PMK lab potoczny

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn

PKM I

Laboratorium 2

Badanie nośności złącza śrubowego napiętego wstępnie

Wykonali:

Kos Maciej

Kowalik Krystian

Kolano Bartosz

Rok II, Grupa 4

Rok akad. 2010/2011

Data lab.: 11 marca 2011

  1. Cel ćwiczenia:
    - porównanie dokładności i powtarzalności napinania śrub kluczem dynamometrycznym i napinaczem hydraulicznym,
    - określenie wpływu zatłuszczenia (zabrudzenia) powierzchni gwintu i powierzchni oporowych śrub na nośność złącza.

  2. Opis stanowiska:

Badanie złączy śrubowych odbywa się na stanowisku laboratoryjnym, rys.1. Wielkością bezpośrednio mierzoną podczas przeprowadzania ćwiczenia jest siła zrywająca połączenie cierne pomiędzy trzema płytami skręconymi ze sobą za pomocą dwóch śrub M12. Zmierzona siła jest odnoszona do wartości napięcia śrub, będącego wynikiem przyłożenia określonego momentu dokręcającego na kluczu dynamometrycznym lub ciśnienia na napinaczu hydraulicznym. Hydrauliczne napinanie śrub realizowane jest za pomocą niewielkiego napinacza hydraulicznego rys.2. Po dokręceniu śrub 4 złącze obciąża się siłą wywołaną przez dokręcenie pokrętła 8 na cięgnie 6. Siła mierzona na dynamometrze 5 przenoszona jest przez dźwignię 7 z przełożeniem 5:1 na płytę 3, powodując jej przesunięcie. Przesunięciu temu zapobiega siła tarcia wywołana dokręceniem śrub 4. W chwili gdy siła tarcia zostanie przezwyciężona odczytuje się wartość siły obciążającej z uwzględnieniem przełożenia dźwigni 7 i na tej podstawie określa nośność połączenia. Doświadczenie należy przeprowadzić kilkakrotnie dla klucza dynamometrycznego i napinacza przy różnym stanie powierzchni gwintu i powierzchni oporowej nakrętki, w celu określenia powtarzalności napięć. Warunki współpracy płyt 2 i 3 należy zapewnić w przybliżeniu jednakowe.

Rys.1. Stanowisko laboratoryjne do badań połączeń gwintowych: 1-rama, 2-płyta zewnętrzna, 3-płyta wewnętrzna, 4-napinana śruba, 5-dynamometr kabłąkowy, 6-cięgno, 7-dźwignia przenosząca obciążenie, 8-pokrętło, 9-środek obrotu dźwigni, 10-podkładki centrujące.

Rys.2. Napinacz hydrauliczny: 1-korpus napinacza, 2-tłok napinacza, 3-cięgno, 4-wkrętka oporowa, 5-pierścień dokręcający, 6-nakrętka śruby napinanej, 7-nakrętka napinająca, 8-śruba napinana, 9-tłok (nurnik) prasy, 10-korpus prasy, 11-pokrętło prasy, 12-manometr, 13-elementy łączone, 14-korek zaślepiający, 15-dźwigienka, 16-uszczelnienie gumowe, 17-uszczelnienie aluminiowe.

  1. Tabele pomiarowe

Tab.1. Suche powierzchnie oporowe śrub i gwintów

Metoda

napinania

 Moment / ciśnienie napinania Wskazania czujnika dynamometru Wartości sił obciążających dźwignię Nośność złącza Teoretyczna siła napięcia Siła napięcia wyznaczona z nośności złącza
Xi(yi) Fd [kN] F [kN] Qw [kN] QF [kN]
Klucz dynamometryczny 78,5 Nm x1 48 1,716 8,58 39,88
x2 46 1,570 7,85
x3 52 1,766 8,83
x4 46 1,570 7,85
Napinacz hydrauliczny 24 MPa y1 47 1,643 8,215 39,84
y2 46 1,570 7,85
y3 58 2,040 10,2
y4 53 1,815 9,075

Tab.2. Zatłuszczone powierzchnie oporowe śrub i gwintów

Metoda

napinania

 Moment / ciśnienie napinania Wskazania czujnika dynamometru Wartości sił obciążających dźwignię Nośność złącza Teoretyczna siła napięcia Siła napięcia wyznaczona z nośności złącza
Xi(yi) Fd [kN] F [kN] Qw [kN] QF [kN]
Klucz dynamometryczny 78,5 Nm v1 44 1,550 7,75 39,88
v2 56 1,962 9,81
v3 55 1,883 9,415
v4 55 1,883 9,415
Napinacz hydrauliczny 24 MPa z1 52 1,766 8,83 39,84
z2 53 1,815 9,075
z3 48 1,716 8,58
z4 54 1,842 9,21

  1. Opracowanie wyników badań:

    1. Wyznaczenie wartości napięcia śrub Qw dla znanych wartości momentu dokręcenia nakrętek i ciśnienia napinania hydraulicznego:

      1. Klucz dynamometryczny:

        Po przekształceniu otrzymujemy:

        Gdzie:
        ds = 10,863 [mm] – średnica podziałowa śruby M12;
        dm = – średnia średnica powierzchni oporowej nakrętki;
        h = 1,75 – skok gwintu M12;
        d0 = 12 [mm] – średnica otworu;
        s = 19 [mm] – zewnętrzna średnica nakrętki (wymiar pod klucz)
        γ – kąt wzniosu linii śrubowej;

Po wstawieniu odpowiednich wartości do wzoru matematycznego otrzymujemy ostatecznie:

  1. Napinacz hydrauliczny:

Gdzie:

p – ciśnienie napinania p = 24 MPa;

A – czynne pole powierzchni tłoka napinacza A = 1660 mm2;

Po wstawieniu powyższych wartości otrzymujemy:

  1. Wyznaczenie nośności złącza z otrzymanych wyników:

    1. Wartości sił oddziaływujących na dźwignię Fdi [kN] z wykresu cechowania dynamometru.

Fdxi 1,716 Fdyi 1,643 Fdvi 1,55 Fdzi 1,766
1,57 1,57 1,962 1,815
1,766 2,04 1,883 1,716
1,57 1,815 1,883 1,842

  1. Wartości nośności złącza Fi .
    Zależność matematyczna:

Fxi 8,58 Fyi 8,215 Fvi 7,75 Fzi 8,83
7,85 7,85 9,81 9,075
8,83 10,2 9,415 8,58
7,85 9,075 9,415 9,21

Wartości napięcia w śrubach złącza Qw [kN] na podstawie nośności:

Zależność matematyczna:

Gdzie:

m = 2 – liczba powierzchni trących złącza,

μF = 0.05 – współczynnik tarcia pomiędzy posmarowanymi powierzchniami płyt, wyznaczony eksperymentalnie,

n = 2 – ilość śrub w złączu.

Qwxi 42,9 Qwyi 41,075 Qwvi 38,75 Qwzi 44,15
39,25 39,25 49,05 45,375
44,15 51 47,075 42,9
39,25 45,375 47,075 46,05

  1. Opracowanie statystyczne:

    1. Suche powierzchnie gwintu i oporowe śrub – napinane kluczem dynamometryczny.

      1. Nośność złącza wynikająca z wyników badań ustawiona w szeregu niemalejącym.

Wskazania czujnika x Nośność złącza F [kN]
37 6,447
40 6,970
40 6,970
43 7,492
43 7,492
45 7,841
46 8,015
47 8,189
47 8,189
48 8,364
48 8,364
48 8,364
50 8,712
55 9,583
58 10,106
58 10,106
58 10,106

  1. Wykluczenie błędów grubych:

    1. Średnia nośność z wyników możliwych do zaakceptowania przy podejrzeniu pierwszego wyniku F1 i wyniku ostatniego Fn.

dla F1 = 6,447

dla Fn = 10,016

  1. Wartość średnia będąca nieobciążonym estymatorem odchylenia standardowego z populacji.

  2. Sprawdzenie zależności do odrzucenia podejrzanych wyników.


Przyjęto poziom ufności P=0.99, liczba punktów pomiarowych n = 17, wartość krytyczna tn (P) = 2,955. Ponieważ tmin < tn i tmax < tn nie ma podstaw do odrzucenia sprawdzanych wyników.

  1. Średnia nośność.

Wartość średnia będąca nieobciążonym estymatorem odchylenia standardowego z populacji.

  1. Szereg kumulacyjny.

Nr pozycji j Wartość nośności złącza Fj [N] Sn(Fj) = j / (n+1)
1 6447 0,056
2 6970 0,111
3 6970 0,167
4 7492 0,222
5 7492 0,278
6 7841 0,333
7 8015 0,389
8 8189 0,444
9 8189 0,500
10 8364 0,556
11 8364 0,611
12 8364 0,667
13 8712 0,722
14 9583 0,778
15 10106 0,833
16 10106 0,889
17 10106 0,944

Test Kołmogorowa

  1. Weryfikacja hipotezy zerowej założonego kształtu rozkładu:

Z wykresu Kołmogorowa odczytano:
D = 0,01

Dla poziomu istotności λα = 1,22 nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy, ponieważ



Dla hipotezę można uznać za słuszną bez dalszych badań.

  1. Suche powierzchnie gwintu i oporowe śrub – napinane kluczem dynamometryczny.

    1. Nośność złącza wynikająca z wyników badań ustawiona w szeregu niemalejącym.

Wskazania czujnika y Nośność złącza F [kN]
37 6,447
38 6,621
38 6,621
40 6,970
40 6,970
41 7,144
43 7,492
45 7,841
47 8,189
47 8,189
47 8,189
50 8,712
50 8,712
55 9,583
55 9,583
58 10,106
60 10,455

  1. Wykluczenie błędów grubych:

    1. Średnia nośność z wyników możliwych do zaakceptowania przy podejrzeniu pierwszego wyniku F1 i wyniku ostatniego Fn.

dla F1 = 6,447

dla Fn = 10,045

  1. Wartość średnia będąca nieobciążonym estymatorem odchylenia standardowego z populacji.

  2. Sprawdzenie zależności do odrzucenia podejrzanych wyników.


Przyjęto poziom ufności P=0.99, liczba punktów pomiarowych n = 17, wartość krytyczna tn (P) = 2,955. Ponieważ tmin < tn i tmax < tn nie ma podstaw do odrzucenia sprawdzanych wyników.

  1. Średnia nośność.

Wartość średnia będąca nieobciążonym estymatorem odchylenia standardowego z populacji.

  1. Szereg kumulacyjny.

Nr pozycji j Wartość nośności złącza Fj [N] Sn(Fj) = j / (n+1)
1 6447 0,056
2 6621 0,111
3 6621 0,167
4 6970 0,222
5 6970 0,278
6 7144 0,333
7 7492 0,389
8 7841 0,444
9 8189 0,500
10 8189 0,556
11 8189 0,611
12 8712 0,667
13 8712 0,722
14 9583 0,778
15 9583 0,833
16 10106 0,889
17 10455 0,944

Test Kołmogorowa

  1. Weryfikacja hipotezy zerowej założonego kształtu rozkładu:

Z wykresu Kołmogorowa odczytano:
D = 0,1

Dla poziomu istotności λα = 1,22 nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy, ponieważ



Dla hipotezę można uznać za słuszną bez dalszych badań.

  1. Smarowane powierzchnie gwintu i oporowe śrub – napinane kluczem dynamometrycznym.

    1. Nośność złącza wynikająca z wyników badań ustawiona w szeregu niemalejącym.

Wskazania czujnika v Nośność złącza F [kN]
39 6,795
40 6,970
40 6,970
40 6,970
41 7,144
44 7,667
44 7,667
46 8,015
46 8,015
47 8,189
48 8,364
48 8,364
51 8,886
52 9,061
54 9,409
54 9,409
60 10,455

  1. Wykluczenie błędów grubych:

    1. Średnia nośność z wyników możliwych do zaakceptowania przy podejrzeniu pierwszego wyniku F1 i wyniku ostatniego Fn.

dla F1 = 6,795

dla Fn = 10,455

  1. Wartość średnia będąca nieobciążonym estymatorem odchylenia standardowego z populacji.

  2. Sprawdzenie zależności do odrzucenia podejrzanych wyników.


Przyjęto poziom ufności P=0.99, liczba punktów pomiarowych n = 17, wartość krytyczna tn (P) = 2,955. Ponieważ tmin < tn i tmax < tn nie ma podstaw do odrzucenia sprawdzanych wyników.

  1. Średnia nośność.

Wartość średnia będąca nieobciążonym estymatorem odchylenia standardowego z populacji.

  1. Szereg kumulacyjny.

Nr pozycji j Wartości nośności złącza Fj [kN]
1 6,795 0,056
2 6,970 0,111
3 6,970 0,167
4 6,970 0,222
5 7,144 0,278
6 7,667 0,333
7 7,667 0,389
8 8,015 0,444
9 8,015 0,500
10 8,189 0,556
11 8,364 0,611
12 8,364 0,667
13 8,886 0,722
14 9,061 0,778
15 9,409 0,833
16 9,409 0,889
17 10,455 0,944

Test Kołmogorowa

  1. Weryfikacja hipotezy zerowej założonego kształtu rozkładu:

Z wykresu Kołmogorowa odczytano:
D = 0,12


Dla poziomu istotności λα = 1,22 nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy, ponieważ



Dla hipotezę można uznać za słuszną bez dalszych badań.

  1. Smarowane powierzchnie gwintu i oporowe śrub – napinane napinaczem hydraulicznym.

    1. Nośność złącza wynikająca z wyników badań ustawiona w szeregu niemalejącym.

Wskazania czujnika z Nośność złącza F [kN]
37 6,447
39 6,795
40 6,970
40 6,970
43 7,492
44 7,667
44 7,667
44 7,667
49 8,538
49 8,538
51 8,886
51 8,886
52 9,061
52 9,061
58 10,106
59 10,280
60 10,455

  1. Wykluczenie błędów grubych:

    1. Średnia nośność z wyników możliwych do zaakceptowania przy podejrzeniu pierwszego wyniku F1 i wyniku ostatniego Fn.

dla F1 = 6,447

dla Fn = 10,455

  1. Wartość średnia będąca nieobciążonym estymatorem odchylenia standardowego z populacji.

  2. Sprawdzenie zależności do odrzucenia podejrzanych wyników.


Przyjęto poziom ufności P=0.99, liczba punktów pomiarowych n = 17, wartość krytyczna tn (P) = 2,955. Ponieważ tmin < tn i tmax < tn nie ma podstaw do odrzucenia sprawdzanych wyników.

  1. Średnia nośność.

Wartość średnia będąca nieobciążonym estymatorem odchylenia standardowego z populacji.

  1. Szereg kumulacyjny.

Nr pozycji j Wartość nośności złącza Fj [N] Sn(Fj) = j / (n+1)
1 6447 0,056
2 6795 0,111
3 6970 0,167
4 6970 0,222
5 7492 0,278
6 7667 0,333
7 7667 0,389
8 7667 0,444
9 8538 0,500
10 8538 0,556
11 8886 0,611
12 8886 0,667
13 9061 0,722
14 9061 0,778
15 10106 0,833
16 10280 0,889
17 10455 0,944

Test Kołmogorowa

  1. Weryfikacja hipotezy zerowej założonego kształtu rozkładu:

Z wykresu Kołmogorowa odczytano:
D = 0,04

Dla poziomu istotności λα = 1,22 nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy, ponieważ



Dla hipotezę można uznać za słuszną bez dalszych badań.


  1.  Wykres rozrzutów nośności oraz odpowiadających im funkcji gęstości:

  1. Wnioski:

1) Na podstawie pomiarów i obliczeń dokonanych na

zajęciach z dnia 21V2008 można

zaobserwować, że napinanie złącz suchych napinaczem hydraulicznym jest

znacznie dokładniejsze aniżeli kluczem dynamometrycznym tego

samego złącza.

Wynika to z braku konieczności pokonywania sił tarcia na gwincie i

powierzchni

nakrętki.

2) Można również zauważyć ,że nośność rzeczywista złącza,

napiętego kluczem

dynamometrycznym jest większa od teoretycznej, co może wynikać z

nieznajomości współczynnika tarcia gwintu śruby o nakrętkę,

nakrętki i głowy

śruby o podkładki oraz podkładki o złącze.

3) Po opracowaniu statystycznym, można zauważyć, że wartości

nośności złącza

dla suchych powierzchni gwintu ,jest mniejsza niż dla zatłuszczonych,

co wywołane jest spadkiem współczynnika, tarcia w gwincie. Skutkiem

tego może, być zbyt duże napięcie śruby, co z kolei może wywołać

nieprawidłowe funkcjonowanie złącza, deformacje łączonych

materiałów,

bądź też uszkodzenie złącza.

4) Napinanie złącza zatłuszczonego , nie gwarantuje stałej

określonej teoretycznie

Wartości napięcia w złączu.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
PMK lab potoczny1
PMK lab potoczny id 363423 Nieznany
PMK lab potoczny kolor
PMK lab potoczny1 id 363425 Nieznany
PMK lab potoczny kolor
potoczny, Domumenty, Studia, Studia, 2 rok, PKM, PKM-różne laboratoria, lab 2, Potoczny
PKM3 lab potoczny
spis lab I sem 2010
III WWL DIAGN LAB CHORÓB NEREK i DRÓG MOCZ
Diagnostyka lab wod elektrolit
ZW LAB USTAWY, OCHRONA
LAB PROCEDURY I FUNKCJE
sprzet lab profilografy
sprzet lab mikromanometry

więcej podobnych podstron