Протокол лабораторної роботи № 7

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ ТЕРТЯ В РІЗЬБІ ТА ТОРЦІ ГАЙКИ

7.1. МЕТА РОБОТИ: визначити коефіцієнт тертя в різьбі та на торці гайки, вивчити їх залежність від матеріалів деталей різьбового з’єднання,

термообробки, точності виготовлення різьби та шорсткості поверхні, а також наявності та сорту мастила.

7.2. Схема установки

 

1) визначення повного крутного моменту загвинчування на ключі:

Т _загв =Тр+Тт.:

2)визначення моменту на ключі, необхідного для подолання моменту сил тертя в різьбі (Тт.=0)

7.3. характеристика дослідження болта та умови мащення

 

 

Таблиця 7.1.

 

Параметри з’єднання	Позначення	Метод визначення	Розміри
1. Зовнішній діаметр різьби болта, мм	d	Виміряти штангенциркулем
2. Середній діаметр різьби болта, мм	d2	По табл. ГОСТа
3. Внутрішній діаметр різьби болта, мм	d1	По табл. ГОСТа
4. Крок різьби, мм	Р	Виміряти різбоміром
5. Кут підйому гвинтової лінії різьби за сер. діаметром, град	β	tgβ=
6. Зовнішній діаметр опорної поверхні гайки, мм (розмір під ключ)	D	Виміряти штангенциркулем
7. Діаметр отвору під болт в опорній втулці, мм	dотв	Виміряти штангенциркулем
8. Розрахунковий діаметр різьби болта, мм	dp	dp= d - 0.94p
9. Допустиме напруження розтягу для матеріалу болта, МПа	[ ]	[ ]=
10. Коефіцієнт запасу міцності при контрольній (неконтрольованій) затяжці	n	-
11. Допустима сила затяжки болта, Н	[ F ]	[ F ]=
12. Сорт мастила та стан поверхні тертя

Примітки:

Границя текучості для сталі Ст3 ГОСТ 535-79 =220 МПа,

запас міцності n = 1, 5 - 2.

 

 

7. 4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДАНІ ТА ПІДРАХУНОК

7.4.1. Результати вимірів повного крутного моменту загвинчування на ключі

Таблиця 7.2.

 

Сила затяжки	Покази індикатора динамометричної пружини, мм	Покази індикатора на динамометричному ключі, мм	Момент загвинчування на ключі, Тзагв, Нм
№ досліду		Середнє значення, мм
Fзат=0,25[F]
Fзат=0,5[F]
Fзат=0,75[F]
Fзат=[F]

 

 

7.4.2 Результати вимірів моменту на ключі, необхідне на подолання моменту сил тертя в різьбі Тр

Таблиця 7.3.

 

Сила затяжки	Покази індикатора динамометричної пружини, мм	Покази індикатора на динамометричному ключі, мм	Момент загвинчування на ключі, Тр, Нм
№ досліду		Середнє значення, мм
Fзат=0,25[F]
Fзат=0,5[F]
Fзат=0,75[F]
Fзат=[F]

 

7.4.3. Залежності моментів Т_загв та Т_р від зусилля затяжки F_зат

 

Т_загв, Т_р, Нм

 

 

 

 

 

 

 

4 8 12 16 F_зат,кН

.4.4. Встановлення залежності

Таблиця 7.4.

Fзат, Н	Тзагв, Hм	Тр, Нм	Тт= Тзагв- -Тр, Нм	, МПа	, МПа	, МПа

7.5. Визначення зусилля затяжки болта F_зат до зусилля, що прикладається до ключа Q_кл при нормальній довж ині ключа l_кл =14d.

Таблиця 7.5.

Fзат, Н	Qкл=

 

 

7.6. Визначення коефіцієнта тертя в різьбі та на торці гайки

7.6.1. Визначення коефіцієнта тертя в різьбі для болта М......

Вихідна формула для розрахунку

Таблиця 7.6.

Залежність	№ досліда	Середнє арифметичне значення

 

Примітка:

α = 60 , кут профілю метричної різьби

7.6.2. Визначення коефіцієнта тертя на точці гайки (f_r)

Вихідна формула Т_т =

Таблиця 7.7.

Залежність	№ досліда	Середнє арифметичне значення
Dcp=0.5 (D+dотв)

 

Примітка: D_cp – середній діаметр опори гайки

 

 

7.7. Висновок

 

 

Виконав студент 3 курсу ___________групи

______________________________________

Прийняв(ла)______________________________

Дата __________________________________

Лабораторна робота №8

Визначення коефіцієнта тертя стиках напруженого гвинтового з’єднання, працюючого на зсув

I.МЕТА РОБОТИ

Визначаємо коефіцієнт тертя на поверхні стиску напруження гвинтового з’єднання, яке визначається в залежності від наступних основних факторів

I.I. Від співвідношення матеріалів з’єднуючих поверхонь;

I.2.Від шорсткості повехні з’єднуючих поверхонь;

I.3.Від наявності і сорта змазки.

Коефіцієнт тертя на поверхнях зєднань визначаються на спеціальній установкі: динамометричним ключом момента закручуються гайки болта , і динамометричним кільцем величини рушійної сили .

2. ОБЛАДНАНЯ, ВИМІРЮВАЛЬНИЙ ІНСТРУМЕНТ

2.1. Установка для проведення дослідів ДМ-23.

2.2. Машина для дослідів ДМ-30.

2.3. Набір гвинтів, гайок і втулок.

2.4. Днамометричний ключ із змінной головкой.

2.5. Штангенциркуль.

2.6. Різьбометр.

3. Опис установки для визначення коефіцієнта тертя

Установка складається із двох змінних пластин 1, повзуна 2 і основи 3. У верхній частині повзуна є різьбовий отвір, в який вкручується гвинт 9, з’єднується через сухар 11, повзун 2 з динамометричним кільцем 10. В нижній частині основи є центруючий бурт, який слугує для з’єднання установки із столом машини ДМ-30.

Затяжка гвинта 4 з гайкою 5 здійснюється динамометричним ключом. Сила зсуву повзуна визначається по індикатору динамометричного кільця 10.

Зсув повзуна відносно пластин можна спостерігати по зсуву поділок на повзуні відносно поділок на одній з пластин.

Установка дозволяє визначить гвинтове з’єднання з різними параметрами. Для цієї мети в комплект додають три різні пари пластин 1 з різною чистотою обробки з’єднувальних поверхонь і серією гвинтів, гайок і втулок, маючих різний діаметр і крок різьби. Встановлення гвинтів різних діаметрів проводиться через змінні втулки 6 і 7. Зовнішній діаметр втулок виконаний по діаметру отворів пластин, а внутрішній діаметр має різні розміри в залежності від діаметра болта з врахуванням наявності зазору між ним і втулкою. Пластини мають штифти 8, а втулки – пази, виключаючи поворот гвинта при його затягуванні.

 

 

 

4. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1. Дослідженню піддаються три комплекта пластин з різною чистотою обробки поверхонь, які з’єднуються гвинтами одного і того ж діаметру. Змазка з’єднуваних поверхонь проводиться за вказівками викладача.

4.2. Шляхом заміру визначається зовнішній діаметр різьби гвинта , крок різьби , зовнішній діаметр опорної поверхні гайки і діаметр отвору під гвинт втулки.

4.3. За таблицями ГОСТа для данного зовнішнього діаметра різьби і кроку знаходять відповідно внутрішній і середній діаметри, а потім знаходять розрахунковий діаметр різьби .

4.4. Установку збирають так, щоб зійшлись отвори бічних пластин з отворами повзуна. Відмітку на повзуні звіряють з верхньою відміткою на боковій пластині.

4.5. Встановлюємо індикатори динамометричного кільця і динамометричного ключа в гніздах так щоб їх сторони впалися і були при підняті на 1 – 2 мм, і міцно закріплені гвинтами. Після цього шкали індикаторів встановлюють нульовим положенням проти стрілок.

4.6. Визначаємо допустиму силу затяжки гвинта за формулою

Де - допустиме напруження на розтягу для матеріалу гвинта; 1.3 – коефіцієнт.

4.7. Для чотирьох значень сили затягу визначаємо момент вкручування за формулою, значення коефіцієнта тертя в різьбі і на торці гайки знаходимо по таблиці.

4.8. Затягуємо гайку гвинта динамометричним ключом до момента, наближеного . Фіксуємо момент по шкалі індикатора ключа. Плавно повертаємо ключ до потрібного показника стрілки.

4.9. Для даної затяжки гвинтове з’єднання навантажуємо зсувною силою , створюємо обертання маховичка машини ДМ-30 до початку зсуву повзуна відносно пластини. Початок зсуву визначаємо по скачку стрілки індикатора динамометричного кільця (зупиняємо приріст навантаження). Найбільший показник зсуву відповідає тертю спокою. Заносимо його в протокол.

4.10. Аналогічно пунктам 4.8. і 4.9. визначаємо силу зсуву від затяжки гвинта моментом наближеним до . Після зсуву повзуна гвинт затягуємо наступним по величині моментом без зняття попередньої затяжки. Необхідно слідкувати, щоб позначка на повзуні не виходила за допуски нижньої риски на пластинах.

5. ОСНОВНІ РОЗРАХУНКОВІ ЗАЛЕЖНОСТІ

Теоретична максимальна зсувна сила дорівнює силам тертя, які виникають на поверхні з’єднань.

Де число з’єднань на малюнку 1

Так як , тоді кінцева залежність для визначення

Де - сила затягу гвинта;

– коефіцієнт тертя на поверхнях з’єднань.

При виконанні даної роботи сила затягу пропорціональна моменту закручування , вміряну динамометричним ключом. Момент закручування визначається по наступній залежності

Де - момент тертя в різі;

- момент тертя на торці гайки;

- середній діаметр різі;

- кут підйому різі;

- зовнішній діаметр опорної поверхні гайки;

- внутрішній діаметр опорної поверхні гайки;

- наведений кут тертя в різі;

- коефіцієнт тертя на торці гайки.

Підставляємо в рівняння значення , знайдені із залежності, визначаємо значення - коефіцієнта тертя на поверхні зє’днання

Де - число поверхонь які зсуваються, або

Коефіцієнти тертя в різі і на торці гайки (середні значення)

Таблиця 1

Стан контактних поверхонь	Коефіцієнт тертя в різі	Коефіцієнт тертя на торці гайки
Начисто оброблені поверхні при наявності змазки Чорнова обробка поверхні при наявності змазки Чорнова обробка поверхні без змазки	0,10 0,20 0,30	0,085 0,15 0,25

 

6. ПОРЯДОК ОФОРМЛЕННЯ ПОТОКОЛА ДОСЛІДУ

6.1. Заповнюємо після вимірів характеристику досліджуємого гвинтового з’єднання і умови змазки.

6.2.Заповнюємо дані результатів дослідів по вимірюванню момента закручування і зсувного зусилля.

6.3. Визначаємо фактичне значення коефіцієнта тертя на поверхні з’єднання для кожного досліду і знаходимо середнє значення .

6.4. Будуємо графіки: а)залежності зсувної сили від момента закручування ; б)залежності коефіцієнта тертя від якості обробки поверхонь які перебувають в терті.

6.5. По закінченні роботи зробити короткі висновки.