Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Расчет резьбовых соединений на прочность



 

Виды разрушения резьбовых крепежных деталей: разрыв стерж­ня по резьбе или переходному сечению у головки; повреждение или разрушение резьбы (смятие и износ, срез, изгиб); повреждение головки болта (винта).

Размеры стандартных болтов, винтов и шпилек Отвечают условию равнопрочности всех элементов соединения. Поэтому можно ограничиваться расчетом по одному, основному критерию – прочнос­ти нарезной части, а размеры винтов, болтов и гаек принимать по таблицам стандарта в зависимости от рассчитанного диаметра резь­бы. Длину болта, винта и шпильки выбирают в зависимости от тол­щины соединяемых деталей.

Рассмотрим расчет на прочность резьбовых соединений при по­стоянной нагрузке.

Болт нагружен внешней силой F (болт без предварительной затяжки), например, нарезанный участок крюка для подвешивания груза. Опасным является сечение крюка, ослабленное нарезкой (рис. 6.21). Из условия прочности на растяжение

(6.22)

откуда

(6.23)

где =0.6 – допускаемое напряжение при растяжении болта из углеродистой стали.

Болт затянут силой затяжки Fз, а внешняя нагрузка отсут­ствует (ненагруженные крышки, кронштейны и т.п.). Стержень бол­та испытывает совместное действие растяжения и кручения, т.е. растягивается осевой силой F3 от затяжки болта и скручивается моментом, равным моменту сил трения в резьбе Tp (формула (6.16)), Прочность таких болтов (рис. 6.22) определяют по эквивалентному напряжению

(6.24)

где – напряжение от растяжения, определяемое по формуле (6.22) при F=Fз; – напряжение от кручения, – требуемый коэффициент запаса прочности болта, принимаемый в зависимости от материала

болта, характера нагрузки и диаметра болта.

Для стандартных метрических резьб , т. е. расчет болта на совместное действие растяжения и кручения можно заме­нить расчетом на растяжение, но по увеличенной в 1,3 раза силе Fр. Для метрических резьб

(6.25)

Расчетный диаметр резьбы болта опреде­ляют по формуле (6.23), принимая

F = FP.

Болтовое соединение нагружено си­лами, сдвигающими детали в стыке. Усло­вием надежности соединения является от­сутствие сдвига деталей в стыке.

В соединении с зазором (рис. 6.23 а) болт устанавливают с предвари­тельной затяжкой. Внешняя сила F непосредственно на болт не передается, поэтому его рассчитывают на растяжение по силе затяжки Fз.

Рис. 6.23

Во избежание сдвига деталей при наличии зазора сила трения на поверхностях стыка должна быть не меньше внешней сдвигающей силы F:



(6.26)

где i – число стыков в соединении; f – коэффициент трения; K – коэффициент запаса (К = 1.3 – 1.5 при статической и К =

= 1.8 – 2.0 при переменной нагрузке); Z – число болтов в соеди­нении.

Болт в этом случае рассчитывают по силе затяжки

(6.27)

При установке болта без зазора (рис. 6.23 б) предваритель­ная затяжка не требуется. Болт испытывает срез и смятие. Стер­жень болта рассчитывают на срез, а при тонких деталях – и на смятие. Условия прочности:

(6.28)

где –соответственно расчетное и допускаемое напряжения для материала болта на срез, = (0.2 – 0.3) ; do – диа­метр ненарезанной части болта; –соответственно расчетное и наименьшее допускаемое напряжения смятия (для матери­ала болта или детали), = (0.8 – 1.0) ; S–наименьшая толщина детали.

Болт затянут, а внешняя нагрузка стремится раскрыть стык (болты для крепления крышек резервуаров для газа и жидкости, на­груженные давлением выше атмосферного, крепления цилиндров, на­сосов, станин к фундаментам и др.). Затяжка болтов должна обес­печить герметичность соединения или нераскрытие стыка (не допус­тить появления зазора) под нагрузкой. Эта задача решается с уче­том деформации деталей соединения.

Внешняя нагрузка (R – равнодействующая нагрузки; Z – число болтов) вызывает удлинение болта на (рис. 6.24), а деформация деталей уменьшается на ту же величину. Нагрузка со стороны деталей на болт также уменьшится. Именно поэтому счита­ют, что болт воспринимает часть внешней нагрузки .

Суммарная нагрузка на затянутый болт

(6.29)

где –коэффициент внешней нагрузки, показывающий, какая часть внешней нагрузки воспринимается болтом (учитывает податливость болта и соединяемых деталей).

Величина –определяется по условию равенства дополнитель­ных деформаций болта и деталей



(6.30)

где – коэффициенты податливости соответственно болта и деталей, численно равные изменению их длины при действии силы, равной 1 H.

Из равенства (6.30) следует

Точный расчет коэффициента сложен, а так как на практике величину затяжки болтов в большинстве случаев не контролируют, то смысл точного расчета теряется. При приближенных расчетах при­нимают: для соединений стальных и чугунных деталей без упругих прокладок = 0.2 – 0.3; для соединения тех же деталей, но с упругими прокладками (резина, полиэтилен, асбест, паронит и др.) = 0.4 – 0.5.

Предварительная затяжка болта Fз должна быть больше мини­мальной силы предварительной затяжки болта . Из условия сохранения плотности стыка соединяемых деталей (невозможности образования зазора) принимают

(6.31)

где Kз – коэффициент запаса предварительной затяжки: при посто-

янной нагрузке Kз = 1.25 – 2.0; при переменной Кз = 2.5 – 4.

При расчете на прочность, если возможна последующая затяжка болта, его рассчитывают по расчетной нагрузке Fр с учетом кручения:

(6-32)

 

Расчет резьбовых соединений


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!