Деталі машин: Конспект лекцій № 1-11 (Зварні з'єднання. Муфти приводів), страница 4

Розрізняють наступні види нарізних сполучень:

- ненапружене, сприймаюче тільки навантаження;

- напружені, які, крім діючого навантаження, сприймають також зусилля додаткового затягування.

1.  Розрахунок ненапружених болтів (гвинтів)

Рис. 17

Напруга розриву в стержні болта:

s =  £ [s]

де P- осьове навантаження;

Z - число болтів;

d₁ - внутрішній діаметр різьби;

[σ] - допустиме напруження.

У цій формулі, для спрощення розрахунків, прийняті деякі допущення. У дійсності явища, що відбуваються в розтягнутому стержні болта, більш складні й епюра розподілу напруг по перерізу не цілком рівномірна. Ці відхилення враховуються при виборі допустимих напруг.

2. Розрахунок напружених болтів при навантаженні центральною осьовою силою

Це з'єднання здійснюється затягуванням болтів або гайок при діючому навантаженні. При цьому стержень болта додатково навантажений дотичними напругами від крутного моменту, для компенсації дії яких розрахункове навантаження приймається збільшене на 30%. Зусилля затягування Р_зат = 1,3Р.

s =  £ [s]

3.Розрахунок болтів при навантаженні поперечною зсуваючою силою

Рис. 18

 У цьому випадку можливі наступні варіанти розрахунку:

Варіант А - стандартні болти із зазором (а).

Розрахунок проводиться на затягування з'єднання осьовою силою Р_зат так, щоб виникаюча в стику сила тертя – F протистояла й дорівнювала дії поперечного навантаження - Р.

F = P = P_зат f

s =  =  £ [s]

    де f - коефіцієнт тертя в стику; можна приймати f = 0,2;

 Z - число болтів;

1,3 - коефіцієнт, що враховує вплив дотичних напружень крутіння, що виникають при затягуванні в стрижні болта.

Варіант Б - призонні (щільні) болти або штифти, втулки, шпонки (б), (в)

У цьому випадку всі кріпильні отвори повинні бути оброблені (розгорнуті) у зборі, а болти в отворах установлені по щільній посадці. Тільки при цьому забезпечується сприйняття поперечного навантаження всіма болтами.

Дотичне напруження зрізу:

t=  £ [t]

Можна приймати [(]  = 0,7[(]

Перевага варіанта А в тім, що застосовувані при ньому болти - стандартні й забезпечується взаємозамінність з'єднання; недолік - потреба у великій кількості болтів, які не завжди можна розмістити.

Перевага варіанта Б у малій кількості необхідних для передачі навантаження болтів; недолік - втрата взаємозамінності при заміні однієї з деталей, що з'єднані, (наприклад, внаслідок зношування). Для відновлення з'єднання необхідно спільно обробити отвори на більший розмір під болти більшого діаметра.

Риc. 19

Якщо з'єднання навантажене крутним моментом у площині стику (мал. 19), то спочатку визначається дотичне зусилля P = , що і є поперечною силою, а потім роблять так, як зазначено вище по варіанту А або Б.

4. Різьбові сполучення, навантажені центральною відриваючою силою, коли потрібна гарантована щільність стику

При дії відриваючої сили Р необхідне початкове затягування, що забезпечує щільність і жорсткість стику. Частина навантаження χР додатково навантажує гвинти, інша частина Р - χР йде на розвантаження стику. Задача розподілу навантаження між гвинтом і стиком - статично невизначена й вирішуються з умов спільної їхньої деформації.

Спільна деформація

d = cPl_b = (1-c)Pl_c

l_b і l_c- піддатливість гвинта й стику при дії одиничної сили.

Звідси:

c =

Піддатливість гвинта за законом Гука

l_c =

Рис. 20

Піддатливість стику визначається на основі так званих конусів роздавлена (мал.20) дослідним шляхом, наприклад, по дослідній формулі:

l_c =

З умови збереження щільності (нерозкриття стику) визначається зусилля затягування:

KP = P_зат + KcP;     P_зат = KP(1 - c).

де К - коефіцієнт затягування. Для статичного навантаження ДО = 1,3+1,5, для динамічного – К = 1,5+l,4.

Розрахункове навантаження:

P_p = 1,3P_зат+cP

4а. Розрахунок болтів кріплення кришок резервуарів із внутрішнім тиском

Рис. 21

У цьому випадку (мал.21) болти повинні бути затягнуті так, щоб не тільки перебороти навантаження від сил внутрішнього тиску, але також додатково стиснути прокладку для забезпечення герметичності стику. Зусилля затягування:

P_зат = Р + Р_пр