Робочий зошит 5 страница

чергу спирається на упорний підшипник 7. Установка такого підшипника виключає тертя на торці гайки і дозволяє визначити коефіцієнт тертя тільки в різьбі, так як момент тертя в підшипнику дуже малий і можна прийняти, що Т_зав = Т_р.

Затягування гайки, а, отже, досліджуваного болта здійснюється динамометричним ключем /мал.2/, забезпеченим набором змінних головок для різноманітних розмірів гайок. Для виключення можливості повороту болта в момент затягування головка його утримується змінним сухариком 8. Для визначення коефіцієнта тертя на торці гайки в корпус установки замість втулки 6 встановлюється обмежувач 9. В цьому випадку упорний підшипник не працює.

4.ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1.Дослідам піддають два однакових стандартних болта з гайками. У одному з них різьба знежирюється бензином чи другим матеріалом і досліджується без змащування, а у другого різьба перед затиском змащується. /Досліди можна проводити і на одному болту без та із змащуванням/.

4.2. Шляхом обміру визначають зовнішній діаметр різьби болта d, крок різьби р, зовнішній діаметр опорної поверхні гайки D ₁, і діаметр отвору під болт d_отв.

4.3. По табл. ГОСТа для даного зовнішнього діаметра d різьби і кроку р знаходять відповідні їм внутрішній d₁ і середній d₂ діаметри, а також визначають розрахунковий діаметр d_р.

4.4. Встановлюють індикатори динамометричної пружини та динамометричного ключа в гніздах так, щоб їх стержні, торкаючись упора, були підняті на 1-2 мм, і закріплюють установочними гвинтами. Після цього шкали індикаторів встановлюють нульовою поділкою проти стрілок.

4.5.Встановлюють випробовуваний болт і затягують гайку вручну чи звичайним гайковим ключем, до моменту початку відхилу від нуля стрілки індикатора установки.

4.6.Визначають допустиму силу затягування болта [P_зат] по формулі /5.11/.

4.7.Використовуючи динамометричний ключ, плавно, без перекосів, зупинок і ривків затягуючи гайку досліджуваного гвинта, фіксуємо показання індикаторів установки і динамометричного ключа для чотирьох сил затягування P_зат=0,25[P_зат]; 0,5[P_зат]; 0,75[P_зат] і [P_зат]. Користуючись тарованими графіками, знаходять відповідне кожному значенню показань індикаторів величини зусилля затягування P_зат і Т_зат. Навантаження і замірювання виконують тричі і визначають їх середнє арифметичне значення.

Кожний болт випробовують двічі. Один раз з установкою під гайку упорного підшипника для виключення торцевого тертя. Другий раз при встановленні обмежувача 9.

5.РОЗРАХУНКОВІ ЗАЛЕЖНОСТІ

При закручуванні гайки різьбового з’єднання зі сторони динамометричного ключа на гайку передається крутний момент Т_зав, той що долає момент тертя в різьбі Т_р і на торці гайки Т_т (мал.3)

Мал.3

Т_зав= Т_р + Т_т (5.1)

Виникаючі в результаті затягування болта осьові зусилля P_зат і моменти Т_р і Т_т зв’язані співвідношеннями:

(5.2)

(5.3)

де - середній діаметр різьби;

– кут підйому різьби, що визначається із рівності

; (5.4)

р – крок різьби;

f – дійсний коефіцієнт тертя;

ρ^’ – кут тертя в різьбі, який відповідає наведеному коефіцієнту тертя в різьбі f₁=tgρ^’; /5.5/

D₁ – зовнішній діаметр опорної поверхні гайки /рівний розміру під ключ/;

d_отв – внутрішній діаметр опорної поверхні /рівний отвору під болт/;

D_cep – середній діаметр опорної поверхні гайки

D_cep = 0,5(D₁ + d_отв); (5.4)

f_Т – коефіцієнт тертя на торці гайки.

Для різьб з кутом профілю α коефіцієнт тертя f₁ і дійсний коефіцієнт тертя f зв’язані залежністю

(5.7)

а також приближене

(5.7a)

де φ – кут тертя.

Для метричних кріпильних різьб с трикутним профілем α =60° і cosα/2=cos30°=0,87

f=0,87f₁ (5.8)

При визначенні коефіцієнтів тертя f і f_Т по величині крутних моментів в різьбі Т_р і на торці гайки Т_т із формули /5.2/ отримуємо

(5.9)

а із формули /5.3/

(5.10)

Використовуючи формули /5.5/ і /5.8/ визначають коефіцієнт тертя f.

Допустиме зусилля затягування болта визначають по формулі

(5.11)

- розрахунковий діаметр різьби;

d_p = d – 0,94p (5.12)

- допустиме напруження на розтяг для матеріалу болта;

1,3 - числовий коефіцієнт, враховуючий напруження кручення, яке виникає в витках з попереднім затягуванням.

6.ПОРЯДОК ОФОРМЛЕННЯ ПРОТОКОЛУ ДОСЛІДІВ

6.1.Заповнюються характеристика досліджуваного болта і умови мащення.

6.2.Заповнюються дані про результати дослідів по замірюванні повного крутного моменту Т_зав, і моменту в різьбі після чого виводяться середньоарифметичні дані.

6.3.Будується графік залежності моментів Т_зав і Т_р від сили затягування P_зат.

6.4.Визначаються залежності відношення еквівалентного напруження до напруження розтягу для різної величини зусилля затягування.

6.5.Визначаються відношення зусилля затягування болта P_зат і зусилля, яке прикладається до ключа.

6.6.Визначається дійсний коефіцієнт тертя f і на торці гайки f_Т.

6.7.Зробити висновки щодо виконаної лабораторної роботи.

7.ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 7

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ ТЕРТЯ В РІЗЬБІ ТА ТОРЦІ ГАЙКИ

7.1. МЕТА РОБОТИ: визначити коефіцієнт тертя в різьбі та на торці гайки, вивчити їх залежність від матеріалів деталей різьбового з’єднання,

термообробки, точності виготовлення різьби та шорсткості поверхні, а також наявності та сорту мастила.

7.2. Схема установки

1) визначення повного крутного моменту загвинчування на ключі:

Т _загв =Тр+Тт.:

2)визначення моменту на ключі, необхідного для подолання моменту сил тертя в різьбі (Тт.=0)

7.3. характеристика дослідження болта та умови мащення

Таблиця 7.1.

Параметри з’єднання	Позначення	Метод визначення	Розміри
1. Зовнішній діаметр різьби болта, мм	d	Виміряти штангенциркулем
2. Середній діаметр різьби болта, мм	d2	По табл. ГОСТа
3. Внутрішній діаметр різьби болта, мм	d1	По табл. ГОСТа
4. Крок різьби, мм	Р	Виміряти різбоміром
5. Кут підйому гвинтової лінії різьби за сер. діаметром, град	β	tgβ=
6. Зовнішній діаметр опорної поверхні гайки, мм (розмір під ключ)	D	Виміряти штангенциркулем
7. Діаметр отвору під болт в опорній втулці, мм	dотв	Виміряти штангенциркулем
8. Розрахунковий діаметр різьби болта, мм	dp	dp= d - 0.94p
9. Допустиме напруження розтягу для матеріалу болта, МПа	[ ]	[ ]=
10. Коефіцієнт запасу міцності при контрольній (неконтрольованій) затяжці	n	-
11. Допустима сила затяжки болта, Н	[ F ]	[ F ]=
12. Сорт мастила та стан поверхні тертя

Примітки:

Границя текучості для сталі Ст3 ГОСТ 535-79 =220 МПа,

запас міцності n = 1, 5 - 2.

7. 4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДАНІ ТА ПІДРАХУНОК

7.4.1. Результати вимірів повного крутного моменту загвинчування на ключі

Таблиця 7.2.

Сила затяжки	Покази індикатора динамометричної пружини, мм	Покази індикатора на динамометричному ключі, мм	Момент загвинчування на ключі, Тзагв, Нм
№ досліду		Середнє значення, мм
Fзат=0,25[F]
Fзат=0,5[F]
Fзат=0,75[F]
Fзат=[F]

7.4.2.Результати вимірів моменту на ключі, необхідне на подолання моменту сил тертя в різьбі Т_р

Таблиця 7.3.

Сила затяжки	Покази індикатора динамометричної пружини, мм	Покази індикатора на динамометричному ключі, мм	Момент загвинчування на ключі, Тр, Нм
№ досліду		Середнє значення, мм
Fзат=0,25[F]
Fзат=0,5[F]
Fзат=0,75[F]
Fзат=[F]

7.4.3. Залежності моментів Т_загв та Т_р від зусилля затяжки F_зат

Т_загв, Т_р, Нм

4 8 12 16 F_зат,кН

7.4.4. Встановлення залежності

Таблиця 7.4.

Fзат, Н	Тзагв , Hм	Тр, Нм	Тт= Тзагв- -Тр, Нм	, МПа	, МПа	, МПа

7.5. Визначення зусилля затяжки болта F_зат до зусилля, що прикладається до ключа Q_кл при нормальній довж ині ключа l_кл =14d.

Таблиця 7.5.

Fзат, Н	Qкл=

7.6. Визначення коефіцієнта тертя в різьбі та на торці гайки

7.6.1. Визначення коефіцієнта тертя в різьбі для болта М......

Вихідна формула для розрахунку

Таблиця 7.6.

Залежність	№ досліда	Середнє арифметичне значення

Примітка:

α = 60 , кут профілю метричної різьби

7.6.2. Визначення коефіцієнта тертя на точці гайки (f_r)

Вихідна формула Т_т =

Таблиця 7.7.

Залежність	№ досліда	Середнє арифметичне значення
Dcp=0.5 (D+dотв)

Примітка: D_cp – середній діаметр опори гайки

7.7. Висновок

Виконав студент(ка) 3 курсу ___________групи

______________________________________

Прийняв(ла)______________________________

Дата __________________________________

Лабораторна робота №8

Визначення коефіцієнта тертя стиках напруженого гвинтового з’єднання, працюючого на зсув

I.МЕТА РОБОТИ

Визначаємо коефіцієнт тертя на поверхні стиску напруження гвинтового з’єднання, яке визначається в залежності від наступних основних факторів

I.I. Від співвідношення матеріалів з’єднуючих поверхонь;

I.2.Від шорсткості повехні з’єднуючих поверхонь;

I.3.Від наявності і сорта змазки.

Коефіцієнт тертя на поверхнях зєднань визначаються на спеціальній установкі: динамометричним ключом момента закручуються гайки болта , і динамометричним кільцем величини рушійної сили .

2. ОБЛАДНАНЯ, ВИМІРЮВАЛЬНИЙ ІНСТРУМЕНТ

2.1. Установка для проведення дослідів ДМ-23.

2.2. Машина для дослідів ДМ-30.

2.3. Набір гвинтів, гайок і втулок.

2.4. Днамометричний ключ із змінной головкой.

2.5. Штангенциркуль.

2.6. Різьбометр.

Опис установки для визначення коефіцієнта тертя

Установка складається із двох змінних пластин 1, повзуна 2 і основи 3. У верхній частині повзуна є різьбовий отвір, в який вкручується гвинт 9, з’єднується через сухар 11, повзун 2 з динамометричним кільцем 10. В нижній частині основи є центруючий бурт, який слугує для з’єднання установки із столом машини ДМ-30.

Затяжка гвинта 4 з гайкою 5 здійснюється динамометричним ключом. Сила зсуву повзуна визначається по індикатору динамометричного кільця 10.

Зсув повзуна відносно пластин можна спостерігати по зсуву поділок на повзуні відносно поділок на одній з пластин.

Установка дозволяє визначить гвинтове з’єднання з різними параметрами. Для цієї мети в комплект додають три різні пари пластин 1 з різною чистотою обробки з’єднувальних поверхонь і серією гвинтів, гайок і втулок, маючих різний діаметр і крок різьби. Встановлення гвинтів різних діаметрів проводиться через змінні втулки 6 і 7. Зовнішній діаметр втулок виконаний по діаметру отворів пластин, а внутрішній діаметр має різні розміри в залежності від діаметра болта з врахуванням наявності зазору між ним і втулкою. Пластини мають штифти 8, а втулки – пази, виключаючи поворот гвинта при його затягуванні.

4. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1. Дослідженню піддаються три комплекта пластин з різною чистотою обробки поверхонь, які з’єднуються гвинтами одного і того ж діаметру. Змазка з’єднуваних поверхонь проводиться за вказівками викладача.

4.2. Шляхом заміру визначається зовнішній діаметр різьби гвинта , крок різьби , зовнішній діаметр опорної поверхні гайки і діаметр отвору під гвинт втулки.

4.3. За таблицями ГОСТа для данного зовнішнього діаметра різьби і кроку знаходять відповідно внутрішній і середній діаметри, а потім знаходять розрахунковий діаметр різьби .

4.4. Установку збирають так, щоб зійшлись отвори бічних пластин з отворами повзуна. Відмітку на повзуні звіряють з верхньою відміткою на боковій пластині.

4.5. Встановлюємо індикатори динамометричного кільця і динамометричного ключа в гніздах так щоб їх сторони впалися і були при підняті на 1 – 2 мм, і міцно закріплені гвинтами. Після цього шкали індикаторів встановлюють нульовим положенням проти стрілок.

4.6. Визначаємо допустиму силу затяжки гвинта за формулою

Де - допустиме напруження на розтягу для матеріалу гвинта; 1.3 – коефіцієнт.

4.7. Для чотирьох значень сили затягу визначаємо момент вкручування за формулою, значення коефіцієнта тертя в різьбі і на торці гайки знаходимо по таблиці.

4.8. Затягуємо гайку гвинта динамометричним ключом до момента, наближеного . Фіксуємо момент по шкалі індикатора ключа. Плавно повертаємо ключ до потрібного показника стрілки.

4.9. Для даної затяжки гвинтове з’єднання навантажуємо зсувною силою , створюємо обертання маховичка машини ДМ-30 до початку зсуву повзуна відносно пластини. Початок зсуву визначаємо по скачку стрілки індикатора динамометричного кільця (зупиняємо приріст навантаження). Найбільший показник зсуву відповідає тертю спокою. Заносимо його в протокол.

4.10. Аналогічно пунктам 4.8. і 4.9. визначаємо силу зсуву від затяжки гвинта моментом наближеним до . Після зсуву повзуна гвинт затягуємо наступним по величині моментом без зняття попередньої затяжки. Необхідно слідкувати, щоб позначка на повзуні не виходила за допуски нижньої риски на пластинах.

5. ОСНОВНІ РОЗРАХУНКОВІ ЗАЛЕЖНОСТІ

Теоретична максимальна зсувна сила дорівнює силам тертя, які виникають на поверхні з’єднань.

Де число з’єднань на малюнку 1

Так як , тоді кінцева залежність для визначення

Де - сила затягу гвинта;

– коефіцієнт тертя на поверхнях з’єднань.

При виконанні даної роботи сила затягу пропорціональна моменту закручування , вміряну динамометричним ключом. Момент закручування визначається по наступній залежності

Де - момент тертя в різі;

- момент тертя на торці гайки;

- середній діаметр різі;

- кут підйому різі;

- зовнішній діаметр опорної поверхні гайки;

- внутрішній діаметр опорної поверхні гайки;

- наведений кут тертя в різі;

- коефіцієнт тертя на торці гайки.

Підставляємо в рівняння значення , знайдені із залежності, визначаємо значення - коефіцієнта тертя на поверхні зє’днання

Де - число поверхонь які зсуваються, або

Дата добавления: 2015-07-16