Механические свойства сталей, применяемых для изготовления крепежных деталей общего назначения

Марка стали	Характеристики статической прочности, МПа			Твердость по Бринелю, НВ МПа	Относительное Удлинение, 
	σв	σт
Сталь углеродистая обыкновенного качества
Сталь Ст.3 Сталь Ст.4 Сталь Ст.5	380 420 500		240 260 280	132 152 160	26 24 20
Сталь углеродистая, качественная, конструкционная
Сталь 30 Сталь 35 Сталь 40 Сталь 45	450 490 530 580		254 250 265 290	179 185 190 200	21 20 19 16

Момент трения на торце гайки тт

Опорная поверхность гайки представляет собой кольцо с наружным диаметром D, равным размеру ключа под гайку и внутренним диаметром d₀, равным диаметру отверстия под болт. Допуская (с небольшой погрешностью) распределение давления по средней окружности опорной поверхности гайки, получим формулу для Т_т:

. (5)

Окончательно момент завинчивания гайки

, (6)

где – средний диаметр кольцевой поверхности гайки. (7)

Схему для определения момента завинчивания T_зав см. в прил.4.

Анализ полученного выражения показывает, что величина момента Т_зав зависит от осевой силы затяжки и коэффициентов трения в резьбе и на опорной поверхности гайки. Коэффициенты трения зависят от ряда факторов (сочетания материалов, точности обработки, шероховатости поверхностей, наличия смазки и прочее). Наиболее точно коэффициенты трения можно определить по вышеприведенным формулам на экспериментальной установке.

Так, приведенные угол трения φ' и коэффициент трения в резьбе определяются из формулы (4):

, (8)

. (9)

Фактический коэффициент трения по материалам винта и гайки определяется по углу профиля резьбы α = 60,т. е. , где cos 30= 0,866.

Определяя по формуле (1) Т_т, с учетом формул (4) и (6), найдем и коэффициент трения на опорной поверхности гайки f_т:

. (10)

Примечание. На рис. 2.2 показана схема для определения момента трения на торце гайки, где сила трения обозначена R_f.

Величина момента завинчивания Т_зав измеряется на экспериментальной установке. При этом измеряется и сила затяжки болта. Допустимая величина силы затяжки [F₃] находят по допускаемым напряжениям. Допускаемые напряжения рассчитывают по пределу текучести через допускаемый коэффициент запаса прочности [S]. Требуемый коэффициент запаса прочности для болтов малых диаметров (≈ до 18 мм) принимают большим, а для болтов больших диаметров несколько меньшим, учитывая влияние на прочность абсолютных размеров (см. табл. 2.3).

Рис.2.2. Схема для определения

момента трения на торце гайки

Таблица 2.3