ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА НА КЛЮЧЕ
ПРИ ЗАТЯЖКЕ РЕЗБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
Цель работы
Экспериментальная проверка аналитической зависимости для определения потребного момента на ключе для затяжки резьбового соединения заданным усилием.
Краткие сведения и основные расчетные зависимости
Сборку резьбовых соединений в большинстве случаев осуществляют с предварительной затяжкой, которая в зависимости от требований, предъявляемых к соединению, обеспечивает герметичность, нераскрытие стыка или отсутствие сдвига деталей соединения.
Обычно затяжку резьбового соединения осуществляют путем приложения вращающего момента к гайке или головке болта (винта) гаечным ключом, гайковертом или отверткой. Этот момент называется моментом на ключе и обозначают 
. Момент на ключе должен быть таким, чтобы преодолеть момент сил сопротивления в резьбе 
и момент сил трения на торце гайки или головки болта 
:
. (1)
Для определения величин и использует зависимости:
; (2)
, (3)
где
- усилие затяжки;
- средний диаметр резьбы;
- угол подъема винтовой линии резьбы на среднем цилиндре;
Р – шаг резьбы;
- приведенный угол трения в резьбе;
- приведенный коэффициент трения в резьбе;
- коэффициент трения в резьбе;
a– угол профиля резьбы;
- коэффициент трения на торце гайки (головки винта);
- средний диаметр опорной поверхности гайки;
D – наружный диаметр опорной поверхности гайки;
S – размер под ключ;
– диаметр отверстия под болт.
Рис. 1
|
Рис. 2
|
Используя (1), (2) и (3) при известных геометрических параметрах резьбы, можно вывести зависимости для определения , , , :
;(4)
;(5)
; (6)
(7)
Описание экспериментальной установки
Установка, схема которой показана на рис. 1. Она состоит из рамы 1, резьбового стержня 2, гайки 3, динамометра 4, индикатора часового типа 5, торцовой шайбы 6, фиксирующего штифта 7, упорного шарикоподшипника 8, (рис. 2) направляющей втулки 9 и винта 10. Роль реального болта в установке выполняет резьбовой стержень, у которого для удобства замера силы затяжки удалена головка. Роль стягиваемых деталей выполняет рама. Ее функцию в передаче осевого усилия выполняет динамометрический ключ (рис. 3), а проворот исключает винт 10. Роль стягиваемых деталей выполняет рама. Для затяжки испытуемого резьбового соединения к гайке 3 через динамометрический ключ прикладывают необходимый по величине момент. Его значение определяют на основании тарировочного графика динамометрического ключа, который приведен в паспорте установки. Силу затяжки определяют по показаниям и индикатора 5 на основании тарировочного графика динамометра, который тоже приведен в паспорте установки.
Рис. 3
|
Установка позволяет проводить опыты при отсутствии момента сил трения на торце гайки. Этот вариант показан на рис. 2. Тогда трение скольжения на торцовой поверхности гайки будет заменено трением качения в упорном подшипнике, а моментом сил трения качения, ввиду его малости, можно пренебречь.
Порядок выполнения работы
4.1. Определить геометрические параметры испытуемых резьбовых деталей и заполнить табл. 1.
4.2. Определить приведенный угол трения в резьбе, приняв fP = 0,15-0,17.
4.3. Определить средний диаметр опорной поверхности гайки.
4.4. Определить величины TКЛ, TР, TТ при 
= 3, 5 и 7 кН; приняв fТ =0,15. Результаты внести в табл. 2.
4.5. Определить экспериментально значения TКЛ , TР при указанных выше усилиях затяжки. Перед проведением экспериментов, с целью выбора зазоров в системе нагружения, гайку 3 надо затянуть так, чтобы стрелка индикатора 5 начала двигаться. После предварительного нагружения индикатор 5 устанавливают на нуль.
4.6. Определить TТ по экспериментальным значениям в . Результаты экспериментов занести в табл. 2.
4.7. Построить расчетные и экспериментальные графики зависимостей: 
, 
и 
.
4.8. Дать заключение о соответствии расчета и эксперимента.
5. Контрольные вопросы
1. Какова цель лабораторной работы?
2. Какие силы сопротивления препятствуют завинчиванию гайки?
3. От каких факторов зависит величина момента сил сопротивления в резьбе?
4. От каких факторов зависит величина момента сил трения на опорном торце гайки (винта)?
5. Как влияет уменьшение шага резьбы на величину момента затяжки?
6. От каких факторов зависитвеличина коэффициентов трения в резьбе и на торце гайки?
7. Почему момент сил сопротивления упорного подшипника намного меньше момента сил трения на торце гайки?
Список литературы
1. Иванов И.Н., Финогенов В.А. Детали машин. - М.: - Высшая школа, 2006. 408с.
Студент
УГАТУ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА _______________
Кафедра Определение момента на ключе при Группа_____
ОКМиМ затяжке резьбового соединения "__"____200
------------------------------------------------------------------------------------------
1. Цель работы
2. Основные расчетные зависимости
3. Расчет моментов на ключе при различных усилиях затяжки.
Основные расчетные параметры
Таблица 1
| Параметры | Обозначения, расчетная зависимость и размерность | Числовые значения |
| Наружный диаметр резьбы болта | d, мм | |
| Шаг резьбы | Р, мм | |
| Размер под ключ | S, мм | |
| Диаметр отверстия под болт | , мм
| |
| Наружный диаметр опорной поверхности гайки |  , мм
| |
| Средний диаметр резьбы | d2, мм | |
| Угол подъема винтовой линии |  , град
| |
| Коэффициент трения в резьбе | fP | |
| Коэффициент трения на торце гайки | fТ | |
| Средний диаметр опорной поверхности гайки | DCP= 0,5 (D +d0), мм | |
| Приведенный угол трения в резьбе | 
|
.Расчетные и экспериментальные значения моментов.
Таблица 2
| Моменты, Н∙м | Сила затяжки, 
| |||
| 3,0 | 5,0 | 7,0 | ||
|
| Расчет | |||
| Эксперимент | ||||
|
| Расчет | |||
| Эксперимент | ||||
|
| Расчет | |||
| Эксперимент |
4. Графические зависимости.
TР Н • м
| TТ Н • м
| TКЛ Н • м
|
5. Вывод
Выполнил_______________ Проверил_______________