в лаб. Раб. №6) позволяют построить расчетную зависимость F от Т₃, задаваясь коэффициентами трения _р и _т. Эту расчетную зависимость сравнивают с экспериментальной в заключении работы.

При выполнении 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 табл. 1 (см. раб. №6). Максимально допустимое усилие затяжки болта определяется из условия прочности по напряжениям растяжения с учетом скручивания болта: = d₁²/5,2= ,

где d₁ – внутренний диаметр резьбы болта.

3. Схема экспериментальной установки. Приспособление (рис. 2) для испытания болтового соединения на сдвиг устанавливают на столе 2 (рис. 3) пресса ДМ-30. Устройство и описание этого пресса приведены в работе 1, п.3.

Рис. 2. Схема приспособления для испытания болтового соединения на сдвиг.

Пластины 3 и 4 приспособления стягивают болтом 5. К средней пластине 4 крепят динамометрическую пружину 6 пресса. Пластина 4 воспринимает усилие от пресса и при достижении предельной величины происходит сдвиг ее относительно крайних пластин 3.

На пластины нанесены контрольные риски 2, указывающие расположение зазора между болтом 5 и отверстием в пластине 4. Совпадение средних рисок является свидетельством равномерности этого зазора по всем направлениям. Болтовое соединение затягивают динамометрическим ключом (работа №6, рис. 3). Тарировочная кривая динамометрического ключа приведена в раб. 6, рис. 4: Т₃= 31К₂, Нмм10^-2. Тарировочная зависимость пружины пресса: F= 30К₁, где К₁,К₂ – показания индикаторов пресса динамометрического ключа и пружины, мкм.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. В журнале лабораторных работ вычерчивают схему экспериментальной установки (рис. 2), в табл.1 журнала заносят основные параметры исследуемого соединения, определенные по табл. 1 (см. работу 6, табл.1), измеренные штангенциркулем или рассчитанные.

4.2. Исходя из рассчитанной величины , задаются несколькими усилиями затяжки болта, например, по следующим соотношениям 0,25 ; 0,5 ; 0,75 ; 1,0 . Принятые значения усилий заносят в табл. 7.2 журнала.

4.3. Для всех принятых значений усилий затяжки болтового соединения рассчитывают моменты завинчивания по формуле Т₃= Т_Р + Т_Т= 0,5F₃ d₂ tg(ψ + ρ’)+ 0,25F₃ f_T (D+D₀) и записывают в табл. 2 и 3 журнала.

4.4. По тарировочному графику динамометрического ключа (работа 6, рис. 4) или по формуле К₂=3,22Т₃ находят значения деформаций ключа К₂, соответствующие принятым моментам завинчивания в Нм и записывают в табл. 3 журнала.

4.5. Для принятых значений момента Т₃ получают расчетные значения предельной сдвигающей силы F и записывают их в табл. 2 журнала.

4.6. Перед проведением эксперимента, вращая маховик 7 (рис. 3) пресса, необходимо добиться совпадения средних контрольных рисок пластин 3 и 4, а индикатор 8 пружины 6 установить с максимальным натягом, совместив стрелку с началом отсчета на шкале.

Рис. 3. Схема экспериментальной установки.

4.7. Эксперимент начинают с затяжки болта с усилием (момент на ключе Т₃₄) контролируя это значение по индикатору на динамометрическом ключе.

4.8. Создают предельную сдвигающую нагрузку . Для этого медленно вращают маховик 7 пресса в направлении, указанном на рис. 3 стрелкой до тех пор, пока стрелка индикатора 8 не начнет перемещаться. Начало перемещения стрелки свидетельствует о выборке всех зазоров в соединениях 1-4-5. Далее сдвигающую нагрузку создают подъемом стола 2 пресса путем вращения маховика 11 (работа 4, рис. 1).

В момент 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 К₁ в момент ее остановки фиксируют как предельное значение сдвигающей силы , записывают в табл. 3 журнала.

4.9. Производят поочередно затяжку болта усилиями , , и определяют соответствующие предельные сдвигающие силы, по методике, изложенной в п. 4. 8. Пересчет показаний в усилия производят по формуле =30К₁, где К₁ мкм , Н.

4.10. По расчетным и экспериментальным данным строят зависимости Т от Т₃ и сравнивают между собой.

5. Выводы:

1) Достаточно ли хорошо расчетная зависимость _а от Т₃ совпадает с экспериментальной;

2) Чем объясняется несоответствие расчетной и экспериментальной сил сдвига, если таковое имеется; 3) Как влияют коэффициенты трения , _р и _Т на величину расчетной силы сдвига _{а .}

Дата добавления: 2015-08-29