Akademia Techniczno-Rolnicza

im. J.J. Śniadeckich

w Bydgoszczy

Wydział Mechaniczny

Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn

LABORATORIUM

PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

Ćwiczenie nr 4.1

Temat: Badanie momentu tarcia w złączu śrubowym.

Ćwiczenie wykonali:

Maciej Bedczak

Marek Skajewski

Krzysztof Gajewski

Grupa A

Zespół 2

Studium Magisterskie

Semestr IV

Bydgoszcz

Rok Akademicki 2005/2006

I Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie zależności między momentem tarcia występującym między nakrętką i śrubą złącza śrubowego, a jego obciążeniem osiowym oraz ocena wpływu zarysu gwintu na wartość momentu tarcia występującego pomiędzy śrubą i nakrętką.

II Opis stanowiska laboratoryjnego.

Obiektem badanym jest specjalnie przygotowana śruba wraz z nakrętką. Śruba mocowana jest przy pomocy połączenia gwintowego do odpowiednio ukształtowanego drążka skrętnego. Koniec drążka zabezpieczony jest przed obrotem tarczą, a kołki zapewniają wyeliminowanie naprężeń osiowych w drążku. Siła wzdłużna, przenoszona jest przez tuleję wewnętrzna i mierzona za pomocą siłomierza. W celu wyeliminowania tarcia między nakrętką i podkładką zostały umieszczone łożyska toczne. Moment przykładany jest do nakrętki za pomocą klucza dynamometrycznego, a siła osiowa odczytywana jest na siłomierzu.

III Dane charakterystyczne złącza śrubowego.

Tabela 1. Cechy konstrukcyjne badanych zarysów gwintów

Gwint	Trapezowy	Trójkątny metryczny	Trójkątny specjalny
Oznaczenie gwintu wg PN	Tr 24x5	M 24	M 24x5
Skok h mm	5	3	5
Średnica robocza ds mm	21,5	22,051	20,75
Średnica nakrętki dm mm	29	29	29
Kąt α ◦	30	60	60
Kąt γ ◦	4,23	2,48	4,39
Współczynnik tarcia μ0	0,1
Współczynnik tarcia μ	0,15
Materiał śruby	Stal 45
Materiał nakrętki	Stal 45

IV Tabele wyników pomiarów i obliczeń.

Tabela 2. Zestawienie wyników pomiarów dla badanych zarysów gwintu

Numer pomiaru	Moment Nm	Siła Q na siłomierzu w N
				Zarys trapezowy Tr 24x5		Zarys trójkątny metryczny M24		Zarys trójkątny specjalny M24x5
				Nakrętka z łożyskiem	Nakrętka bez łożyska	Nakrętka z łożyskiem	Nakrętka bez łożyska	Nakrętka z łożyskiem	Nakrętka bez łożyska
1	5	1373,4	981	1765,8	1177,2	981	784,8
2	10	2158,2	1373,4	2746,8	1569,6	1373,4	981
3	15	3139,2	1765,8	3727,8	2158,2	1569,6	1373,4
4	20	4708,8	2354,4	4905	2943	1962	1569,6
5	25	5886	2943	6474,6	3727,8	2158,2	1765,8
6	30	6670,8	3531,6		4512,6	2550,6	1962
7	35	7259,4	4120,2		5493,6	2746,8	2158,2
8	40		4512,6		6670,8	3139,2	2354,4
9	45		5101,2		7455,6	3335,4	2550,6
10	50		5689,8			3531,6	2746,8
11	55		6082,2			3727,8	2943
12	60		6867			3924	3139,2

Tabela 3. Zestawienie wyników obliczeń dla badanych zarysów gwintu

Numer pomiaru	Moment Nm	Tr 24x5		M 24		M 24x5
				MTG [Nm]	M [Nm]	MTG [Nm]	M [Nm]	MTG [Nm]	M [Nm]
1	5	3,4335	3,924	4,23792	4,59108	2,5506	3,21768
2	10	5,3955	5,4936	6,59232	6,12144	3,57084	4,0221
3	15	7,848	7,0632	8,94672	8,41698	4,08096	5,63094
4	20	11,772	9,4176	11,772	11,4777	5,1012	6,43536
5	25	14,715	11,772	15,539	14,5384	5,61132	7,23978
6	30	16,677	14,1264		17,5991	6,63156	8,0442
7	35	18,1485	16,4808		21,425	7,14168	8,84862
8	40		18,0504		26,0161	8,16192	9,65304
9	45		20,4048		29,0768	8,67204	10,4575
10	50		22,7592			9,18216	11,2619
11	55		24,3288			9,69228	12,0663
12	60		27,468			10,2024	12,8707

Obliczenia:

Gwint Tr 24x5

M_TG = 0,5 Q d_s tg(γ+ρ') - moment tarcia na gwincie

[Nm]

- moment tarcia pomiędzy nakrętką, a korpusem

- moment całkowity

Gwint M 24

M_TG = 0,5 Q d_s tg(γ+ρ') - moment tarcia na gwincie

- moment tarcia pomiędzy nakrętką a korpusem

- moment całkowity

Gwint M24x5

M_TG = 0,5 Q d_s tg(γ+ρ') - moment tarcia na gwincie

- moment tarcia pomiędzy nakrętką a korpusem

moment całkowity

V Wykresy M_t=f(Q) i M_c=f(Q).

a) Gwint Tr 24x5

M_t=f(Q)

M_c=f(Q)

b) Gwint M 24

M_t=f(Q)

M_c=f(Q)

c) Gwint M 24x5

M_t=f(Q)

M_c=f(Q)

IV Wnioski.

Na ćwiczeniu zapoznaliśmy się z zasadą pomiaru momentu tarcia w złączu śrubowym. Jak widać na wykresach M_t=f(Q) i M_c=f(Q) wyniki pomiarów i obliczenia teoretyczne znacznie różnią się od siebie. W każdym przypadku prosta uzyskana na podstawie wyników pomiarów ma większy współczynnik kierunkowy niż prosta uzyskana z obliczeń teoretycznych. Wskazywać to może na przykład na wystąpienie większego współczynnika tarcia na powierzchni gwintu niż przyjęto do obliczeń (co mogło być spowodowane zabrudzeniem powierzchni gwintu lub wpływem liczby napięć złącza kluczem na wartość współczynnika tarcia). Innym powodem rozbieżności wartości wyników obliczeń i pomiarów mogły być błędy popełnione podczas odczytywania wartości na przyrządach pomiarowych (klucz dynamometryczny i siłomierz) lub niepoprawne działanie tych przyrządów. Z obliczeń teoretycznych wynika, że moment tarcia całkowity tj. z uwzględnieniem momentu tarcia pomiędzy nakrętką i podkładką jest większy niż sam moment tarcia na powierzchni gwintu, co jest zgodne w wynikami pomiarów.

---