- •Детали машин
- •302020, Г. Орел, Наугорское шоссе, 29.
- •1 Цель работы
- •2 Задачи исследований
- •3 Ключевые слова и понятия
- •4 Объект исследования и оборудование
- •5 Теоретическая часть
- •1.6 Устройство и принцип работы установки
- •1.7 Описание программного обеспечения
- •1.8 Последовательность выполнения работы
- •2.1 Цель работы
- •2.2 Задачи исследований
- •2.3 Ключевые слова и понятия
- •2.4 Объект исследования и оборудование
- •2.5 Теоретическая часть
- •2.6 Устройство и принцип работы установки
- •2.7 Описание программного обеспечения
- •2.8 Последовательность выполнения работы
- •3.1 Цель работы
- •3.2 Задачи исследований
- •3.3 Ключевые слова и понятия
- •3.4 Объект исследования и оборудование
- •3.5 Теоретическая часть
- •Из формулы 3.7 коэффициент трения на торце гайки будет равен
- •3.6 Устройство и принцип работы установки
- •3.7 Описание программного обеспечения
- •3.8 Последовательность выполнения работы
- •4.1 Цель работы
- •Где сила предварительной затяжки;
- •4.6 Устройство и принцип работы установки
- •4.7 Описание программного обеспечения
- •4.8 Последовательность выполнения работы
- •5.1 Цель работы
- •5.2 Задачи исследований
- •5.3 Ключевые слова и понятия
- •5.4 Объект исследования и оборудование
- •5.5 Теоретическая часть
- •5.6 Устройство и принцип работы установки
- •5.7 Описание программного обеспечения
- •5.8 Последовательность выполнения работы
- •6.1 Цель работы
- •6.2 Задачи исследований
- •6.3 Ключевые слова и понятия
- •6.4 Объект исследования и оборудование
- •6.5 Теоретическая часть
- •6.6 Устройство и принцип работы установки
- •6.7 Описание программного обеспечения
- •6.8 Последовательность выполнения работы
- •Приложение а
- •Описание конструкции экспериментальной установки
- •«Механические соединения»
- •Общая характеристика
- •Приложение б Описание информационно-измерительной системы и программного обеспечения
- •Комплектация иис
- •Описание программного обеспечения
- •Приложение в Последовательность монтажа экспериментальной установки
- •Приложение г
- •Приложение д
- •Содержание отчета по лабораторной работе
3.1 Цель работы
Изучение физических принципов, теоретических основ расчета и экспериментальное определение параметров трения в затянутом резьбовом соединении.
3.2 Задачи исследований
Рассмотреть конструктивные схемы резьбовых соединений, виды и параметры резьб.
Изучить основные зависимости для определения геометрических и силовых параметров резьбовых соединений.
Провести измерение геометрических параметров исследуемых болтовых соединений и расчет предельных нагрузок.
Изучить конструкцию и принципы работы экспериментальной установки.
Провести опытное определение сил и моментов трения в болтовом соединении.
Выполнить теоретические расчеты и обработку результатов.
Провести анализ теоретических и экспериментальных результатов и сделать необходимые выводы.
3.3 Ключевые слова и понятия
Механические соединения, резьба, разъемные соединения, резьба, трение, самоторможение, предварительная затяжка, угол и коэффициент трения.
3.4 Объект исследования и оборудование
Универсальная лабораторная установка «Механические соединения», набор гаечных ключей, динамометрический ключ. Контрольно-измерительная система: персональный компьютер (Windows 2000/NT/XP, LabVIEW, APM WinMachine), датчики измерения усилий.
3.5 Теоретическая часть
Резьбовые соединения являются наиболее распространенными в технике элементами. Они удобны при сборке и разборке, технологичны, стандартизированы и взаимозаменяемы, доступны, позволяют легко регулировать плотность соединения. К их недостаткам относят необходимость увеличения размеров соединяемых деталей для размещения резьбовых деталей (например, выполнение фланцев), необходимость разработки конструкции с учетом свободного доступа инструмента (рожковых или торцевых ключей), возможность самоотвинчивания (опасность наступления которого возрастает при вибрациях, циклическом силовом и температурном нагружении).
Резьбовые соединения относятся к разъемным и осуществляются с помощью резьбовых деталей – винтов, болтов, шпилек, гаек и иных деталей с нарезанной на них резьбой. Основные виды резьбовых соединений представлены на рисунке 3.1.
Устройство и принцип работы резьбового соединения состоит в преобразовании вращательного движения в поступательное. Рабочей нагрузкой является усилие затяжки, т.е. осевая сила, появляющаяся при заворачивании резьбовой детали при приложении к ней внешнего крутящего момента (“момента на ключе”). Геометрия резьбовых деталей характеризуется профилем и направлением резьбы, наружным диаметром винта, шагом и заходностью. Особенности конструкции резьбового соединения состоят в следующем:
реализуются максимально возможное передаточное число (для получения наибольшего выигрыша в силе затяжки);
наличие самоторможения, т.е. после затяжки соединения и снятия внешнего крутящего момента резьбовые детали не должны сами выворачиваться, а затяжка – ослабляться. По условию самоторможения предпочтительны резьбы с треугольным профилем, однозаходные и, по возможности, не составляющие антифрикционную пару.
В целях достижения равнопрочности витков винта и гайки, выполненных из разных материалов, толщину витков более прочной детали могут уменьшать (например, у шурупов).
В болтовом соединении (рисунок 3.1) находят применение в основном метрические резьбы с треугольным профилем резьбы в силу высоких значений коэффициентов трения (самоторможения) и прочности витков. Различают болты:
1) “чистовые”, которые устанавливаются без зазора, служат посадочными элементами и могут быть использованы без предварительной затяжки, в этом случае внешняя нагрузка воспринимается силами на цилиндрической поверхности контакта болта и деталей;
2) “черновые”, устанавливаемые в деталях с зазором и обязательной затяжкой для создания осевой силы сжатия, в этом случае внешняя нагрузка воспринимается силами трения между поверхностями стыка.
Рисунок 3.1 – Виды резьбовых соединений
а) болтовое соединение с зазором , б) болтовое соединение без зазора,
в) винтовое соединение, г) шпилечное соединение.
При затягивании гайки в болтовом соединении действует момент завинчивания , который создается ключем, и идет на преодоление момента трения в резьбе и на торце гайки , то есть . В результате завинчивания гайки в болте возникает осевое усилие , которое создается окружной силой, приложенной к среднему диаметру резьбы (рисунок 3.2), откуда следует, а момент трения в резьбе
, (3.1)
где средний диаметр резьбы;
угол подъема резьбы, (3.2)
где – ход резьбы:p – шаг резьбы, n – число заходов;
приведенный угол трения в резьбе треугольного сечения;
, (3.3)
где приведенный коэффициент трения, (3.4)
где действительный коэффициент трения, α – угол профиля резьбы; для метрических резьб и .
Как видно из рисунка 2 геометрически угол трения это угол наклона между нормалью к линии подъема витков и вектором равнодействующей осевой силы в болтеи окружной силы затяжки.
При заданных геометрических (d2, ψ) и силовых (Fз, Tр) параметрах болтового соединения приведенный угол или коэффициент трения может быть определен
. (3.5)
Условие самоторможения в резьбе определяется соотношением угла подъема и трения .
Рисунок 3.2 Параметры резьбы
Опорная поверхность гайки (рисунок 3.3) имеет кольцевой вид с наружным диаметром , равным размеру ключа, внутренним диаметром, равным диаметру отверстия под болтd0 =dотв и средним диаметром
. (3.6)
Тогда момент трения на торце гайки
, (3.7)
где – коэффициент трения на торце гайки.