Где сила предварительной затяжки;
остаточная затяжка стыка Fст от одного болта
. (4.11)
При
большой податливости болта
и малой податливости деталей стыка
коэффициент внешней нагрузки χ
мал и почти
вся внешняя сила
идет на разгрузку стыка. При большой
податливости соединяемых деталей и
стыка
,
например, при наличии толстых упругих
прокладок и малой податливости болтов
большая часть внешней нагрузки
воспринимается болтом. Средние, наиболее
характерные значения коэффициента χ
для соединений
металлических деталей без прокладок
0,2…0,3.
Работоспособность затянутого болтового соединения определяется из условия нераскрытия стыка
,
. (4.12)
В
случае невыполнения условия (4.12) в стыке
образуется зазор и нарушается герметичность
соединяемых деталей. Таким образом,
достаточная предварительная затяжка
,
обеспечивающая нераскрытие стыка
деталей, является необходимым условием
надежности и работоспособности
соединения.
4.6 Устройство и принцип работы установки
Изучается по приложению А.
4.7 Описание программного обеспечения
Изучается по приложению Б.
4.8 Последовательность выполнения работы
Провести измерение геометрических параметров болтового соединения. Сделать эскиз соединяемых пластин с нанесением основных геометрических размеров.
Вычислить расчетные значения податливостей болта
,
соединяемых деталей
и коэффициента внешней нагрузки
(формулы 4.4, 4.5, 4.8).Для предохранения установки и болта от поломки предварительно расчетным путем определить допустимую растягивающую нагрузку
болта
, (4.11)
где
, (4.12)
1,3 – коэффициент, учитывающий влияние скручивания болта от действия момента в резьбе Тр;
–предел текучести;
для сталей Ст1 – 180 МПа; Ст3 – 220 МПа;
Сталь45 – 360 МПа;
n – запас прочности (выбрать по таблице 4.2).
Допустимую силу затяжки определить из предположения, что усилие в стыке должно быть не больше, чем прилагаемая внешняя нагрузка
. (4.13)
Варьируя значениями внешней силы от
до
для вычисленных значений
,
,
построить расчетную диаграмму затянутого
болтового соединения и определить
критическое значение внешней нагрузки,
при которой произойдет раскрытие стыка.Провести эксперимент по изучению распределения силовых зависимостей в затянутом болтовом соединении, нагруженном внешней нагрузкой.
а) выбрать зазор в исследуемом болтовом соединении – датчики силы должны при этом показывать 0, затем выставить в 0 датчик перемещения;
б) произвести затяжку болтового соединения до тех пор, пока датчики силы не покажут значение силы затяжки около 1000 Н, одновременно измеряются соответствующие деформации болта датчиком перемещений;
в)
выбрать зазор в тягах механизма нагружения
и произвести ступенчатое нагружение
затянутого болтового соединения путем
завинчивания гайки 5 (рисунок 4.4) до тех
пор, пока датчики усилия не покажут
ноль; при этом шаг нагружения ориентировочно
взять
и на каждом измерении фиксируется
удлинение болта
.
Таблица 4.1 – Геометрические параметры болтового соединения
-
Толщина 1-ой детали
,
мТолщина 2-ой детали
,
м(высота датчика силы)
Длина болта L, м
Высота гайки H, м
Расчетная длина болта l, м
(см. рисунок 4.1)
Площадь соприкосновения соединяемых деталей А1= А2 , м2
Площадь поперечного сечения болта Аб, м2
Таблица 4.2 – Запасы прочности для болтов с неконтролируемой нагрузкой
-
Материал болта
Диаметр резьбы
М6 – М16
М16 – М30
М30 – М60
Углеродистая сталь
4 – 3
3 – 2
2 – 1,3
Произвести сравнительный анализ теоретических расчетов экспериментальных данных коэффициента внешней нагрузки, податливостей болта и деталей, а также критической внешней силы, которая раскрывает стык деталей.
Сделать выводы по лабораторной работе и ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
Как учитывается влияние растягивающей силы в расчете болта на прочность
В чем отличие расчета на прочность болтового соединения нагруженного только внешними силами и когда болт затянут, а внешняя нагрузка раскрывает стык деталей?
Что такое коэффициент внешней нагрузки и каков его физический смысл?
Условие работоспособности затянутого болтового соединения?
Лабораторная работа №МС-5
УСТАНОВЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ
В ЗАКЛЕПОЧНЫХ ШВАХ