Устройство для изучения усилий в затянутых болтовых соединениях

Класс 42k, 7„;

42 и Ц,,«

Л 55673

О П И С A Н И Е И 3 О Б PIE т Е йИ R

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ зарсгис«прировано в Бюро последующей ре. истраиии изобретений Госплана при СЮ« СССР

Д. Н, Киммельман, Устройство для изучения усилий в затянутых болтовых соединениях.

Заявлено 7 нюня 1938 года в НКОМаш за № 17302.

Опубликовано ЗО сентября 1939 года.

Предлагаемое устройство имеет целью простым и весьма наглядным путем демонстрировась сложение нагрузок, действующих на болт от предва рительной затяжки и от действия дополнительной внешней силы, приложенной в различных местах. Однов ременно устройство может быть применено и при изучении свойств упругих прокл «док.

Предварительная затяжка, соответственно складываясь с пряла«аемой нагрузкой, дает полное усилие, действующее на болт. Расчет таких соединений, являясь статически неопределимой задачей, должен произ водиться на основании анализа деформации тел, участвующих в соединении. Следует отметить, что, за редким исключением, болтовые соединения, применяемые для скрепления деталей, являются соединениями затянутыми.

Отдел болтовых соединений в курсе деталей машин является одним из наиболее сложных. Прохождение его во ВТУЗах, при условии только аналитического изучения вопроса, представляет затруднения. К тому же и настоящее время дано лишь частное решение затянутых соединений, при котором внешняя нагрузка приложена непосредственно к болту. Это решение необходимо обобщить и для случая, когда нагрузка может быть приложена в любой точке прокладки (таково условие, например, в расчете болтов втулки деревянного и металлического пропеллеров). Сложность этого раздела приводит к тому, что даже в авторитетных ру ководствах этот анализ выпускается совершенно, и даются лишь эмпирические соотношения, совершенно не раскрывающие смысла изучаемого яьления.

Основное значение предлагаемого устройства заключается в том, что оно весьма простым и быстрым пособом поясняет физичес«<ни смысл изучаемого явления; при э.«.ом задача может быть решена для разных вариантов приложения нагрузки.

В предлагаемом устройстве для изучения усилий в затянутых болтовых. соединениях изучаемый болт окружен двумя пружинами, пз которых одна, ! наружная, зажата между двумя тарелками и служит для сообщения болту

« начального натяжения путем поворачивания на болт гайки, а другая, внутренняя ли нам о метрическая, служит для указания на шкале нагрузок, определяемых как начальным натяжением, так и дополнительным сменным грузом, непосредственно подвешиваемым к болту.

При изучении свойств упругих прокладок последние помещаются между нижней гарелкой и корпусом устройства к затягиваются гайкой болта.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез устройства для изучения усилий в затянутых болтовых соединениях при малых нагрузках (правая часть) и при больших (левая часть), фиг. 2 — схему установки устройства при больших нагрузках.

Корпус 2, 12 устро йства с крышкой 1 подвешнвается к любой неподвижной базе лаборатории, и в него вставляется на шпонке 13 болт 7, поддерживаемый окружающей его динамометрической пружиной 5. Снаружи болт окружен пружиной 4, зажатой между тарелкои 3, надетой на корпус 2 и упир" þùåéñÿ в буртик на нем, и тарелкой 6, надетой на болт и поджимаемой гайкой 8, Болт 7 снабжен кольцом 9 для подвешивания дополнительного сменного груза и указателем 11, перемещающимся по шкале 10 с показаниями в килограммах.

При изготовлении усгройства для нанесения показаний на шкале детали 3, 6, 4, 8 снимаются, а кольцо 9 нагружается выверенными гирями, и

B соответствии с прилагаемой нагрузкой наносятся деления на шкале 10, для чего достато но получить лишь две точки на шкале, а остальные получаются пропорциональным делением.

Для изучения усилий в затянутом болте производят предварительную затяжку болта 7 гайкой 8; величина затяжки определится на шкале 10 в килограммах. Пусть величина первоначальной затяжки составит S кг.

Очевидно, этим усилием 5 сжаты пружины 4 и 5 и растянут болт 7.

К кольцу 9 прикладывают дополнительный груз P. Суммарная нагрузка, растягивающая болт 7 и сжимающая пружину 5 (но не 4), будет показана на шкале 10. Она составит: Й=P+ S, где д — коэфициент, меньший единишя.

При дальнейшем увеличении Р наступит момент, когда первоначальная затяжка исчезнет, и болт будет подвергаться только действию силы Р.

Произведя первоначальную затяжку оолта 7 согласно предыдущему, дополнительную нагрузку прилагают к та рел ке 3.

В результате, показания устройства дадут либо силу S, либо., Р. в зависимости от того, какая нэ них больше.

Наконец, прилагая дополнительную (к первоначальной затяжке) силу к виткам пружины 4 (помощью простейших приспособлений), можно получить новый промежуточный варианг суммирования нагрузок.

Следу ет отметить, что болтовое соединение в том виде, в каком оно представлено в устройстве, встречается в краностроении; во всех прочих затянутых соединениях пружина 4 играет роль упругой прокладки.

При изучении свойств упругих прокладок из разных материалов, например, кожи, резины, асбеста, клинкерита и т. п., применяемых для плотных соединений, пружина 4 и тарелка 3 удаляются, и исследуемая прокладка 46 зажимается гайкой 8 между тарелкой 6 и корпусом 2; остальные операции производятся, как описано ранее.

На чертеже устройства показаны два варианта работы — прн малых нагрузках с пружинами 4 и 5 (правая часть фиг. 1) и при больших нагрузках (левая часть фиг. 1), передаваемых через рычаг и динамометр (фиг. 2)„ помощью пружин 4а и 5а с большим сечением, устанавливаемых вместо пружин 4 и 5. В соответствии с этим, шкала 10 выполнена с двойными делениями, тарированными по пружинам 5 и 5а.

Предмет изобретения.

1. Устройство для изучения усилий в затянутых болтовых соединениях, отличающееся применением двух окружающих изучаемый болт 7 пружин 4, 5, из которых пружина 4 зажата между тарелками 3, 6 и служит — 3 фиг. 2

: ля сооб1цения болту начального на- яжения путем заворачивания на болт:

:.айкн 8, а динамометрическая пружина 5 предназначена для указания на шкале N нагрузок, определяемых как начальным натяжением, так и

-.жполнптсльным сменным грузом, иодвешиваемым непосредственно к болту.

2. B устройстве по п. Л использование гайки 8 при изучении свойс-в упругих прокладок 4б с целью з.тяжки последних между тарелкой 6 и корпусом 2. тяп,.11еч,зтн„,и 1р1д . Зак. Х0