Лекции для студентов

Детали машин (курс лекций, часть 4)

Оборудование и приборы

Экспериментальное клеммовое соединение (рис. 2.14) содержит стержень 2, который вставляется в клемму 1 так, чтобы торец клеммы упирался в буртик стержня. Затяжка клеммы осуществляется болтом (шпилькой) 5 с гайкой 8. Для контроля усилия затяжки болта F₃ на болт надета динамометрическая пружина 9 с индикатором 6.

На конец стержня одет стакан 4, опирающийся на стержень через центрирующий шарик.

Рис. 2.14. Экспериментальная установка клеммового соединения

Нагружение клеммового соединения производится на винтовом прессе (рис. 2.15), обеспечивающим возможность испытания на растяжение-сжатие. Осевое усилие создается поворотом маховика пресса и замеряется динамометрическим кольцом с индикатором.

Графики зависимости F_а — F_З (рис. 2.16), построенные по уравнениям (2, 3, 4) линейны из начала координат. По данным уравнений (2, 3, 4) видно, что наибольшая сила передается при равномерном распределении давления (оптимальный случай).

Однако в реальных конструкциях клеммовых соединений распределение давления по поверхности вала-ступицы не только не равномерно, но и не закономерно. Закон распределения зависит также и от величины затяжки болта. Поэтому график зависимости F_а-F₃ — это кривая линия, приближающаяся на каких-то участках наиболее точно к теоретическим прямым, построенным по формулам (2, 3, 4). Сопоставление экспериментальной кривой с теоретическими графиками (прямые линии) позволяет сделать определенные выводы.

Лабораторная работа состоит из двух частей: теоретической и экспериментальной.

При выполнении первой части расчетным путем определяют допускаемое усилие затяжки болта [F₃] по формуле (5). Далее определяют соответствующие допустимой затяжки осевые усилия [F_а] по формулам (2, 3, 4).

Рис.2.15. Ручной винтовой пресс, используемый для проведения испытаний:

1 — основание; 2 — подставка; 3 — клеммовое соединение; 4 — индикатор;

5 — динамометрическое кольцо; 6 — ползун; 7 — маховик

F_а, кН

40
30
20
10

0 1 2 3 4 5 6 7 F₃,кН

Рис. 2.16. Графики зависимости F_а–F₃

На графике наносят точки соответственно найденным значениям [F₃] и [F_а] и соединяют с началом координат. Получаем теоретические зависимости усилия осевого сдвига F_а от усилия затяжки болта (шпильки) F₃ соответственно формулам (2, 3, 4), т. е. в зависимости от трех случаев распределения давления по поверхности вала.

При выполнении второй части величина затяжки болта и величина осевого усилия определяется экспериментально (несколько — 4…5 точек), строится кривая на том же графике. Производится анализ экспериментальной зависимости F_а — F_З.