Цель работы: определить зависимость осевой сдвигающей силы от силы затяжки болтов при различных способах пригонки клеммы к валу.
1. Краткие теоретические сведения
Клеммовые соединения применяют для закрепления деталей на валах и осях, цилиндрических колоннах, кронштейнах и т.д. По конструктивным признакам различают два основных типа клеммовых соединений: а) со ступицей, имеющей прорезь; б) с разъемной ступицей. Разъемная ступица несколько увеличивает вес и стоимость соединения, но при этом становится возможным устанавливать клемму в любой части вала, независимо от формы соседних участков и от других расположенных на валу деталей.
При соединении деталей с помощью клемм используют силы трения, которые возникают от затяжки болтов. Эти силы трения позволяют нагружать соединение как моментом (М=Рl), так и осевой силой S. Передача нагрузки только за счет сил трения недостаточно надежна. Поэтому не рекомендуется применять клеммовые соединения для передачи больших нагрузок.
|
|
К достоинствам клеммового соединения относятся простота монтажа и демонтажа, самопредохранение от перегрузки, а также возможность перестановки и регулировки взаимного расположения деталей как в осевом, так и в окружном направлениях (регулировка положения рычагов и тяг в механизмах управления и т.п.).
В данной работе изучается клеммовое соединение со ступицей, имеющей прорезь. Рассмотрим два случая постановки клеммы на валу – без зазора и с зазором.
Первый случай. Клемма достаточно гибкая, форма сопрягаемых деталей строго цилиндрическая, зазор в соединении близок к нулю (рис.1). В этом случае можно полагать, что давление р распределено равномерно по поверхности соприкосновения деталей, а условие прочности соединения выражается в виде:
, (1) где Q – сила затяжки болта; f – коэффициент трения (0,1…0,2);
d – диаметр вала; с – расстояние от оси болта до вала; S – осевая сила.
Рис.1 Рис. 2
Второй случай. Клемма обладает большой жесткостью, а посадка деталей выполнена с большим зазором (рис.2). При этом можно допустить, что контакт деталей происходит по линии, а условие надежности соединения выражается в виде: (2)
2. Порядок выполнения работы
2.1. Получают у преподавателя исходные данные и заносят их в графу 6 таблицы наблюдений.
2.2. Измеряют ширину клеммы и расстояние от оси болта до стержня.
2.3. Устанавливают в клемму стержень, образующий плотное соединение, и затягивают его с помощью болта на величину заданного усилия. Усилие затяжки Q определяют по индикатору динамометрической скобы и тарировочному графику.
2.4. С помощью верхнего штурвала машины ДМ30М подводят пуансон до его соприкосновения с торцовой частью стержня. Усилие создается с помощью нижнего штурвала. Значение сдвигающей силы замеряют с помощью индикатора в момент начала движения стержня.
|
|
2.5. Снимают нагрузку и усилие затяжки. Вставляют в клемму другой стержень меньшего диаметра для образования соединения, показанного на рис.2. Проводят аналогичные испытания согласно п.п.2.3 и 2.4. Результаты заносят в соответствующие графы таблицы наблюдений.
2.6. Рассчитывают по формулам (1) и (2) значения сдвигающего усилия S при заданных значениях усилий затяжки Q.
2.7. Сравнивают расчетные значения с полученными экспериментально и делают выводы.
2.8. По результатам расчетов строят графики S = f(Q).
3. Отвечают на контрольные вопросы:
а) записать условие неподвижности разъемной клеммы на валу при действии на нее осевой силы;
б) какое влияние на прочность соединения оказывает наличие боковых зазоров между жесткой клеммой и валом;
в) как влияет на прочность клеммового соединения состояние контактирующих поверхностей.
4. Таблица наблюдений
№ п/п | Диаметр стержня, d, мм | Предельные отклонения диаметра стержня, мм | Ширина клеммы, b, мм | Сила затяжки Q клеммового соединения | Осевая сдвигающая сила S | ||
Показания индикатора, мм | Сила, кН | Показания индикатора, мм | Сила, кН | ||||
I | + 0,035 + 0,018 | ||||||
II | – 0,017 | ||||||
Примечание. Графа 6 заполняется по данным преподавателя. Для заполнения граф 5 и 8 используется
тарировочный график динамометрического кольца.
5. Расчет сдвигающих усилий S в клеммовом соединении для значений Q, принятых при эксперименте
Рассматриваемый случай | Условие (формула) неподвижности клеммы на валу | Сила затяжки Q, кН | Расчет осевой сдвигающей силы S для выбранной силы затяжки Q, кН |
1.Клеммовое соединение «без зазора» | S1 = | ||
S2 = | |||
S3 = | |||
2.Клеммовое соединение «с зазором» | S1 = | ||
S2 = | |||
S3 = |
6. ГРАФИКИ S = f(Q) (для двух рассмотренных случаев)
ВЫВОД: ____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
ВЫПОЛНИЛ: Ст. ______________________________ Гр. ___________ ПРИНЯЛ: ______________________