Деталі машин: Конспект лекцій № 1-11 (Зварні з'єднання. Муфти приводів), страница 5

P_зат =

Тут: ( - внутрішній тиск у резервуарі;

К  - коефіцієнт, що враховує стиск прокладки;

ДО = 2 - 3,5.

Число болтів Z необхідно перевірити за умовою їхнього розміщення на середньому діаметрі стику D_с. Крок розміщення болтів

t =

повинен бути таким, щоб між болтами залишалося досить місця для ключа, що загвинчує гайку або болт.

4б. Розрахунок болтових з'єднань при дії відривного моменту у площині перпендикулярній стику

Навантаження Р розкладається по осях і дають наступні складові:

1) нормальна сила

N = P sin(

2) дотична сила

Q = P cos (

3) відривний момент

M = Qh = Ph cos(

З умови щільності (нерозкриття) стику:

s_N = - нормальні розтягуючі напруги у стику;

s_U =  - згинаючі напруги в стику;

s_зат = - напруги затягування в стику, які повинні перекрити дію s_N і s_U.

s_min = s_зат - s_u + s_N ³ [s]₀

s_max = s_зат - s_u + s_N £ [s]_cм

[s]₀ - найменше припустиме давление зминання в стику (по таблицях);

[s]_cм - найбільше припустиме давление зминання в стику.

Визначаємо напругу затягування й зусилля затягування болтів Р_зат:

s_зат = [s]₀ + s_u + s_N = [s]₀ +

Р_зат = s_затАВ

Думаючи, для спрощення розрахунків, фланці досить жорсткими, а болти - податливими, визначаємо напруги в болтах по зусиллю їхнього затягування:

s_d = £[s]_d

Рис. 22

Перевіряємо стик на зрушення дотичною силою

Q < F = P_зат f

де  F- сила тертя в стику; f - коефіцієнт тертя в стику.

5. Розрахунок болтів при позацентрово прикладеній силі

У цьому випадку (наприклад, мал.23) завантаження приводиться до відривної сили P і згинальному моменту M = Pl. Повна нормальна напруга дорівнює сумі напруг від цих навантажень:

d = d_p + d_м =  £ [s]

Варто врахувати, що напруги вигину можуть у кілька разів перевищувати напруги розриву й становити більшу небезпеку для з'єднання.

Рис.23

Різьбові сполучення, що працюють при циклічних навантаженнях

При циклічних навантаженнях (найчастіше пульсуючого циклу) більшу небезпеку представляють втомлюючі явища, які можуть слугувати причиною аварійних руйнувань. Втомлюючі руйнування починаються з утворення мікротріщин, які виникають у місцях найбільшої концентрації напруг, тому в конструкції болтів і гвинтів велика увага повинне бути приділене доцільній геометричній їхній формі. Для оцінки концентрації напруг користуються гідравлічною аналогією, що виражається так: якщо контур деталі представити як трубу, у якій рухається рідина, то там, де потік турбулентний (вихровий), повинні виникнути місцеві напруження, величина яких пропорційна інтенсивності вихрів.

Місцеві напруження виникають:

- у місцях різкого переходу перерізів,

- у канавках з гострими кутами,

- при малих радіусах округлень,

- у переходах від стержня до різьби,

- у переходах до зони загартування ТВЧ,

- при некруглих отворах.

Із цього погляду на мал.24 показані приклади нераціональної (а) і раціональної (в) конструкцій болтів.

Рис. 24

Для зм'якшення ударів навантаження болти повинні бути досить довгими.

Допустимі напруги у болтах і гвинтах

При постійних навантаженнях критерієм міцності слугує границя текучості матеріалу.

[s] = ;      [t] = 0,7[s].

n = коефіцієнт безпеки,    n = 1,5+ 3.

При циклічних навантаженнях критерієм міцності слугує межа утоми (витривалості) матеріалу

[s] = ;

Тут: ( - масштабний фактор, що характеризує механічні властивості реальних болтів у порівнянні з випробовуваними зразками. Для болтів невеликих діаметрів (= 1;

d_-1 - межа утоми при симетричному циклі.

Для вуглецевих сталей    d_-1 = 0,43 d_b

Для легованих сталей    d_-1 = 0,35 d_b + (700-1200)

n₁ - запас міцності до межі утоми (по таблицях);

K_s - коефіцієнт концентрації напруг (по таблицях).

Передача "гвинт-гайка"

Служить для перетворення обертального в поступальний рух, застосовується в домкратах, підйомниках, гвинтових пресах, натяжних пристроях і ходових гвинтах. До переваг передачі належать можливість одержання значних передаточних відношень, малі габарити й безшумна робота; недоліком є порівняно низький ККД у зв'язку з більшими втратами на тертя в різьбі. Для зменшення тертя застосовують трапецеїдальну або упорну різьбу; гайка виготовляється з антифрикційного матеріалу (звичайно бронзи), гвинт повинен мати тверду й чисто оброблену поверхню нарізки.