Расчёт резьбовых соединений на прочность

Прочность является основным критерием работоспособности резьбовых соединений. Под действием осевой силы в стержне винта возникают напряжения растяжения, в теле гайки – сжатия, в витках – смятия, среза.

Чаще всего происходит разрушение винта по первому или второму витку, считая от опорного торца гайки; реже – в области сбега резьбы и в подголовочном сечении; для мелких резьб возможен срез витков.

Все стандартные болты, винты и шпильки с крупным шагом резьбы являются равнопрочными на разрыв стержня по резьбе, на срез резьбы и отрыв головки. Поэтому расчёт на прочность резьбового соединения проводят только по одному основному критерию – прочности нарезанной части стержня при растяжении:

(1.12)

где – осевая сила, растягивающая винта;

– допускаемое напряжение на растяжении;

– расчётная площадь поперечного сечения нарезанной части винта (сечение А – А на рис. 1.22). Это сечение сложное по конфигурации и его площадь на 20 … 30% больше площади круга диаметром d_3.

Поэтому стандартом принята номинальная расчётная площадь А_p поперечного сечения винта с крупным шагом резьбы

(1.13)

где d_p – условный расчётный диаметр резьбы винта

(1.14)

Здесь d₂ – средний диаметр резьбы, d₃ – внутренний диаметр резьбы винта по дну впадины (см. табл. 1).

Рис. 1.22. Винтовая стяжка

Высота H гайки определяется из условия равнопрочности её витков резьбы на срез и стержня винта на растяжение. В соответствии с этим высота нормальных стандартных гаек (рис. 1.23, а)

где d – номинальный диаметр резьбы.

Высокие гайки (рис 1.23, б) имеют высоту низкие – .

Рис. 1.23. Гайки шестигранные

Длину винта, болта или шпильки выбирают в зависимости от толщины соединяемых деталей. Остальные размеры деталей резьбового соединения (гайки, шайбы и др.) принимают, исходя из номинального диаметра d резьбы.