Цель работы: экспериментально определить коэффициент трения в резьбовом соединении и сравнить с данными технической литературы.
Оборудование и инструменты: стенд ДМ27М с набором деталей резьбового соединения, штангенциркуль, шаблон резьбовой.
Теоретические предпосылки.
При затяжке резьбового соединения момент на ключе идёт на преодоление момента в резьбе и момента на торце :
Подставив уравнения (2) и (3) в уравнение (1), получим
где F – осевая сила, возникающая в стержне болта при затяжке гайки, H; – средний диаметр резьбы, мм.
или по готовым таблицам по ГОСТ 24705-81;
– угол подъёма резьбы, град.; ;
– угол профиля резьбы, град.; для метрической резьбы ;
– средний диаметр опорного торца гайки, мм.
где – наружный диаметр опорного торца гайки (поз.7 на рис.);
– диаметр отверстия в стопорной шайбе (поз.6 на рис.)
Порядок выполнения работы. Заменяют размеры деталей резьбового соединения, мм: наружный диаметр болта , шаг резьбы , наружный диаметр опорного торца гайки , внутренний диаметр отверстия шайбы . Определяют допускаемые напряжения в болте , МПа
где – предел текучести материала болта, МПа; для стали 3 и стали 10 МПа; – безразмерный коэффициент запаса прочности, для болтов при постоянной нагрузке и контролируемой затяжке рекомендуют [1, с.53].
В данной работе для увеличения долговечности резьбы принимают больший коэффициент запаса прочности, равный 5.
Определяют допустимую для данного болта осевую силу , Н
где – расчётный диаметр резьбы, мм;
Определяют деформацию динамометрической скобы 1, выраженную в делениях , индикатора скобы 2, под действием допустимой осевой силы , подсчитанной по формуле (6)
где – коэффициент пропорциональности; Н/дел. Собирают резьбовое соединение на стенде ДМ27М в такой последовательности: на болт 3 надевают сферическую шайбу 5 и вставляют болт в отверстие динамометрической скобы 1. На конец болта надевают стопорную шайбу 6 так, чтобы выступы шайбы вошли в углубления динамометрической скобы, и завинчивают гайку 7 до упора в стопорную шайбу. Проверяют настройку индикатора 2 динамометрической скобы и индикатора 9 динамометрического ключа. Надевают динамометрический ключ 8 на гайку 7 и плавно завинчивают гайку. При этом в стержне болта появляется осевая сила, которая деформирует динамометрическую скобу 1. Когда стрелка индикатора скобы отклонится на заданное число делений , рассчитанное по уравнению (8), записывают число делений , на которое отклонилась стрелка индикатора динамометрического ключа. После этого отвинчивают гайку и повторяют опыт несколько раз. Показания индикатора динамометрического ключа заносят в таблицу.
измерение
1-е
2-е
3-е
среднее
Число делений индикатора ключа,
40
45
42
=42,3
Подсчитанное среднее значение показаний индикатора 9 на ключе. Определяют момент на ключе , Н∙м
где – коэффициент пропорциональности: Н·м/дел. После экспериментального определения момента на ключе в уравнении (4) известны все величины, кроме коэффициентов трения в резьбе и на торце. Коэффициент трения зависит от материалов трущихся пар, смазки, шероховатости поверхностей и т.д. Эти факторы практически одинаковы в резьбе и на торце гайки, поэтому принимают коэффициент трения в резьбе, равным коэффициенту трения на торце гайки. С учётом этого допущения