Расчет затянутого болтового соединения, нагруженного внешней осевой силой
Примером такого соединения может служить крепление z болтами крышки работающего под внутренним давлением резервуара (рис. 1.27). Для такого соединения необходимо обеспечить отсутствие зазора между крышкой и резервуаром при приложении нагрузки Rz, иначе говоря, обеспечить нераскрытие стыка.
Рис. 1.27. Затянутое болтовое соединение, нагруженное внешней осевой силой
Введем следующие обозначения:
Q – сила первоначальной затяжки болтового соединения;
R – внешняя сила, приходящаяся на один болт;
F – суммарная нагрузка на один болт (после приложения внешней
силы R).
Очевидно, что при осуществлении первоначальной затяжки болтового соединения силой Fз болт будет растянут, а соединяемые детали сжаты. После приложения внешней осевой силы R болт получит дополнительное удлинение, в результате чего затяжка соединения несколько уменьшится. Поэтому суммарная нагрузка на болт F < Fз + R, а задача ее определения методами статики не решается.
Для удобства расчетов условились считать, что часть внешней нагрузки R воспринимается болтом, остальная часть – соединяемыми деталями, а сила затяжки остается первоначальной, тогда
F < Fз + cR, (1.24)
где c – коэффициент внешней нагрузки, показывающий, какая часть внешней нагрузки воспринимается болтом.
Так как до раскрытия стыка деформации болта и соединяемых деталей под действием силы R равны, то можно записать
cRlб = (1 – c)Rlд, (1.25)
где lб, lд – соответственно податливость (т.е. деформация под действием
силы в 1 Н) болта и соединяемых деталей.
Из последнего равенства получаем
.
Отсюда видно, что с увеличением податливости соединяемых деталей при постоянной податливости болта коэффициент внешней нагрузки будет увеличиваться. Поэтому при соединении металлических деталей без прокладок принимают c=0,2…0,3, а с упругими прокладками – c=0,4…0,5.
Очевидно, что раскрытие стыка произойдет, когда часть внешней силы, воспринятой соединяемыми деталями, окажется равной первоначальной силе затяжки, т.е. при (1 – c)R = Q.
Нераскрытие стыка будет гарантировано, если
Fз = К(1 – c)R, (1.26)
где К – коэффициент затяжки; при постоянной нагрузке К = 1,25…2,
при переменной нагрузке К = 1,5…4.
Ранее мы установили, что расчет затянутых болтов ведется по увеличенной в 1,3 раза силе затяжки Q. Поэтому в рассматриваемом случае расчетная сила
, (1.27)
а расчетный диаметр болта
. (1.28)
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой винтовая линия при развертке прямого кругового цилиндра на плоскость?
2. Что такое профиль резьбы, шаг резьбы, ход резьбы, угол профиля и угол подъема резьбы?
3. Какие различают типы резьб по профилю, по назначению? Какие из них стандартизованы?
4. Почему метрическая резьба с крупным шагом имеет преимущественное применение в качестве крепёжной? В каких случаях применяют резьбы с мелким шагом?
5. Какие основные виды резьбовых соединений применяют в машиностроении? Дайте их сравнительную оценку.
6. Какие различают болты и винты по назначению и конструкции?
7. На каких принципах основаны применяемые способы стопорения резьбовых деталей от самоотвинчивания?
8. Из каких материалов изготовляют резьбовые и крепежные детали? Что характеризуют числовые обозначения классов прочности стальных винтов, например, класс прочности 5.6?
9. От каких основных факторов зависит момент завинчивания в резьбовом соединении?
10. Почему в винтовых механизмах для передачи движения применяют не треугольный, а трапецеидальный профиль резьбы? От чего зависит КПД винтовой пары?
11. Какие напряжения испытывает болт при затяжке соединения?
12. Какие напряжения испытывает предварительно затянутый болт, поставленный с зазором, при нагружении соединения сдвигающей силой?
13. Какие напряжения испытывает болт, поставленный без зазора в отверстия деталей, при нагружении соединения сдвигающей силой?
14. Почему в предварительно затянутом болтовом соединении, нагруженном внешней отрывающей силой, применяют податливые болты и жесткие детали стыка? Какое влияние оказывают упругие прокладки на нагруженность болта в таком соединении?
15. Почему нецелесообразно большое увеличение глубины завинчивания (высоты гайки)?
16. Как повысить равномерность распределения нагрузки по виткам резьбы гайки?
Дата добавления: 2021-09-07; просмотров: 453;