Курсовые и лабораторные по сопромату Подвижный шарнир Балочные системы Пространственная система сил Основные понятия кинематики Растяжение и сжатие Деформации при кручении Сопротивление усталости

Курсовые и лабораторные по сопромату, теоретической механике, машиностроительному черчению

Конструкции шпилек

Шпильки (рисунок 4.6) применяют в тех случаях, когда в конструкции соединения нет места для головки болта или невозможно просверлить сквозное отверстие под болт. Шпильку используют также в тех случаях, когда материал соединяемых деталей не обеспечивает достаточной долговечности резьб при частых сборках и разборках (алюминиевые или магниевые сплавы, серый чугун).

Рисунок 4.6 – Конструкции шпилек

Конструкции гаек и шайб

Основным типом гаек являются шестигранные (рисунок 4.7а). Высота нормальных гаек составляет 0,8d. При частом завинчивании и отвинчивании и больших силах применяют высокие (высота 1,2d) и особо высокие (высота 1,6d) гайки. Гайки, подлежащие стопорению с помощью шплинтов, выполняют корончатыми или прорезными, обычно с увеличенной общей высотой (рисунок 4.7б).

Гайки, часто завинчиваемые и отвинчиваемые при малой потребной силе затяжки, выполняют в виде барашка (рисунок 4.7д) или с накаткой (рисунок 4.7е).

Шайбы (рисунок 4.7ж) предназначены для предохранения от повреждений при затяжке болтов или гаек чисто обработанных участков поверхностей соединяемых деталей и для обеспечения правильной установки головки болта или гайки при неперпендикулярной поверхности детали относительно стержня болта.

Рисунок 4.7 – Конструкции гаек и шайб

Основные способы стопорения резьб

При действии переменной нагрузки, вибрациях, сотрясениях возможно самоотвинчивание резьбовых деталей. Для предупреждения этого явления применяют стопорящие устройства (рисунок 4.8), работа которых основана на создании дополнительного трения, использовании специальных запирающих элементов: шплинтов, шайб, применении пластического деформирования или приварки после затяжки.

Рисунок 4.8 – Конструкции стопорящих устройств

На рисунке 4.8а представлен способ стопорения резьбы контргайкой, т.е. второй гайкой. После затягивания контргайка воспринимает основную осевую нагрузку, а сила затяжки и сила трения в резьбе основной гайки ослабляются.

Стопорения гайки или головки винта по отношению к детали можно достичь стопорными шайбами (рисунок 4.9б) с лапками, одну из которых отгибают по грани корпуса, а две других – по грани гайки.

Рисунок 4.9 – Способы стопорения специальными элементами

4.8 Описание лабораторной установки 

Установка для исследования резьбового соединения (рисунок 4.10) состоит из станины 1 с отверстием для исследуемого болта 3, гайки 2 и опорной шайбы 4. Усилие Fз затяжки болта косвенно определяется через деформацию упругого элемента 5, измеряемую индикатором 6 путем умножения числа делений на цену деления 1200 Н/дел.

Рисунок 4.10 – Установка для испытания резьбовых соединений

Для предотвращения изгиба болта под его головкой установлена сферическая гайка 7. Болт фиксируется от вращения с помощью хомута 8. Усилие затяжки болта (момент) определяется динамометрическим ключом (рисунок 4.11) путем умножения числа делений индикатора на цену деления 0,51 Нм/дел.

Усилие Tк затяжки болта (момента) затрачивается на преодоление трения Tр в резьбе и трения Tг на торце гайки Tк = Tр + Tг.

Рисунок 4.11 – Ключ динамометрический

4.9 Порядок выполнения эксперимента

 

4.9.1 Установить по указанию преподавателя болт с гайкой. Затягивая гайку динамометрическим ключом до нужных значений по индикатору 6 (не менее трех положений), одновременно зафиксировать значения Tк по индикатору ключа соответствующему предложенному ниже значению (рисунок 4.12).

 

Рисунок 4.12 – Сборка с шайбой

4.9.2 Затянуть болт, регистрируя значение TK при трех значениях Fa с помощью динамометрического ключа.

Ориентировочно:

Fa1 – первая затяжка от 16 до 18 делений;

Fa2 – вторая затяжка от 11 до 13 делений;

Fa3 – третья затяжка от 5 до 7 делений. 

4.9.3 Установить под гайку подшипник и повторить опыты по значениям Fa1, Fa2, Fa3, полученным в опыте 4.10.2, и зарегистрировать значения TK .

4.9.4 С некоторыми допущениями можно считать, что при проведении опытов с подшипником трение на торце гайки отсутствует. Тогда TK = TР .

4.9.5 Повторение пунктов 4.10.1, 4.10.2 и 4.10.3 для болта другого типоразмера (по заданию преподавателя).

4.10 Обработка результатов эксперимента

4.10.1 Перемножая число делений на цену деления, определить фактические значения Fa и Tк в каждом опыте.

4.10.2 Определить значение угла трения в резьбе, используя выражение:

,

где ; φ – угол подъема винтовой линии; определяется по результатам измерения параметров резьбы; γ – угол трения в резьбе.

4.10.3 Определить коэффициент трения в резьбе fP = tg γ. Результаты занести в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Параметры расчета болтового соединения

Болт

№ опыта

Fа, Н

Tк,
H× м

Tр,

H× м

,

H· м

4.11 Отчет о лабораторной  работе

Содержание отчета:

а) цель лабораторной работы;

б) описание лабораторной установки;

в) описание выполнения лабораторной работы;

г) результаты испытаний и расчетов, сведенные в таблицу;

д) краткие выводы по лабораторной работе.

Результаты эксперимента занести в таблицу 4.2.

4.12 Контрольные вопросы

1. Перечислите основные типы резьб и области их применения.

2. Перечислите основные параметры резьбы.

3. Перечислите основные типы крепежных деталей.

4. Для чего применяются шайбы?

5. Назовите способы стопорения  резьбовых соединений.

6. Как определить экспериментально момент закручивания Tк и силу затяжки Fa?

Пределом упругости  называется максимальное на­пряжение, при котором в материале не обнаруживается признаков пластической (остаточной) деформации.

Предел упругости существует независимо от закона прямой пропорциональности. Он характеризует начало перехода от упругой деформации к пластической.

У большинства металлов значения предела пропорци­ональности и предела упругости незначительно отлича­ются друг, от друга. Поэтому обычно считают, что они практически совпадают. Для стали СтЗ  МПа.

При дальнейшем нагружении криволинейная часть диаграммы переходит в почти горизонтальный участок CD - площадку текучести. Здесь деформации растут практически без увеличения нагрузки. Нагрузка Fт, соот­ветствующая точке D, используется при определении фи­зического предела текучести:

  (3.2)

Физическим пределом текучести  называется на­именьшее напряжение, при котором образец деформиру­ется без заметного увеличения растягивающей нагрузки.

Предел текучести является одной из основных механических характеристик прочности металлов. Для стали Ст3  МПа.

Зона BD называется зоной общей текучести. В этой зоне значительно развиваются пластические деформации. При этом у образца повышается температура, изменяются электропроводность и магнитные свойства.

Диаграмма после зоны текучести снова становится кри­волинейной. Образец приобретает способность восприни­мать возрастающее усилие до значения Fmax - точка E на диаграмме. Усилие Fmax используется для вычисления временного сопротивления:

  (3.3)

Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называется временным сопротивлением.

Для стали марки Ст3 временное сопротивление  МПа.

Зона DE называется зоной упрочнения. Здесь удлине­ние образца происходит равномерно по всей его длине, первоначальная цилиндрическая форма образца сохраня­ется, а поперечные сечения изменяются незначительно и также равномерно.


Общие сведения о подшибниках качения