Порядок выполнения работы. Оборудование и приборы

Оборудование и приборы

Ручной винтовой пресс, динамометрический ключ со сменной головкой.

Винтовой пресс (рис. 2.6) с двумя цилиндрическими стойками, жестко закрепленными с основанием и двумя траверсами (верхней и нижней). Тяговой силовой деталью является винт с ходовой резьбой и гайкой – ползуном нижней траверсы. Ползун, будучи зафиксированным шпонкой от поворота, перемещается в нижней траверсе вдоль оси отверстия при вращении маховика винта. Ползун через динамометр соединен с основанием, а колодка выполняет роль средней пластины. Расстояние между рисками на колодке и левой пластины соответствует зазору в болтовом соединении.

Динамометрическим ключом, как и в лабораторной работе 2.1, создается и измеряется момент завинчивания с помощью тарированной шкалы на ключе.

1. Расчет силы трения при сдвиге.

1.1. Пластину, колодку, болт с шайбой и гайкой выбирают по указанию преподавателя. Обычно для ручного винтового пресса при испытании применяют болты диаметром 12…20 мм (ГОСТ 9150-81). Резьба метрическая. Наружный диаметр d и шаг резьбы р замеряют штангенциркулем и округляют до номинальных по ГОСТ 9150-81. Другие параметры резьбы: внутренний и средний диаметры d ₁ и d ₂, угол подъема резьбы Ψ, площадь наименьшего сечения берут по табл. 2.1(ГОСТ 9150-81), лабораторная работа 2.1.

    Рис.2.6. Винтовой пресс: 1 – маховик; 2 – шарикоподшипник; 3 – траверса верхняя; 4 – ползун; 5 – винт; 6 – траверса нижняя; 7 – стойка; 8 – шпонка; 9 – динамометр; 10 – гайка; 11 – болт; 12 – шайба; 13 – пластина; 14 – колодка; 15 – ось; 16 – основание

Допустимую силу затяжки болта [ F ₃] определяют по формуле

(4)

где -площадь поперечного сечения болта (см. табл.2.1); К - коэффициент соотношения σ_экв/σ для метрических резьб здесь будет равным 1,3; [σ_р] - допустимое напряжение при растяжении, которое вычисляется по формуле

[σ_р]= σ_т / S,

где σ_т - предел текучести, S - коэффициент запаса прочности.

Данные по этим параметрам для некоторых сталей приводятся в табл. 2.1 - 2.3 (лабораторная работа 2.1).

1.2. Определяют по формуле (2) момент завинчивания Т _зав, соответствующий допустимому значению силы затяжки [ F ₃].

Усредненные значения коэффициента трения на поверхности стыка можно задать по следующим рекомендациям:

а) чисто обработанные поверхности при наличии смазки ƒ_с = 0,15;

б) чисто обработанные поверхности без смазки ƒ_с = 0,2;

в) грубо обработанные поверхности без смазки ƒ_с = 0,3.

Коэффициенты трения в резьбе болта и на опорной поверхности гайки ƒ_т следует задать по значениям коэффициентов для болтов (лабораторная работы 2.1, в которой и ƒ_т экспериментально определяют (подобрать болты одного материала и класса шероховатости).

Приведенный угол трения для резьбы рассчитывают как φ´ = arctg .

1.3. Измеряют наружный – D и внутренний – d ₀ диаметры опорной поверхности гайки.

1.4. Подсчитываютсилу сдвига F по формуле (3) при значениях 0,25; 0,5; 0,75 и 1,0 Т _зав. Результаты вносятся в табл. 2.8.

1.5. Строят график зависимости расчетной силы сдвига и момента завинчивания (F – Т _зав), считая график линейным (рис. 2.7).

2. Проверка силы трения опытным путем.

2.1. Проворачивая вокруг нижней оси боковые пластины, совмещают отверстия пластин и колодки, вставляют болт, надевают шайбу и завертывают гайку от руки. Ставят планку, предотвращающую от поворота болт, закрепляя ее винтами. Риска на колодке совмещается с риской на боковой пластине.

F – сила сдвига, кН
Момент завинчивания Т зав, Нм

Рис.2.7. График (F–Т _зав)

2.2. Затягивается гайка болта динамометрическим ключом момента, составляющего примерно 0,25· Т _зав (Т _зав подсчитан выше). Момент завинчивания фиксируется по тарированной шкале ключа. Отклонения стрелки шкалы динамометрического ключа соответствуют значениям момента завинчивания.

Указание. Ключ вращать плавно и непрерывно до нужного показания стрелки на шкале. Целесообразно, чтобы работу проводили два студента. Один студент плавно и непрерывно вращает динамометрический ключ до команды «стоп», подаваемой вторым студентом, после чего ключ снимается.

2.3. Для данной затяжки болтовое соединение нагружается вращением маховика пресса по стрелке индикатора в соответствии с тарировочным графиком динамометрического кольца (табл. 2.9). Начало сдвига определяется по скачку стрелки индикатора динамометрического кольца (прекращается прирост нагрузки). Наибольшее показание стрелки соответствует силе сдвига F для данной величины затяжки и заносится в табл. 2.10.

Указание. Целесообразнее, чтобы испытание проводили два студента. Один студент нагружает соединение, плавно, медленно и непрерывно вращая маховик пресса, второй фиксирует и снимает показание динамометра и подает команду «стоп».

2.4. Так же, как в пункте 2 и 3 определяется сила сдвига от затяжки болта моментом, равным 0,5 Т _зав; 0,75 Т _зав; Т _зав.

После сдвига колодки относительно пластин производят затяжку следующим значением момента завинчивания – без снятия предыдущей затяжки. При этом необходимо следить, чтобы черта на колодке не выходила за пределы двух черточек на пластине (иначе «выберется» зазор и болт будет подвергаться деформации изгиба).

2.5. По данным испытания наносят точки на график F - T _зав (рис. 2.5) и проводят через них плавную линию. Если какая-либо точка резко отклоняется от других, испытание для нее следует повторить.

3. Уточнение коэффициента трения на поверхности стыка соединяемых деталей

Формула (3) позволяет по опытным данным момента завинчивания Т _зав. и соответствующей ему силе сдвига F _c, которая равна силе трения на поверхностях стыка, определить точное значение коэффициента трения ƒ_с на поверхностях стыка соединяемых деталей. При этом коэффициенты трения в резьбе (угол трения ) и на опорной поверхности гайки f _т должны быть точными величинами, выверенными опытным путем. Это достигается на установке лабораторной работы 2.1.

Для болта, используемого в настоящей лабораторной работе, можно взять данные по коэффициенту трения в резьбе и на опорной поверхности гайки f _т от аналогичного болта (одинаковый материал и класс шероховатости трущихся поверхностей) из лабораторной работы 2.1; иначе, провести на установке лабораторной работы 2.1, специальные испытания для болта, применяемого в настоящей работе, по наибольшей силе затяжки F ₃ (моменту – Т _зав) и выявить коэффициенты трения в резьбе и на опорной поверхности гайки f _т, что, конечно, будет еще точнее.

После определения силы сдвига F от полного момента завинчивания Т _зав определяется коэффициент трения ƒ_с на поверхности стыка по формуле (3). Сравнить уточненное значение коэффициента трения ƒ_с на поверхности стыка деталей с принятым средним показателем и сделать выводы.

Таблица 2.8

Дата добавления: 2015-03-31