загрузка...
загрузка...
На головну

Розрахунок різьбових з'єднань на міцність

  1. I. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
  2. I. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
  3. I. Розрахунок накопичувальної частини трудової пенсії.
  4. I. Розрахунок розміру плати за комунальну послугу, надану споживачеві за розрахунковий період в i-м житловому приміщенні (житловий будинок, квартира) або нежитловому приміщенні
  5. I. Розрахунок розміру плати за комунальну послугу, надану споживачеві за розрахунковий період в i-м житловому приміщенні (житловий будинок, квартира) або нежитловому приміщенні
  6. I. Розрахунок розміру страхової частини трудової пенсії.
  7. II. ЗАВДАННЯ ДЛЯ ТИПОВИХ РОЗРАХУНКІВ

Міцність є основним критерієм працездатності різьбових з'єднань. Під дією осьової сили (сили затяжки) в стрижні пінта виникають напруги розтягнення, в тілі гайки - стиснення, в нитках різьблення - зім'яло, зрізу.

Найчастіше відбувається руйнування гвинта за першим чи другим нитку, рахуючи від опорного торця гайки; рідше - в області стоку різьблення і в подголовочном перетині; для дрібних різьблень можливий зріз витків.

Всі стандартні болти, гвинти і шпильки з великим кроком різьби є равнопрочность на розрив стержня по різьбі, на зріз різьби ч відрив головки. Тому розрахунок на міцністьнарізного сполучення

водять тільки по одному основному критерію - міцності нарізаної частини стержня на розтяг:

?p= F0 / Ар < [?]рде F0 - осьова сила, що розтягує гвинт;

[?]р - Допустиме напруження при розтягуванні (див. Нижче);

Ар - Розрахункова площа поперечного перерізу нарізаною частини гвинта (див. Перетин А -А на. Мал. 6.29). Це перетин складне по конфігурації і при розрахунку важко обчислити його площу. Ця площа на 20 ... 30% більше площі кола діаметром d3 Тому стандартом прийнята номінальна розрахункова площа Ар поперечного перерізу гвинта з великим кроком різьби:

Ар = ?d2p / 4,




тут d2 - Середній діаметр різьби; d3 - Внутрішній діаметр різьби гвинта по дну западини (див. Табл. 6.1).

Довжину болта, гвинта або шпилькивибирають в залежності від товщини деталей, що з'єднуються. Решта розміри деталей нарізного сполучення (гайки, шайби і ін.) Приймають, виходячи з номінального діаметра d різьблення, який визначається розрахунком.

Розглянемо основні випадки розрахунку різьбових з'єднань.

Випадок 1. Болт затягнутий силою F0, зовнішнє навантаження відсутнє.Прикладом є болти для кріплення кришок корпусів механізмів і машин (див. Рис. 19.3). У момент затягування болт відчуває розтягнення і скручування. Напруга розтягування від сили F0:

Напруга скручування від моменту опору в різьбі:


 
 


Таким чином, розрахунок гвинтів, що працюють на спільну дію розтягування і скручування, можна вести на одне розтягнення, приймаючи при цьому не силу затяжки F0, а збільшену з урахуванням скручування силу FPX4.

Для метричних резьб в середньому

(6.11)

Для трапецеїдальних різьб Fm,, = l, 25F0. Для завзятих і прямокутних різьб Fpac4= L, 2F0. Мінімально допустиме значення розрахункового діаметра а "р різьблення болтавизначають з умови міцності:



 


звідки

(6.12)

де [?]р - Допустиме напруження розтягу:

(6.13)

тут ат - Межа плинності матеріалу болта; [S]т - коефіцієнт запасу міцності.

Коефіцієнт запасу міцності[S]T при розрахунку болтів з неконтрольованою затягуванням приймають по табл. 6.4 в залежності від матеріалу і діаметра різьби d.

Таблиця 6.4. Значення коефіцієнта запасу міцності [х]т при розрахунку болтів з неконтрольованою затягуванням

 сталь  значення коефіцієнта \ S \T при г /, мм
 6 ... 16  16 ... 30  30 ... 60
 вуглецева Легована  5, ... 4 6 ... 5  4 ... 2,5 5 ... 3,3  2,5..1,6 3,3 ... 3,0

На початку проектувального розрахункуорієнтовно задаються номінальним діаметром d різьблення і по табл. 6.4 приймають [S \T. Якщо в результаті розрахунку отримують діаметр d, який не лежить в раніше прийнятому інтервалі діаметрів, то задаються новим значенням d і розрахунок повторюють.

Мінімально допустиме значення розрахункового діаметра d 'v різьблення обчислюють за формулою (6.12) і по стандарту (див. табл. 6.1) приймають діаметри d, d2 и dv За формулою (6.9) визначають розрахунковий діаметр г /р прийнятої різьблення і перевіряють умову dp > D 'p.

Для силових з'єднань не застосовують болти діаметром d <8 мм, так як болти малих діаметрів легко зруйнувати через неконтрольовану затягуванні.

Мал. 6.29. гвинтові стяжка

Наведений вище розрахунок застосовують також і для гвинтових стяжок (рис. 6.29).

При контрольованій затягуванні (Контроль здійснюють динамометричними ключами, деформуються шайбами ??і ін.) Значення [S]T не залежить від діаметра d різьблення. В цьому випадку для вуглецевих сталей \ S]T = 1,7 ... 2,2; для легованих - [.s]T = 2 ... 3.

Розрахунок нарізного сполучення ведуть в послідовності, викладеної в рішенні прикладу 6.2.

Приклад 6.2.Гвинтові стяжка має два різьбових отвори з правої і лівої метричної різьбою великого кроку (рис. 6.29). Визначити номінальний діаметр різьби гвинтів, якщо на з'єднання діє осьова сила F ,, = 20 кН. Матеріал гвинтів -сталь марки 20, клас міцності 4.6. Затягування неконтрольована.

Рішення. 1. Для нарізного сполучення з неконтрольованою затягуванням по табл. 6.4 приймаємо Іт = 3 в припущенні, що номінальний діаметр d різьблення знаходиться в інтервалі 16 ... 30 мм. За табл. 6.3 прот = 240 Н / мм2.

напруга, що допускається[Формула (6.13))

2. Розрахункова сила[Формула (6.11)]

3. Мінімально допустиме значення розрахункового діаметра різьби гвинтів[Формула (6.12)]




Випадок 2. Болтове з'єднання навантажено з рухає силоюF. Найчастіше в такому поєднанні (рис. 6.30) болт ставлять з зазором в отвори деталей.При затягуванні болта на стику деталей виникають сили тертя, які перешкоджають відносному їх зрушенню. зовнішня сила F безпосередньо на болт не передається.

Розрахунок болта проводять по силі затяжки F0:

(6.14)

де К = 1,4 ... 2 - коефіцієнт запасу по зрушенню деталей; f- коефіцієнт тертя; для сталевих і чавунних поверхоньf= 0,15 ... 0,20; i - число стиків (на рис. 6.30 / = 2); zчисло болтів.


При затягуванні болт працює на розтяг і скручування, отже, Fpac4= 1,3F0 [См. формулу (6.11)].

Розрахунковий діаметр різьби болта визначають за формулою (6.12). Напруга, що допускається [?]р підраховують так само, як в першому випадку розрахунку.

 Мал. 6.30. Схема для расчетаболтового з'єднання, нагруженногосдвігающей силою F

У болтах, поставлених з зазором, сила затягування F0 значно більше зрушує сили F, що вимагає великих діаметрів болтів або великого числа їх. Так, при К = 1,5, i= 1, f= 0,15 і z = 1 за формулою (6.14)

F0= 1,5F / (1 * 0,15 * 1) = 10F.

Для зменшення сили затяжки болта при навантаженні з'єднання зрушує силою застосовують різні замки, втулки, штифти і ін. (рис. 6.31). Роль болта в таких випадках зводиться до забезпечення щільного з'єднання деталей.

Для зменшення діаметрів болтів застосовують також болти для отворів з-під розгортки. Вони можуть бути (рис. 6.32) циліндричними (А) або конусними (Б). Затягування з'єднання гайкою оберігає болт від випадання, збільшує несучу здатність з'єднання за рахунок тертя на стику. Працюють такі болти на зріз, як штифти. Діаметр стрижня болта d0 визначають з умови міцності на зріз:

(6.15)

де / = 1 ... 2 - число площин зрізу (на рис. 6.32 / = 1); Z - число болтів; [Т]ср - Допустиме напруження на зріз стрижня болта:

(6.16)

Мал. 6.31. пристрої для

розвантаження різьбових деталей

від сил, що зсувають

Приклад 6.3.Сталеві смуги з'єднані за допомогою двох болтів, поставлених в отвори з зазором, і навантажені постійною силою / - "= 2,8 кН (див. Рис. 6.30). Матеріал болтів - сталь марки 20, клас міцності 4.6. Затягування неконтрольована. Визначити різьблення болтів.




 


Мал. 6.32. Схема для розрахунку болтів, поставлених без зазору в отвори з-під розгортки

Випадок 3. Болтове з'єднання попередньо затягнуте при складанні і навантажено зовнішньої осьової розтягує силою.Цей випадок з'єднання часто зустрічається в машинобудуванні для кріпильних кришок циліндрів (рис. 6.33, а, б), знаходяться після складання під тиском, головок блоків циліндрів ДВС, кришок підшипникових вузлів і т. п.

позначимо: Fn - Сила попереднього затягування болта при складанні; F- зовнішня сила, що розтягує, яка припадає на один болт.

Попередня затягування болта при складанні повинна забезпечити щільність з'єднання і відсутність розкриття стику після додатка зовнішньої (робочої) сили F. При дії на затягнуте з'єднання зовнішньої осьової сили, що розтягує F деталі з'єднання працюють спільно: частина зовнішньої сили % F додатково навантажує болт, інша частина (1 -x) F- розвантажує стик. тут % - Коефіцієнт основний (зовнішньої) навантаження.

Мал. 6.33. Схема для розрахунку болтового з'єднання:

а -болт затягнуть, з'єднання не навантажено; б-болт затягнуть, з'єднання навантажено

Задача про розподіл навантаження між болтом і стиком є ??статично невизначеної і вирішується з умови спільності переміщень болта і деталей, що з'єднуються до розкриття стику. Під дією зовнішньої сили, що розтягує болт додатково подовжується на А /б. На те ж значення Д /л = Д /б зменшується стиснення деталей.

Згідно із законом Гука пружні подовження (укорочення) прямо пропорційні приращениям навантажень, т. Е.

де ?б і ?д - Піддатливості відповідно болта і деталей, що з'єднуються, чисельно рівні змін довжин під дією сил в 1 Н. З курсу «Опору матеріалів» відомо, що для бруса постійного перерізу ? = l / (ЕА), де l, Е, А - Відповідно довжина, модуль поздовжньої пружності і площа поперечного перерізу бруса (див. [9]).

Сумарна сила, що діє на болт,

(6.17)

Для зниження додаткового навантаження ?F на болт бажані малі значення ? для чого болт повинен бути податливим (довгим і малого діаметра), а деталі стику - жорсткими (масивними, без прокладок). У цьому випадку майже вся зовнішня сила F йде на розвантаження стику і мало навантажує болт. При великий піддатливості деталей і стику (наявність товстих пружних прокладок) і малої податливості болта (короткий і великого діаметра) велика частина зовнішньої сили F передається на болт.

Для відповідальних з'єднань коефіцієнт х основного навантаження знаходять експериментально.

У наближених розрахунках приймають:

для з'єднань сталевих і чавунних деталей без пружних прокладок Х = 0,2;

для з'єднань сталевих і чавунних деталей з пружними прокладками (Пароніт, гума, картон та ін.) ? = 0,3 ... 0,4.

Формула (6.17) справедлива, поки не почалося розкриття стику деталей і не порушилася щільність з'єднання. Мінімальна сила попереднього затягування болта, що забезпечує нерозкриття стику деталей,

практично попередня затягування болтаF0 повинна бути більше F0min З умови нерозкриття стику деталей, що з'єднуються приймають:

(6.18)

де Кш - коефіцієнт запасу попереднього затягування: при постійному навантаженні К.ш= 1,25 ... 2; при змінному навантаженні ?,ат = 2,5 ... 4.

При розрахунку болта на міцність у формулі (6.17) необхідно врахувати вплив моменту опору в різьбі при затягуванні.

Розрахункова сила болтаз урахуванням впливу скручування при затягуванні:

(6.19)

Розрахунковий діаметр різьби болта визначають за формулою (6.12). Напруга, що допускається на розтяг болта підраховують за формулою (6.13), призначаючи коефіцієнт запасу міцності [S]T для контрольованої або неконтрольованої затяжки.




Попередня   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   Наступна

Рекомендації з конструювання з'єднань з натягом | Загальні відомості | Геометричні параметри різьби | Основні типи різьб | Конструктивні форми різьбових з'єднань | Стандартні кріпильні деталі | Силові співвідношення в гвинтовий парі | момент загвинчування | Самогальмування і ККД гвинтової пари | Способи стопорения різьбових деталей |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати