RU206443U1

RU206443U1 - Стенд для исследования затянутого болтового соединения

Info

Publication number: RU206443U1
Application number: RU2021113085U
Authority: RU
Inventors: Алексей Валентинович Стручков
Priority date: 2021-05-04
Filing date: 2021-05-04
Publication date: 2021-09-13

Abstract

Полезная модель относится к испытательному оборудованию, предназначенному для определения зависимости моментов завинчивания от силы затяжки, и может быть использована в учебном процессе для студентов технических специальностей.Стенд для исследования затянутого болтового соединения содержит корпус (1), в котором закреплено силоизмерительное устройство - предварительно протарированная динамометрическая пружина (5) с тензодатчиками, имеющая центральное отверстие, в котором установлен исследуемый болт (4) с центрирующей сферической шайбой (2), зафиксированный сухарем (3) от проворачивания. Болт (4) затягивается гайкой (8), усилие сжатия от которой через контактное устройство в виде упорного подшипника (7) воспринимает динамометрическая пружина (5). Упорный подшипник снабжен диском (11), обеспечивающим возможность блокирования упорного подшипника путем установки штифта (10) в соосные отверстия, выполненные в диске (11) и корпусе (1) стенда.Технический результат заключается в повышении достоверности показаний за счет возможности определения при заданной силе затяжки как полного момента завинчивания Тзав, так и момента сил трения в резьбе Трбез разборки и последующей сборки стенда, и сокращении времени исследования.

Description

Полезная модель относится к испытательному оборудованию, а именно к стендам для исследования затянутых резьбовых соединений с целью определения зависимости моментов завинчивания от силы затяжки, и может быть использована в учебном процессе для студентов технических специальностей, изучающих дисциплины детали машин, техническая механика, основы проектирования машин, технические устройства, машины и их элементы.

Известно несколько стендов для исследования болтового соединения с затяжкой [Основы конструирования машин. Механические передачи и соединения деталей машин: лаб. практикум / Т.Т. Ереско, Н.А. Смирнов, Г.Г. Назаров, Н.А. Стариков; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т - Красноярск, 2009. - 132 с.; Исследование затянутого болтового соединения: Метод. указания к лаб. работе / Самар. гос.аэрокосм. ун-т; Сост. Е.П. Жильников, В.П. Тукмаков. Самара, 2007. 16 с].

Исследования болтового соединения с затяжкой заключаются в определении полного момента затяжки Т_зат, и его составляющих - момента сил трения в резьбе Т_р и момента сил трения в торце гайки Т_т в зависимости от усилия затяжки F_зат. Причем, момент сил трения в торце гайки Т_т определяется путем вычитания из полного момента затяжки Т_зат момента трения в резьбе Т_р:

Т_т=Т_зат - Т_р.

Известна установка для испытания болтовых соединений (Основы конструирования машин. Механические передачи и соединения деталей машин: лаб. практикум / Т.Т. Ереско, Н.А. Смирнов, Г.Г. Назаров, Н.А. Стариков; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т - Красноярск, 2009. - 132 с.), содержащее основание, на котором крепится силоизмерительное устройство, выполненное в виде динамометрической пружины. В теле пружины предусмотрено сквозное отверстие, в которое вставляется исследуемый болт, фиксируемый от проворачивания сменной колодкой. Для центрирования болта в отверстие пружины установлена сферическая шайба. Болт затягивается гайкой, торец которой опирается на втулку (контактное устройство), передающую деформацию сжатия динамометрической пружине. Величина деформации пружины измеряется индикатором.

Принцип действия установки основан на одновременном измерении момента завинчивания гайки и возникающей при этом силы затяжки болта.

Величина осевой силы затяжки болта пропорциональна упругой деформации сжатия динамометрической пружины, измеряемой индикатором (см. рис. 2.4, Основы конструирования машин. Механические передачи и соединения деталей машин: лаб. практикум / Т.Т. Ереско, Н.А. Смирнов, Г.Г. Назаров, Н.А. Стариков; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т - Красноярск, 2009). Значение осевой силы определяется по тарировочной таблице (см. табл. 2.4, там же).

Момент завинчивания гайки пропорционален упругой деформации изгиба стержня динамометрического ключа. Деформация стержня фиксируется по шкале З динамометрического ключа. Шкала ключа протарирована на определение момента завинчивания с ценой деления 10; 20; 30 (Н⋅м).

Установка дает возможность измерить момент завинчивания как сумму Т_зав=T_р+T_т. В этом случае гайка болта опирается на втулку.

Для определения момента сил трения в резьбе Т_р необходимо переналадить стенд, а именно, под гайку дополнительно установить упорный подшипник.

Однако, данное устройство не позволяет обеспечить чистоту эксперимента, т.е. обеспечить определение полного момента завинчивания Т_зав и его составляющих - момента сил трения в резьбе Т_р в идентичных условиях, которые при разборке - сборке неизбежно изменяются, а также для определения моментов уходит достаточно много времени, в связи с необходимостью разборки и сборки устройства для установки опорного подшипника.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является экспериментальная установка для исследования затянутого болтового соединения (Исследование затянутого болтового соединения: Метод. указания к лаб. работе / Самар. гос.аэрокосм, ун-т; Сост. Е.П. Жильников, В.П. Тукмаков. Самара, 2007. 16 с.); (http://repo.ssau.ru/bitstream/Metodicheskie-materialy/Issledovanie-zatyanutogo-boltovogo-soedineniya-Elektron.nyi-resurs-metod-ukazaniya-k-lab-rabote-70828/1/Жильникoв%20E.П.%20Иccлeдoвaние %20затянутого%20болтового%20 соединения.рdf), представляющая собой приспособление для нагружения болта и измерения усилия затяжки. Для затяжки болта применяется динамометрический ключ. В корпусе приспособления крепится силоизмерительное устройство - предварительно протарированная динамометрическая пружина. В центре пружины устанавливается испытуемый болт, головка которого опирается на сферическую шайбу. Болт затягивается гайкой, торец которой опирается на шайбу. Для исключения поворота болта в момент затяжки головка его удерживается сухарем. Болт затягивается гайкой, горец которой опирается на шайбу. Для определения момента на ключе шайба опирается на втулку (контактное устройство) и удерживается от поворота штифтами (см. схему а, рис. 10, Исследование затянутого болтового соединения: Метод. указания к лаб. работе / Самар. гос. аэрокосм. ун-т; Сост. Е.П. Жильников, В.П. Тукмаков. Самара, 2007). Для исключения трения на опорной поверхности гайки и возможности измерения момента сил трения в резьбе Т_р, контактное устройство (втулка) заменяется на упорный шарикоподшипник (см. схему 6, рис. 10, там же).

Таким образом, имеется возможность измерения на установке полного момента завинчивания Т_зав, момента сил трения в резьбе Т_р и усилия затяжки F_зат. Момент сил трения в торце гайки Т_т определяется путем вычитания из полного момента завинчивания Т_зав момента трения в резьбе Т_р:

Т_т=Т_зав - Т_р.

Недостатками указанной экспериментальной установки так же является невозможность обеспечить чистоту эксперимента, т.е. обеспечить определение полного момента завинчивания Т_зав и момента сил трения в резьбе Т_р в идентичных условиях, так как для определения искомых величин установку приходится полностью разбирать, менять детали и снова собирать установку (что влияет на достоверность показаний измерения). Для того, чтобы установку перевести из схемы сборки а после определения полного момента завинчивания Т_зав т в схему сборки 6 для определения момента сил трения в резьбе Т_р, необходимо почти полностью разобрать установку и снова собрать. При этом сбивается установка усилий затяжки F_зат, при которых определяются полный момент завинчивания Т_зав и момент сил трения в резьбе Т_р. Кроме того, для перехода от одной схемы сборки к другой уходит достаточно много времени.

Задачей полезной модели является повышение достоверности показаний измерения за счет обеспечения идентичных условий при определении моментов завинчивания гайки при сокращении времени исследования болтового соединения.

Поставленная задача достигается за счет того, что стенд для исследования затянутого болтового соединения, содержащий корпус, в котором закреплено силоизмерительное устройство - предварительно протарированная динамометрическая пружина с тензодатчиками, имеющая центральное отверстие, в котором установлен исследуемый болт с центрирующей сферической шайбой, зафиксированный устройством от проворачивания, и затянутый гайкой, усилие сжатия от которой через контактное устройство воспринимает силоизмерительное устройство, отличающийся тем, что в качестве контактного устройства применен упорный подшипник, снабженный диском, обеспечивающим возможность блокирования упорного подшипника путем установки штифта в соосные отверстия, выполненные в диске и корпусе стенда.

Технический результат заключается в повышении достоверности показаний, за счет возможности определения при заданной силе затяжки как полного момента завинчивания Т_зав (при заблокированном опорном подшипнике - вставленном штифте в соосные отверстия диска опорного подшипника и корпуса стенда), так и момента сил трения в резьбе Т_р (при разблокированном опорном подшипнике - удаленном штифте) без разборки и последующей сборки стенда, и сокращении времени исследования.

На фиг. 1а представлен стенд для исследования затянутого болтового соединения с заблокированным упорным подшипником.

На фиг. 1б показан стенд для исследования затянутого болтового соединения с разблокированным упорным подшипником.

Стенд для исследования затянутого болтового соединения содержит корпус 1, в который устанавливается силоизмерительное устройство - предварительно протарированная динамометрическая пружина 5, снабженная индикатором 6. Исследуемый болт 4, расположенный в центральном отверстии динамометрической пружины, центрируется при помощи сферической шайбы 2 и фиксируется со стороны головки в корпусе 1 от проворачивания при помощи сухаря 3. На болт 4 устанавливается упорный подшипник 7 (шарико- или роликоподшипник), который одним торцом упирается в корпус 1 стенда, а другой его торец закрывается диском 9. Болт затягивается гайкой 8, торец которой упирается в диск 9 упорного подшипника 7. По периферии диска 9 и в корпусе 1 стенда выполнены соосно отверстия под штифт. При измерении полного момента завинчивания Т_зав упорный подшипник 7 необходимо блокировать, тогда он будет выполнять функцию втулки.

Стенд для исследования затянутого болтового соединения работает следующим образом: Исследуемый болт 4 устанавливают в центральном отверстии силоизмерительного устройства - предварительно протарированной динамометрической пружине 5, центрируя при помощи сферической шайбы 2 и фиксируют в корпусе 1 от проворачивания при помощи сухаря 3. На исследуемый болт 4 устанавливают упорный подшипник 7, который одним торцом упирается в корпус 1 стенда, а другой его торец закрывается диском 9. На исследуемый болт 4 устанавливают гайку 8, которую затягивают до упора с диском 9, до того момента, пока стрелка индикатора 6 не сдвинется с места. Отверстия под штифт в корпусе 1 и диске 9 упорного подшипника 7 совмещают, в эти отверстия вставляют штифт 10. В таком положении стрелка индикатора устанавливается на ноль - стенд готов к измерению полного момента завинчивания Т_зав.

Затем гайка 8 затягивается до определенной силы затяжки, которая контролируется по индикатору 6. С помощью динамометрического ключа замеряется полный момент завинчивания Т_зав (при вставленном штифте 10 в соосные отверстия). Затем приступают к измерению момента трения в резьбе Т_р. Для этого штифт 10 убирают, упорный подшипник 7 разблокируется, диск 9 упорного подшипника получает возможность поворачиваться вместе с гайкой 8, что исключает трение на опорной поверхности гайки, и в связи с малостью момента трения в подшипнике момент завинчивания на ключе принимается равным моменту трения в резьбе Т_р, который измеряется также с помощью динамометрического ключа.

Таким образом, имеется возможность без разборки и последующей сборки стенда провести измерения полного момента Т_зав, момента трения в резьбе Т_р и усилия затяжки F_зат.

Затем сила затяжки гайки 8 увеличивается до следующего значения и замеры повторяются, и так несколько раз.

Момент сил трения в торце гайки Тт определяется путем вычитания из полного момента завинчивания Т_зав момента трения в резьбе Т_р: Т_т=Т_зав - Т_р.

Стенд позволяет проводить замеры в идентичных условиях, т.е. при одной и той же силе затяжки F_зат определять полный момент завинчивания Т_зав и момент сил трения в резьбе Т_р со значительной экономией времени.

Claims

Стенд для исследования затянутого болтового соединения, содержащий корпус, в котором закреплено силоизмерительное устройство - предварительно протарированная динамометрическая пружина с тензодатчиками, имеющая центральное отверстие, в котором установлен исследуемый болт с центрирующей сферической шайбой, зафиксированный устройством от проворачивания, затянутый гайкой, усилие сжатия от которой через контактное устройство воспринимает силоизмерительное устройство, отличающийся тем, что в качестве контактного устройства применен упорный подшипник, снабженный диском, обеспечивающим возможность блокирования упорного подшипника путем установки штифта в соосные отверстия, выполненные в диске и корпусе стенда.