Определение зависимости между осевой силой затяжки и моментом завинчивания болтового соединения при заданных материале болта, виде его термической обработки и классе прочности

Министерство общего образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра КГМ и ТМ

Отчет по лабораторной работе №2

Автор: студент гр.  ММ-01     _________                                          Сергеева Н. А.                                                                               ^{( группа )                        ( подпись )                                                      (ф.и.о.)}

ОЦЕНКА:     _____________

Дата: ___________________

ПРОВЕРИЛ

Ст. преп.         _________                                                                       Соколова Г.В.

   ^{( должность )                ( подпись )                                                                                                                             (ф.и.о)}

Санкт-Петербург

2003

Цель работы:Определение зависимости между осевой силой затяжки и моментом завинчивания болтового соединения при заданных материале болта, виде его термической обработки и классе прочности.

Общие сведения:

При завинчивании гайки в соединении действует момент Тзав  создаваемый ключом и уравновешивающий моменты трения в резьбе Тр и на торце гайки Тт.

1)  ,  где

Тзав  - момент завинчивания, Нм

Тр - моменты трения в резьбе гайки, Нм

Тт - моменты трения на торце гайки, Нм результате затяжки гайки в стержне болта возникает осевое усилие FA  и окружная сила Ft.),где

Ft - окружная сила, Н

FA - осевое усилие, Н

- угол подъема резьбы

- приведенный угол трения для резьбы.

3), где

- средние диаметр резьбы, мм

4)  , где

 - коэффициент трения, -средние диаметр опорной поверхности, мм

=0,5(S+1)

Окончательно зависимость между моментом и силой затяжки с учетом

5) 

Описание и принцип действия установки

Работа выполняется на установке DM27M из болтового соединения с динамометрической пружины и индикатором и динамометрического ключа с индикатором.

Определение размеров болта и гайки по стандартам СЭВ 181-75, 182-75.

1-упорный шарикоподшипник;

 2-испытываемый болт;

 3-сухарь;

 4-сферическая шайба;

 5-индикатор;

 6- пружина;

 7-кулачковая втулка;

 8-гайка;

Характеристика болтового

соединения

Наименование и обозначение, параметр	Значение для болта	Способ определения
Наружный диаметр d, мм	М16	СТ СЭВ 181-75
Шаг резьбы Р, мм	1,5	СТ СЭВ 181-75
Внутренний диаметр резьбы , мм	14,376	СТ СЭВ 182-75
Средний диаметр резьбы , мм	15,026	СТ СЭВ 182-75
Расчетный диаметр резьбы , мм	14,59	СТ СЭВ 182-75
Площадь усеченного сечения ,	167	По формуле
Угол профиля резьбы у, град.	60º	СТ СЭВ 180-75
Наружный резьбы опорной поверхности гайки S, мм	24	Измеряется штангенциркулем
Диаметр отверстия под болт , мм	17
Средние диаметр опорной поверхности , мм	20,5	=0,5(S+d0)
Угол подъема резьбы , град.	1º,49'	СТ СЭВ 180-75
Предел текучести материала , Мпа	330	Справочные данные
Допускаемое напряжение растяжения , МПа	165	,
Допускаемая сила затяжки ,Н	20718

2)  Зададимся, число уровней загружения болта I5 и определим условие затяжки  для каждого  уровня

По тарировочному графику динамометрической пружины определим показания индикатора соответствующие .

Материал: сталь 5

 

Экспериментальные значения моментов трения

Сила затяжки			Момент затяжки Тзав (при кулачковой втулке)						Момент трения в резьбе Тр (при фланцевой втулке)						Момент трения на торце гайки Тр, Нм
Н	В показаниях индикатора пружины	В показаниях индикатора ключа				По тарировочному графику, Нм			В показаниях индикатора ключа			По тарировочному графику, Нм			Из построенных зависимостей
		1		2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
4100	13	18		25	20	5	6	7	27	25	29.6	6	7	8	15.5
8200	24	42		42	45	10	10	11	43	47	45	11	12	13	30
12300	36	27		39	25	6	6,5	9	82	79	75	15	18	20	46
16400	47	51		65	60	12	14	15,5	99	96	105	22	23,5	25	60
20500	59	92		80	79	18	19	22	105	110	120	26	27	29	75.5

Обработка и анализ результатов работы

3)  Строим в прямоугольной системе координат графики следующих зависимостей: Т_зат=f (F_A) и Т_р=f (F_A), отметив все экспериментальные точки, где

4. определим значения коэффициентов трения для материалов резьбовой пары: по формуле:

tg(y+r’)=2Т_р *10³/F_А d₂

tg₁(y+r’)=2*7*10³/4100*15,026=0,23

tg₂(y+r’)=0,54  tg₃(y+r’)=0,2    tg₄(y+r’)=0,35 tg₅(y+r’)=0.34

               Находим среднее

Определяем коэффициент трения f_T  на торце гайки по формуле:

f_T=2Т_т *10³/F_А D_ср

  f_T1=2*15.5 *10³/4100*20,5=0,36;  f_T2=0,29;  f_T3=0,36;  f_T4=0,35;  f_T5=0,34.

   Находим среднее значение

Вывод: В проделанной работе была определена зависимость между осевой силой затяжки и моментом завинчивания ненагруженного внешней силой болтового соединения и можно сделать вывод, что трение на торце гайки без смазки, а трение резьбы происходит при малом количестве смазки.