Силовые зависимости в затянутом болтовом соединении (наружный диаметр резьбы болта равна 14мм)

Министерство образования Российской Федерации

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

(технический университет)

Отчёт по лабораторной работе № 2

По дисциплине:  Детали машин

                                   (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема:  Силовые зависимости в затянутом болтовом соединении

Выполнил: студент  гр. МЦ-03     ______________          /Луцкий Д С /

                                                                                                     ^{(подпись)                                  (Ф.И.О.)}  

ОЦЕНКА: _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель:           ____________             /_______________/

                                                               ^{(подпись)                                            (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2005 год.

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

Общие сведения: σ_т – предел текучести материала болта  [S_т]- допустимый запас прочности, величина которую для болтов с контролируемой затяжкой можно принять в приделах 1.5-2.5 при некоторой затяжке 2.5-4

В нашем случае для исследования используется болт: M14 P1,5 изготовленный из Стали 40 σ_т= 340 мПа. Прочие характеристики болтового соединения представлены  в таблице №1  

Расчетные формулы:

Т_зав=Т_р+Т_т                                                                                                       (1.1)

F_t=F_atg(ψ+p^|)                                                                                                   (1.2)

Т_р=0,5F_atg(ψ+p^|)d₂ Т_т                                                                                      (1.3)

Т_т= 0,5F_af_tD_cp                                                                                                                                          (1.4)

D_cp=0,5(S-d₀)                                                                                                   (1.5)

Т_зав=0,5F_a(tg(ψ+p^|)d₂ Т_т +f_tD_cp)                                                                      (1.6)

Таблица №1: характеристики болтового соединения

наименование, обозначение параметра	значение для болта	примечание
наружныи диаметр резьбы d мм	14
шаг резьбы p, мм	1,5
внутренний диаметр резьбы d3 мм	12,376
средний диаметр резьбы d2 мм	13,026
расчетный диаметр резьбы dр мм	12,59
площадь расчетного сечения А мм	124,4288585	формула 1.8
Угол профиля резьбы γ град	60
наружный размер опорной поверхности гайки S, мм	3,4
диаметр отверстия под болт d0 мм	15
средний диаметр опорной поверхности Dcp мм	12,701	формула 1.5
угол подъема резьбы ψ град	20 6|
предел текучести материала σт мПа	340
допускаемое напряжение растяжения [σp] мПа	100	формула 1.9
допуск силы затяжки Fa max ,H	9355,553271	формула 1.7

Таблица №2:

сила затяжки		момент затяжки при кулачковой втулке Tзав							момент трения в резьбе при фланцевой втулке Tp						момент трения на торце гайки Тт Н*м
Н	в показаниях индикатора пружины	в показаниях индикатора ключа			по тарированному графику				в показаниях индикатора ключа			по тарированному графику			из построенных зависимостей
		1	2	3		1	2	3	1	2	3	1	2	3
1900	5	12	12	14		3,8	3,8	4	23	21	24	6,1	6	6,3	10
3800	12	34	27	31		9	8	8,5	47	44	47	11,7	11,4	11,7	15
5700	17	44	42	40		12	11,5	11	62	63	67	16,5	16,7	18	22
7600	23	56	55	53		15	14,8	14,5	82	82	84	22	22	22,3	28
9500	29	64	66	65		18	18,5	17,3	102	105	105	28	28,5	28,5	39

Таблица №3:

материалы пор трения болт-гайка гайка-деталь	коэффициент трения ft	tg(ψ+p)
без смазки	0,35-0,30	0,40-0,35
слабые следы смазки	0,20-0,18	0,25-0,20
смазанные поверхности	0,13-0,07	0,15-0,10

Построение графических зависимостей:

Пример поведения расчетов для первого опыта:

Рис. 1

Рис.2

Вычисления:

Из формул 1.3 и 1.4 выразим и выисслим tg(ψ+p) и ft соответственно:

tg(ψ+p^|)= Т_р /0,5F_a*d₂                                                                                      (2.3)

f_t= Т_т /0,5F_a D_cp                                                                                                                                      (2.4)

Подставим в формулы эмпирически полученные данные:

tg(ψ+p^|)= 0.18                                                                                       

f_t= 0.082

Вывод: в ходе работы была выявлена зависимость между осевой силой затяжки и моментом завинчивания болтового соединения при заданных материале болта, виде его термической обработки и классе прочности, отображенная графически (рис.1 и рис 2). Был найден момент трения на торце гайки, как разность моментов трения в резьбе при фланцевой и кулачковой втулках. Проанализировав полученные результаты и сравнив их с таблицей №3, можно сделать вывод, что опыт проводился с использованием  хорошо смазанных деталеи.