Сравнительная оценка точности методов контроля усилия затяжки резьбового соединения

Для одного и того же значения усилия затяжки определим по формулам (1) –(3) соответствующие ей расчетные значения , и . Если далее в процессе затяжки резьбы выдерживать эти параметры, то в идеальном случае, естественно при каждом методе контроля должно обеспечиваться одно и то же значение усилия силы затяжки, т.е.

(4)

Здесь индексы в скобках указывают соответственно на методы контроля затяжки по крутящему моменту, углу поворота гайки и удлинению болта. В свою очередь, эти усилия затяжки должны быть равны теоретическому значению усилия затяжки , которое может быть определено при тарировке болта в процессе его растяжения на машине.

Но в реальных случаях равенство (4) не будет соблюдаться из-за погрешностей, присущих каждому методу затяжки.

Для экспериментального сравнения точности указанных методов контроля усилия затяжки можно использовать специальную установку, указанную на рис. 6.

Экспериментальная установка содержит плиту 1, на которой установлена втулка. Внутри втулки проходит исследуемый болт 3. на плите укреплены стойки 4 и 5 с измерительными головками. Наконечники последних находятся в контакте с торцовыми поверхностями болта. При затягивании гайки 6 динамометрический ключ упирается в штырь 7 и поворачивает диск 8 с закрепленной на нём стрелкой 9. угол поворота отсчитывается по шкале 10.

При завинчивании гайки происходит удлинение болта и изменение положения его торцовых поверхностей. Это фиксируется с помощью измерительных головок. Очевидно, разность показаний измерительных головок говорит о значении удлинения болта.

Для затяжки используется динамометрический ключ.

Эксперимент проводится в следующей последовательности:

1. Вначале следует выполнить двух или трехкратное обжатие стягиваемых деталей с помощью обычного гаечного ключа. Отвернув гайку после последнего обжатия, доводят её от руки до плотного касания с опорной поверхностью. Это положение гайки считается начальным, при этом стрелка отсчетного приспособления устанавливается на нулевое деление лимба. Далее наконечники измерительных головок вводят в контакт с торцевыми поверхностями болта с некоторым натягом. Стрелки измерительных головок устанавливают на нулевые деления шкалы.

 

Рис. 6

 

2. Производится затяжка гайки динамометрическим ключом. Для каждого из значений крутящего момента , равного 5 Н∙м, 10 Н∙м,15 Н∙м,

20 Н∙м, 25 Н∙м и 30 Н∙м, отсчитываются по лимбу углы затяжки , а также

показания измерительных головок: верхней – и нижней – . Здесь i – порядковый номер опыта.

Полученные данные заносятся в таблицу 1 бланка отчета по лабораторной работе. Эксперимент проводится три раза.

 

3.На основе полученных данных определяются среднеарифметические значения удлинения болта , вычислив предварительно значения удлинения болта , а также находятся среднеарифметические значения .

4.По данным таблицы 1 строим график 1 зависимости от (подобный указанному на рис.4) и определяется значение .

5.Для каждого значения , указанного в таблице 1, рассчитывается значение угла затяжки

.

6.По экспериментальным значениям , и , указанным в таблице 1, определяются значения , и на основе зависимостей (1) – (3). Для выполнения этих решений перепишем эти зависимости относительно искомых усилий затяжки. В итоге получим:

, Н (5)

, Н (6)

, Н (7)

Результаты расчетов заносятся в таблицу 2 бланка отчета по лабораторной работе.

7.На графике 2 бланка отчета производится построение лучей, отображающих зависимости рассчитанных по уравнениям (5) – (7) параметров от удлинения болта (рис.7).

 

 

 

Рис.7

На этом же графике наносится зависимость действительного значения усилия затяжки на основе результатов растяжения болта на машине (см.таблицу А).

 

Таблица А

, мм		0,025	0,04	0,055	0,07	0,085	0,095	0,4

 

Далее, на графике 2 проводят ординату, пересекающую все кривые рис.7) и снимают значения усилий затяжки в точках а, б, с и d.

8.На основе данных точек а, б, с и d определяются отклонения расчетных значений усилий Р_з , Р_з (М) и Р_з от действительных их значений, полученных при растяжения болта на машине (значение ординаты точки а). Для этого следует использовать зависимости:

;

,

%,

где – отклонение расчётного значения усилия затяжки (полученного для того или иного метода контроля усилия затяжки) от действительного значения в %.

9.Сделать выводы по поведению экспериментальных данных.

 

Справочные данные

В работе используется болт М10, изготовленный из стали 45 с твердостью НRC 30…50. Длина болта мм, шаг резьбы Р =1,5 мм, средний диаметр резьбы мм.

Модули упругости болта и стягиваемой втулки

Длина стягиваемой втулки = 200 мм.

Диаметр опорной поверхности гайки мм.

Диаметр отверстия под болт мм.

Коэффициент трения принимать:

Угол

 

Задача

При затягивании гайки 1 на шестерне 2 привода маслопомпы (рис.8) необходимо обеспечить осевое усилие затяжки Н. Назначить метод контроля усилия затяжки и рассчитать значение контролируемого параметра.

 

 

 

Средний диаметр резьбы 23,026 мм.

Размеры для справок.

Рис.8

 

 

Кафедра Технологии машиностроительных производств

 

 

Лабораторная работа

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ УСИЛИЯ