Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Определение зависимости между осевой силой затяжки и моментом завинчивания не нагруженного внешней силой болтового соединения

Определение зависимости между осевой силой затяжки и моментом завинчивания не нагруженного внешней силой болтового соединения

Цель работы: определить зависимости между осевой силой затяжки и моментом завинчивания не нагруженного внешней силой болтового соединения при заданном материале болта, классе точности, его термообработке.

Основы теории затяжки болтов

При затяжке болта на гайку действует момент Тзат., создаваемый гаечным ключом и уравновешивающий моменты трения в резьбе Тр и Тг,

Осевое усилие затяжки FA связано с окружным усилием Ft в резьбе геометрической зависимостью:

Ft = FAtg(), (2)

Тр = Ft0,5d2 =0,5 FAtg()d2,, (3)

где d2 – средний диаметр резьбы;

— угол подъема резьбы;

— приведенный угол трения в резьбе треугольного профиля, соответствующий приведенному коэффициенту трения:

,

где — коэффициент трения на плоскости, справочная величина;

— угол профиля витка резьбы, при = 60 0 ;.

где fт – коэффициент трения на торце гайки и опорной втулки;

где S – размер под ключ; d – диаметр отверстия под болт; Dср – средний диаметр трения.

Окончательно

Тзат = FA [tg(0,5d2 + fт 0,5Dср], (6)

Краткое описание лабораторной установки ДМ27М.

Установка состоит из двух узлов (рис. 2.): болтового соединения с динамометрической пружиной и индикатором; динамометрического ключа с индикатором и сменными головками под гайки различного диаметра.

Рис.1. Болтовое соединение.

Принцип действия установки основан на одновременном определении величины крутящего момента при завинчивании гайки возникающей при этом осевой силы в стержне болта.

Рис. 2. Схема лабораторной установки.

Основные позиции: 1 – упорный шарикоподшипник; 2 – испытываемый болт; 3 – сухарь; 4 – сферическая шайба; 5 – индикатор; 6 – динамометрическая пружина; 7 – кулачковая втулка; 8 – гайка.

При установке кулачковой втулки индикатор динамометрического ключа фиксирует суммарный момент затяжки Тзат, при установке фланцевой втулки – только момент трения в резьбе Тр. Момент трения на торце гайки определяется графически в соответствии с формулой (1).

Определение допустимого усилия затяжки.

Для предохранения установки и болта от поломки предварительно рассчитывают максимально допустимое усилие затяжки FAmax из условия прочности болта на разрыв с учетом деформации кручения:

где Ар – расчетная площадь поперечного сечения болта, Ар = ; [sр] – допускаемое разрывное напряжение [sр] = ,

где sт – предел текучести материала болта, МПа( справочная величина ); [Sт] – допускаемый коэффициент запаса прочности, учитывая неконтролируемость затяжки, принимается в пределах ); [Sт] = 2,5 – 4 или указывается в задании на работу.

Читайте так же:
Как выбрать хорошую болгарку

Предельная нагрузка и максимальный крутящий момент для болтов разных классов прочности

Предельная нагрузка и максимальный крутящий момент для болтов разных классов прочности

Наряду со сварными, болтовые соединения являются самыми распространёнными в конструкциях, машинах и агрегатах. При использовании болтовых резьбовых соединений для достижения наибольшей надёжности и прочности необходимо максимально плотно затянуть болт и одновременно избежать повреждения самого болта. В таком случае резьбовое соединение прослужит максимально долго и эффективно.

Максимальная неразрушающая нагрузка на болт называется «максимальной предельной нагрузкой»; измеряется в Ньютонах (Н). Максимальное усилие затяжки болта называется «максимальным крутящим моментом» и измеряется в Ньютонах на сантиметр (Н•см). На эти величины влияют разные факторы, но в первую очередь класс прочности болта, затем покрытие, нанесённое на болт и гайку, наличие смазки в резьбовом соединении. В зависимости от того обезжирен ли болт перед сборкой и затяжкой или присутствует смазка, в резьбовом соединении при затяжке возникает различная сила трения, влияющая на предельный крутящий момент затяжки. При использовании смазок базовое значение максимального крутящего момента умножают на коэффициент от 0,1 до 0,3 (в зависимости от вида смазки).

Сила трения уменьшается и при наличии покрытия болта или гайки (фосфатирование, оксидирование, оцинкование, кадмирование). Величины коэффициентов на которые необходимо умножить базовую величину крутящего момента, в зависимости от комбинации покрытий болта и гайки, приведены в таблице:

Покрытие гайкиПокрытие болта
оксидированиецинккадмий
оксидирование1,01,00,8
цинк1,151,21,35
кадмий0,850,91,2

В следующей таблице приведены предельные максимальные нагрузки и максимальные крутящие моменты для болтов с шестигранной головкой по DIN 933, ГОСТ Р 50793-95 (ГОСТ 7798-70, ГОСТ 7805-70) с метрической резьбой от М1,6 до М39 (данная таблица является справочной и не может служить основанием для проведения расчётов на прочность резьбовых соединений, а также в отношении ответственных резьбовых соединений. В ответственных соединениях необходимо обязательное применение поправочных коэффициентов, касающихся покрытия и смазки болтов и гаек — прим. автора).

Данные из таблицы можно применять для соединений общего назначения и малоответственных болтовых резьбовых соединений с крупным шагом резьбы. Для соединений с мелким шагом резьбы максимальный крутящий момент и момент затяжки болта необходимо определять экспериментально. Это же касается и моментов для болтов, работающих в особых условиях: в качестве стопоров, в пружинящих конструкциях, в комбинации с пружинами и пружинными шайбами, в комбинации с деталями из цветных металлов и сплавов, для регулировочных болтов.

Читайте так же:
Двигатель для дрели 220в

Затяжка ГБЦ: подробное описание и важные нюансы

Затяжка головки блока цилиндров необходима при сборке двигателя внутреннего сгорания, после того, как было произведено снятие ГБЦ. Если головка была затянута неправильно, может ухудшиться качество работы всего ДВС, поскольку головка входит в систему камеры сгорания. После того, как была произведена затяжка болтов ГБЦ, получается единая система с блоком цилиндров. При установке ГБЦ не следует забывать про уплотнительную прокладку, которая монтируется между головкой и самим блоком. Если протяжка ГБЦ сопровождалась ошибками, имеется большая вероятность повреждений уплотнительной прокладки, болтов ГБЦ, а также отверстий под них.

Иногда на месте уплотнительной прокладки возникают течи, помимо этого, если головка блока цилиндра была затянута не до конца, возможен прорыв газообразных смесей в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Также имеется вероятность проникновения охлаждающей жидкости в масло. В итоге свойства антифриза и масла теряются, что приводит к поломке двигателя внутреннего сгорания. По этой причине следует знать порядок протяжки ГБЦ при помощи динамометрического ключа, а также знать и уметь правильно рассчитывать силу в момент затяжки ГБЦ.

Как осуществляется затягивание ГБЦ в ДВС

Вне зависимости от того, какой двигатель внутреннего сгорания используется в транспортном средстве, дизельный или бензиновый, устройство головки блока цилиндра и порядок затяжки его одинаковый. В двигателе внутреннего сгорания монтирован механизм ГРМ, который состоит из клапанов и распределительных валов. Отличительной чертой головки блока цилиндра является тот факт, что в ней находится часть камеры сгорания. В корпусе ГБЦ монтированы специальные каналы, через которые проходит охладительная жидкость и моторное масло.

Если был соблюден порядок протяжки ГБЦ, то обеспечивается полная герметизация камеры сгорания и всех её каналов. В итоге двигатель внутреннего сгорания работает на полную мощность, тем самым экономится бензин. Если же разборка ГБЦ была произведена с неправильным усилием затяжки, имеется риск возникновения трещин на самой головке. Объясняется это тем, что головка болта изготавливается из сплавов алюминия, сами же болты создаются из стали.

Учитывая тот факт, что ДВС во время функционирования сильно разогревается, его детали под воздействием высоких температур увеличиваются в размерах. Не стоит забывать, что сталь и алюминий будут расширяться в разной степени. По этой причине, если порядок разборки был нарушен, во время работы двигателя внутреннего сгорания создаётся неравномерное напряжение. Этим и объясняется необходимость уметь правильно протягивать ГБЦ.

Читайте так же:
Для какой цели выполняют отпуск сталей

Как заменить головку блока цилиндра правильно

Чтобы снять ГБЦ, необходим динамометрический ключ. Помимо этого, в наличии должны иметься специальные насади для инструмента и небольшое количества моторного масла. Перед тем, как снять головку блока цилиндра, настоятельно рекомендуется ознакомиться с инструкцией по ремонты и использования конкретного транспортного средства. Объясняется такая необходимость тем, что степень усилия затяжки на разных моторах имеет разные значения. Некоторые блоки цилиндра изготавливаются из алюминия, в некоторых двигатели внутреннего сгорания полностью сделаны из чугуна.

Степень усилия затяжки может отличаться даже на двигателях внутреннего сгорания от одного производителя. В мануле также содержится информация о порядке затяжки ГБЦ. Перед тем, как протянуть головку блока цилиндра, следует помнить о последовательности каждого шага.

Главное при затяжке ГБЦ – это помнить о том, что процесс должен осуществляться равномерно. Есть несколько рекомендаций, которые помогут осуществить сборку ГБЦ без ошибок.

  1. В процессе установке и последующей затяжки нет никакой разницы, участвует в установке корпус или одна деталь.
  2. Перед тем, как поменять ГБЦ, необходимо обработать болты в районе резьбы маслом.
  3. Затем болты поочередно вставляются и закручиваются в отверстия.
  4. Затем при помощи динамометрического ключа, согласно схеме затяжки ГБЦ, элементы крепления протягиваются. Изначально они закручиваются с маленьким усилием, после этого они затягиваются ещё 1 раз.
  5. Важным моментом является не только усилие, которые прилагается в момент затяжки. Большую роль играет и алгоритм установки. Во время затягивания болта крепления ГБЦ протяжка осуществляется, как правило от центра или креста на крест. Такой алгоритм действия уменьшает риск нанести повреждения ГБЦ и уплотнительной прокладке.
  6. У некоторых ДВС затянутые болты после 500 – 1500 километров пробега необходимо ещё раз потянуть.
    Объясняется это особенностями в конструкции мотора. В тех ситуациях, когда во время протяжки эксплуатировались пружинные болты, в дополнительном протягивании нет необходимости.

Наиболее распространённые ошибки

Ошибки и просчёты, которые будут описаны ниже, приводят к серьёзным повреждениям уплотнительной прокладки и других элементов мотора. Также после затяжки могут возникнут проблемы с мотором, которые в будущем могут привести к выходу из строя ДВС. Однако такое возможно в исключительных случаях.

  • Болты были затянуты слишком сильно.
  • Во время затяжки масло проникло в отверстия для элементов крепления.
  • Не использовались насадки для динамометрического ключа.
  • Ошибочно была выбрана неправильная длина болтов.
  • Порядок протяжки болтов был нарушен.
Читайте так же:
Зарядка аккумулятора для шуруповерта 12 вольт

Нередко отверстие для крепления цилиндров может быть загрязнено или быть в ржавчине. Не всегда получается избавиться от нежелательных загрязнений, которые в дальнейшем могут помешать протяжки ГБЦ с необходимым усилием. Именно для этого рекомендуется обрабатывать резьбу маслом, однако не следует допускать проникновения масла в само отверстие. Этот процесс может привести к разрушению колодца после того, как болт будет вкручен. Из-за этого весь блок цилиндров придётся отдать в ремонт или даже заменить.

Принести дополнительные проблемы может попытка протянуть головку блока цилиндра без использования динамометрического ключа. Объясняется это тем, что без этого инструмента правильно рассчитать момент затяжки довольно трудно. Последствия бывают различные, но в большинстве случаев болты ГБЦ ломаются, в итоге приходится ещё раз снимать ГБЦ, чтобы удалить обломки и восстановить работу блока цилиндров.

Болты для протяжки ГБЦ, как правило, с головкой под шестигранник. Значительно реже они имеют головку квадратной формы. Если уплотнительная насадка износилась, при затяжке болтов она может провернуться. Тем самым грани болта будут «слизаны». В вышеописанной ситуации снимая болты обратно следует быть особенно аккуратным. Данный процесс может быть сильно осложнен «слизыванием». В мануале по ремонту ДВС говорится о том, что разрешается повторно эксплуатировать болты. Но практика показала обратное. Настоятельно рекомендуется менять элементы крепления при каждом снятии головки блока цилиндров.

Объясняется это тем, что после затяжки элементов крепления, они несколько вытягиваются и увеличиваются в длине. По этой причине необходимо проверить допустимую длину болта, информацию можно найти в мануале по эксплуатации ТС. Если норма была превышена, болт будет упираться в дно отверстия, тем самым произойдёт поломка либо самого элемента крепления, либо блока цилиндров.

Если рекомендуемый порядок затяжки элементов крепления не был соблюден, в системе создается перенапряжение, к которым не приспособлена алюминиевая головка блока цилиндров. Тем самым нарушается герметичность системы сгорания и ДВС теряет свою мощность, также увеличивается расход горючего. В той ситуации, когда повреждения касаются системы охлаждения или смазки, в камеру сгорания в ДВС может попасть рабочая жидкость, а это может привести к поломке мотора.

Не стоит исключать вероятность попадания масло в систему охлаждения или обратную ситуацию. Данная неисправность требует немедленного внимания, поскольку может привести к перегреву двигателя внутреннего сгорания, что ускорит износ запчастей и приведёт к заклиниванию мотора.

Читайте так же:
Изобретение эдисоном фонографа год

Соблюдать алгоритм протяжки ГБЦ следует для того, чтобы защитить блок цилиндров от мокроты, которая объясняется утечкой моторного масла.

Таблица нормативных моментов затяжки резьбовых соединений

мента, указанного в таблице ниже.
a Приводимая ниже таблица применима к болтам, показанным на рис. А.

2. Таблица моментов затяжки болтов фланцевых соединений
a Если нет особых указаний, при затяжке болтов фланцевых соединений пользуйтесь нор’
мативами, приведенными ниже.

3. Таблица моментов затяжки втулок трубных соединений с уплотнительным кольцом
a Если нет особых указаний, при затяжке втулок разъемов трубопроводов с уплотнительным
кольцом пользуйтесь нормативами, приведенными ниже.

4. Таблица моментов затяжки заглушек с уплотнительным кольцом
a Если нет особых указаний, при затяжке заглушек с уплотнительным кольцом пользуйтесь
нормативами, приведенными ниже.

5. Таблица моментов затяжки для шлангов (с коническим и торцевым уплотнениями)
a Если нет особых указаний, при затяжке шлангов (с коническим и торцевым уплотнениями)
пользуйтесь нормативами, приведенными ниже
a Приведенные ниже моменты применяются при нанесении на резьбу моторного масла.

6. Таблица моментов затяжки для соединений с торцевым уплотнением
a Затягивайте соединения с торцевым уплотнением (накидные гайки) на трубах низкого
давления из плакированной стали, используемые на двигателях, до моментов, представ’
ленных в следующей таблице.
a Прикладывайте следующие моменты затяжки к соединениям с торцевым уплотнением,
предварительно нанеся на их резьбовые участки слой моторного масла.

Для справки: В зависимости от конкретных технических характеристик используются соединения с
торцевым уплотнением, размеры которых указаны в скобках ( ).

7. Таблица моментов затяжки для двигателей серии 102, 107 и 114 (болты и гайки)
a Если нет особых указаний, при затяжке болтов и гаек с метрической резьбой на
двигателях серии 102, 107 и 114 пользуйтесь нормативами, приведенными ниже.

8. Таблица моментов затяжки для двигателей серии 102, 107 и 114 (шарнирные соединения)
a Если нет особых указаний, при затяжке шарнирных соединений с метрической резьбой на
двигателях серии 102, 107 и 114 пользуйтесь нормативами, приведенными ниже.

9. Таблица моментов затяжки для двигателей серии 102, 107 и 114 (Винты с конической
резьбой)
a Если нет особых указаний, при затяжке винтов с конической резьбой (ед. изм: дюйм) на
двигателях серии 102, 107 и 114 пользуйтесь нормативами, приведенными ниже.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector