3. Выводы
В выводах указывают основные результаты работы, сравнивают полученные результаты с данными учебной литературы [1, 2], дают оценку корректности проведённых исследований.
4. Контрольные вопросы
Что представляет собой теория винтовой пары?
Исходя из каких соображений рассчитывается экспериментальная сила затяжки резьбового соединения?
Каким образом определяется в ходе работы значение момента на ключе, соответствующего заданной силе затяжки соединения?
В чём заключается аналитический метод решения базового уравнения теории винтовой пары?
В чём заключается графический метод решения базового уравнения теории винтовой пары?
Какие значения коэффицента трения характерны для контакта двух сухих поверностей стальных деталей?
Какой величины может достигать коэффициент полезного действия резьбового соединения?
Какой выигрыш в силе можно получить при затяжке резьбового соединения?
Что характеризует коэффициент затяжки резьбового соединения?
Каково условие самоторможеия в резьбовом ссоединении?
Лабораторная работа № 3 Исследование резьбового соединения на сдвиг деталей
Цель работы: рассчитать и проверить экспериментальным путем значение силы, необходимой для сдвига деталей затянутого резьбового соединения в плоскости их стыка при установке болта с зазором.
Оборудование и инструмент: стенд ДМ 37, сконструированный на базе червячно-винтового пресса (рис. 3.1), набор деталей резьбового соединения (пластины, болт, гайка и шайба), динамометрический ключ, линейка, штангенциркуль, шаблон резьбовой.
Рис. 3.1. Конструктивная схема лабораторного стенда
для исследования резьбового соединения на сдвиг деталей:
1 – верхний штурвал управления винтовой передачей; 2 – динамометрическое кольцо
для измерения силы сдвига; 3 – часовой индикатор; 4 – вертикально передвижной
стол; 5 – нижний штурвал управления червячно-винтовым механизмом подачи стола;
6 – затянутое резьбовое болтовое соединение с зазором.
1. Теоретические основы работы
Исследуемое
резьбовое соединение деталей (рис. 5.2)
относится к затянутым болтовым соединениям
с зазором. Прочность такого соединения,
т.е неподвижность его деталей друг
относительно друга, при действии на
соединение нагрузки
,
сдвигающей детали в плоскости их стыка,
обеспечивается затяжкой болта. Сила
затяжки
,
одновременно растягивающая болт и
сжимающая соединяемые детали, вызывает
на контактных поверхностях деталей
силы трения
,
препятствующие их относительному
сдвигу.
Рис. 3.2. Расчётная схема исследуемого резьбового соединения
Условие прочности соединения (несдвигаемости его деталей) согласно [1] имеет вид
или
,
(3.1)
где сила затяжки
играет роль нормальной силы в стыках
соединения;
- коэффициент трения в стыках деталей
(для стальных деталей
);
- число стыков в соединении.
Очевидно,
что величина сдвигающей нагрузки,
которую может выдержать соединение тем
больше, чем выше сила его затяжки. При
этом максимально возможное значение
силы
определяется из условия прочности
стержня затянутого болта [1]
,
(3.2)
где
-
эквивалентные напряжения;
- допускаемые напряжения растяжения
материала болта;
-
предел текучести материала (сталь 10)
болта;
- допускаемое значение коэффициента
запаса прочности при контролируемой
затяжке болта;
- внутренний диаметр резьбы болта;
и
- номинальный диаметр и шаг его резьбы.
Из решения неравенства (3.2)
.
(3.3)
Однако на практике затяжку соединения обычно осуществляют до величины
.
(3.4)
При этом момент на ключе в соответствии с (2.7) составляет
.
(3.5)
где
- средний диаметр метрической резьбы,
мм;
- коэффициент трения в резьбе и на торце
гайки (для стальных крепёжных деталей
);
- угол профиля метрической резьбы;
- внешний диаметр опорного торца гайки,
мм;
- размер гайки под ключ, мм;
- диаметр отверстия в шайбе, мм.
Следовательно,
выразив из уравнения (3.5)
через
и подставив полученное выражение в
(3.1), можно определить зависимость
сдвигающей нагрузки
от момента на ключе, создаваемого в ходе
затяжки резьбового соединения
.
(3.6)